新寨大桥转体刚拱施工技术

李俊平

(唐山市丰南区交通运输局　唐山　063300)

新寨大桥转体刚拱施工技术

李俊平

(唐山市丰南区交通运输局唐山063300)

摘要转体施工是桥梁无支架施工新工艺中的一种。文中以实际工程为背景，介绍了背墙及拱架预制的施工安全保障措施，指出了转体施工控制原则，提出了转体施工工艺、施工步骤，探讨了转体施工控制要点。

关键词转体刚架桥拱架转体

新寨大桥位于广东省连山壮族瑶族自治县三水镇，扼省道1960线，跨越三水电站水库。桥址处为“两山夹一水”地形，两岸山高坡陡，但因水库调节，水深一般稳定在12 m左右。

本桥为一座有平衡重的平面转体单跨刚架拱桥。桥宽 12 m，净跨80 m。矢跨比1∶8，每半跨拱架由拱片和横系梁组成，重2 700 t。大桥半跨桥式见图1。

图1　新寨大桥转动体系构造图

1背墙施工

新寨大桥目前其下部结构的基础、转盘部分、桥台的上下底盘均已完成，在已完部分交接后，即进行空心背墙及附属结构施工。在上下底盘的后端之间焊制安装4个钢支架并加以抄垫，以承受背墙混凝土浇筑时产生的偏心重力，并及时张拉背墙竖向预应力束，确保背墙上部截面的抗剪安全。

2拱架预制

全桥拱架包括8片拱片(每半跨4片)，114片横系梁(每半跨57片)，混凝土等级C40。拱片拉杆为每拱片2束预应力钢绞线束，每束由7Φ15-7钢绞线组成，每束内部张拉力660 kN。为了防止拱片产生裂纹，保证拱片预制标高和位置的准确性，降低工程成本、满足地基承载力的要求，从以下4个方面进行控制。

(1) 充分结合当地的交通地质环境，降低工程成本。鉴于当地交通不便但木材资源丰富、价格便宜的特点，变满堂钢支架方案为满堂木支架方案，就地取材，减少运费。且木材使用后尚可作为二手材料就地出手转让，回收部分成本，同时利用两岸山坡地势作为预制拱片浇筑地基,大大降低木材使用量。

(2) 处理地基，满足承载力的需要。将山坡地基处理成台阶地形，加固护住边缘，在桥宽范围内台阶平面浇注5～10 cm厚的20号混凝土保护层，保证地基承载力的需要。

(3) 严格控制标高和位置。为保证拱片预制标高和位置的准确性，在已铺设拱片底模的部分支架上预堆砂袋，模拟混凝土浇筑荷载，进行标高及沉降观测，以此作为预拱度设置的参照指标。

(4) 混凝土收缩和支架不均匀沉降的控制措施。为防止因混凝土收缩和支架不均匀沉降而使拱片产生裂纹，将拱架分2次进行浇筑。第1次浇筑拱片上弦杆、主次拱腿下段部分及拱片外端部分及其附属横系梁混凝土，第2次浇筑拱片上弦杆、主次拱腿下段部分与拱片外端部分三者的结合部位及其附属横系梁。

3转体施工控制原则

转体是本桥施工的关键环节，其特点是转体重力大[1]。要把2 700 t的转动体系顺利、稳妥地转到设计位置上，必须着重控制以下几点。

(1) 先进的牵引驱动体系与适当的经营成本相统一。传统的牵引驱动系统，通常由卷扬机(铰车)、倒链、滑车组、普通千斤顶等机具组成。这种转动体系操作方式原始，费工、费时，劳动强度大。且不利于统一指挥和协调，转动速度和过程不易控制，操作起来具有一定风险性。如采用先进的自动连续顶推系统作为转体动力设备，使转体能够连续同步、匀速平稳、一次到位，且结构紧凑、占地少、施工方便。但这样做一次性采购设备的投入较大，且由于机具用途的专业性，势必长期闲置。而将转体过程的机具操作部分承包给专业锚具公司，可以避免几十万元购置设备的花费，也省去了因人员需要持证培训给紧张的工期带来的不利影响。

