桥梁转体施工技术探析

柳青

【摘要】本文基于工作实践，对桥梁转体施工的特点及受力情况进行了介绍，重点分析了其施工要点以及在工程实际中的应用。

【关键词】桥梁；转体；施工技术

一、桥梁转体施工的特点

桥梁转体施工是首先确定非设计轴线位置，然后完成桥梁结构的浇筑或者拼接，最后再依靠转体就位。此类施工方法可以更加方便地在容易施工的地方完成难度较大的障碍上空作业。桥梁转体施工的优点是与传统施工方法相比较而言的，通常采用桥梁转体施工可以将复杂的工艺简单化，施工采用的设备均是基础设备，减少了操作难度和学习成本。通过桥梁转体施工得出的桥梁将会拥有更佳的力学性能，受力分析直观，结构布置简约而且合理可靠。当遇到要修建交通情况较为繁忙的桥梁时，采用桥梁转体施工能取得更理想的结果。尤其在施工跨度极大的构筑物时，桥梁转体施工的可行性是普通施工方式无法比拟的。同时，桥梁转体技术属于生态、绿色施工技术的范畴。施工效率大大增加，以此可以节省大量资金，加快施工速度，更容易实现经济利益，按照以往经验，转体法相比其他施工方法能够降低15%左右的工程造价。

二、转体施工的受力

桥梁转体施工中的平衡问题是核心问题，只有确保结构平衡才能使设备正常工作，否则会出现倾覆、结构破损等不良后果，这便需要保证受力情况科学合理。施工过程中还会因浇筑不对称或者风载荷在影响，产生不平衡弯矩，所以，应当在不同节段浇筑时进行严格的控制， 尽量使重心不偏离几何中心。在下转盘设置千斤顶也能消除部分工况下产生的不平衡弯矩，确保转体施工顺利进行。通常转体施工耗时较短，短则数十分钟，长则不超过一天，因而要考虑施工的载荷问题。另外，施工中还要注意转体设备的形变控制等。

三、桥梁转体施工的主要技术

1.竖转法

竖转法在修建肋拱桥的过程中取得了广泛的应用，通常要求在地位完成拱肋的浇筑或者拼装，然后将其上升至设计位置，完成合拢。施工所需的牵引系统、索塔、拉锁共同组成竖转体系。一般在脱架的时候，拉索索力取得极值，此时拉索的水平角小，作用在竖直方向的力是最小的，拱肋还必须在脱架时同时实现变形和受力的转变，只有这样才能真正完成多跨支承到绞支承的顺利过渡。在一定的情况下，还可以安装千斤顶确保竖转脱架顺利进行。竖转法的合理使用严格按照施工方案设计进行，应当考虑到索塔越高，支架就越高，从而使得水平交角过小，脱架提升力小，这就导致索塔、拼装支架受到较大的力，提高了对材料的要求。在进行施工方案设计时，要充分考虑风力对施工的影响。竖转法的施工对施工工艺要求也较为严格，施工设备应当确保竖转绞构造合理，并且有较高的安装精度，索塔和锚固系统都要达到较高水平才能保证竖转质量维持在高水平，施工才能正常运行。但是目前国内使用的拱桥竖转绞多半都是临时制造的，此时就应当注意造价和施工要求二者之间的权衡，综合的设计竖转绞的结构和工艺水准。施工时多采用插销式和滚轴式两种，前者多用于跨径小的情形，后者则多用于跨径大的情形，并且通常还需要千斤顶液压同步系统配合工作。

2.平转法

平转法中主要依靠转动支承系统、转动牵引系统和平衡系统这三大系统维持工作。平转法中最核心的系统是转动支承系统，基本机构是由上、下转盘构成，上转盘相对于下转盘是转动的，由此实现转体的目标。转动支承系统需要满足多项施工要求，不仅要实现转体的目标， 还应当实现承重和维持平衡的功能。通常工程上常用的转动支承主要有磨心支承、撑脚支承等。磨心支承依靠撑压面承载所有的重量。磨心支承结构主要分为钢结构和钢筋混凝土结构两种，我国广泛使用后者。磨心支承结构的上下转盘必须严格打磨至光滑，然后将润滑剂涂抹在上面，这样能够大大减少摩擦，减少功耗。撑脚支承要求上转盘至少有四个，下转盘拥有一个环道，使得平转时的稳定性得以大幅度提升。采用撑脚支承形式时转动需要有更广的支撑范围，才能提升抗倾斜能力，但这样无疑会使阻力力矩更大，对加工精度提出更高的要求。为解决此问题，需要在滚轮和柱脚二者之间做出权衡。现如今，有少数工程中采用滚轮，这样可以使平转时产生的摩擦为滚动摩擦，可以使摩擦阻力得到有效控制，但是滚轮的加工工艺复杂，一旦加工精度达不到要求，会出现滚轮“卡死”的状况。工程中大多使用柱脚平转，此时转动摩擦是滑动摩擦，必须配合润滑剂方可正常工作，柱脚平转对加工的要求小于滚轮平转，精度要求更低，因此，在使用过程中优先考虑柱脚平转，采用该结构还可以很好地实现抗倾覆要求。

水平转体施工最大的问题就是转动能否稳定持续，目前需要解决的问题就是在减小摩擦阻力的同时提高转动力矩，只有解决这两方面的问题才能确保设备正常启动且高效的工作。除此之外，还要考虑平衡问题，平转施工中分为带平衡重与不带平衡重两种形式。带平衡重的平转要求轉体结构是由上部结构和桥台共同组成，上部结构拥有相对长的悬臂，并且重量小，桥台与上部结构是完全相反的，因而在确定转轴中心时，要与上部结构保持一定的距离，否则无法满足平衡条件，通常在桥台的后部加上平衡重改善平衡；无平衡重的结构则无需桥台，仅依靠上部结构实现平衡，此时主要采用背索平衡。

四、控制策略

为了实现转动体水平就位多采用微调就位控制和限位检测精确就位两种控制策略。前者是当转动体转动到最初的就位位置时，用人工手动操作代替自动操作，将限位装置设置于两个转体止转挡块之间，因而转动体一旦到达限位装置便能够立刻就位。后者则是在两个转动体成桥就位处设置限位检测装置，一旦限位检测装置被激活，电控设备会给出相应的控制信号，转动体接收到信号而就位。

五、桥梁转体施工新技术的应用

桥梁转体施工新技术的设计思路一定程度上是源于开启桥的启发，桥梁转体施工新技术中的竖转和平转方式和开启桥的竖转、平转如出一辙。我国最早采用桥梁转体施工技术源于1975年，并在接下来的几年里得到了飞速的发展，当时的转体施工技术已经广泛运用于100m以下跨径的拱桥施工中，为了进一步满足大跨径的要求，在实践中逐渐采用了无平衡重的转体施工，于1987年顺利完成了122m的四川巫山龙门桥的施工。

我国的桥梁转体施工技术随着工艺水平的提升不断进步，使得转体过程中的摩擦阻力得到了控制，牵引能力大幅度提高，使该新技术得到越来越广泛的应用，不仅适用于平原，在施工状况更加复杂的山区也能确保施工质量。随着钢管混凝土拱桥技术的提出，使得转体施工更加遵循轻型化的要求，使拱桥的大跨度、轻型化成为可能。竖转施工的推广工作一直效果欠佳，而液压同步提升技术使得竖转法技术得以改进，应用前景也更加广阔。比如广西鸳江拱桥和之后的徐州京杭运河拱桥都采用了竖转法。

六、结语

总之，转体施工技术是尤为重要的桥梁施工方法，随着科学技术的发展，转体施工技术有了新的突破且日益成熟，能够适应日趋提高的施工要求，在施工过程中能够使结构和强度均得到可靠的保证。转体施工中对于各个部件均要设计合理，尤其是上下转盘和牵引索锚固。转体施工结构能够较强的整体性及稳定性加快桥梁建设进度，从而带来更高的经济效益以及社会效益。

参考文献

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