(2) 采取适当的配重方案。因施工中设计方加大了拱片截面及增加配筋，原设计图中的台顶压重方案已不能满足转体时的配重要求。经过慎重考虑采用了台后背负压重块方案，即在台后浇筑一个3 m×2 m×12 m的钢筋混凝土压重块，顶部以8根直径32.5 mm钢丝绳跨越台顶栓套在拱片根部。这样既满足了转体的配重需要，又降低了配重块的重心高度，进一步满足了转体过程的安全稳定要求。

(3) 考虑牵引动力的时候留有足够的动力储备。在转体设计上，一方面在沿上转盘圆周切线方向的下底盘C50钢筋混凝土基础上，浇筑一组(2个)同级别的钢筋混凝土主反力墩，另一方面在主反力墩旁边浇筑2个辅助反力墩。每个反力墩可承受1 000 kN拉力作用的水平力。安装在一组反力墩上的千斤顶牵引缠绕在上转盘上的钢绞线构成一对牵引力偶，见图2。正常情况下由一对主力偶即可提供转体所需的牵引动力。在主力偶千斤顶外布置一对可提供1 000 kN拉力的YCW250辅助牵引千斤顶，采用同规格钢绞线作柔性拉杆。在主力偶无法转动拱架时，开动辅助千斤顶，与主千斤顶同时施力，以牵引拱架转动。(尽管后来转体过程中并未使用到这一对辅助力偶，但在转体设计时作此设置亦不为多虑。)

(4) 以试验测定转动体系的平衡状况。拱片截面和配筋量的增大，且台身内回填天然土，这2个因素对拱架体系平衡的影响是否准确算出，对转体能否正常进行关系甚大。用2台2 500 kN电动油压千斤顶组在已配重的桥台前后2个方向、上下底盘之间的桥轴线对称点上先后分2次加压起顶，读取拱架体系被顶动瞬间的油表压力值。通过油压读数和张拉缸面积的关系计算出体系被顶动时该点的顶压力，再通过力矩换算，求出转动体系的不平衡重量。又通过加减压重砂包的方法使其满足转动体系的后点重量大于前点重量，但使其差值不大于10 t[2]。

(5) 防患未然，筹措在先。为防止转动过程中发生意外倾斜，在转盘中心直径10 m圆周上的下底盘顶面，等间距安装7个钢支架作为加设保险支腿，派专人守候随时准备抄垫。另外，在近河侧设置一转体限位装置，防止拱架体系最终超转。

4转体施工控制要点

(1) 转体前的支架拆除及体系转换。拱片经张拉、配重后即拆除拱架前端支架，同时在该处搭设一调整支架。在调整支架上使用千斤顶让拱片稍受力。然后拆去其余支架，待秤重调整后，松下千斤顶。此时体系前后基本平衡。

(2) 转体角度及方向。新寨大桥转体方向为顺时针方向，转体角度：0号台一侧拱架为90.102°；1号台侧拱架为91.712°。

(3) 转动单元和转体平面布置。转动体系以半跨拱架为一单元， 转体施工平面布置见图2。

1-主控台；2-泵站；3-主千斤顶；4-钢铰线；5-信号线；

6-油管；7-半跨拱架；8-辅助千斤顶；9-防超转墩

图2转体平面布置示意图

(4) 转体工艺流程。转体及辅助千斤顶的安装调试→钢铰线布设→环形滑道的检查→试转体→转体→合龙段钢筋焊接→上下转盘间混凝土浇筑→合龙段混凝土浇筑→预应力释放。

(5) 转体施工步骤

①转体千斤顶安装调试。将设备按转体布置图安装就位。根据千斤顶施力计算值调好各泵站的最大允许油压，空载试运行，检查设备是否正常。

②钢绞线布设。钢绞线每束9根，一端挤压成P形锚固定在拉锚器并锁定在上转盘预埋好的钢轴上。钢绞线沿着牵引方向绕上转盘1周后，另一端穿入千斤顶，用夹紧装置夹持住。缠绕于上转盘上的钢绞线须按顺序排列，紧贴混凝土面，避免出现缠绞情况。

③滑道检查。将环道四氟板面清理并擦洗干净，在板上涂抹润滑油以减小摩阻力。

④试转体。用YDC240Q千斤顶将钢绞线逐根以5 MPa油压预紧，以保证9根钢绞线受力相等且都平行缠布于上转盘上。

启动主控台及泵站，由主控台控制2千斤顶同时施力试转。

试转中测试拱片最前端的行进速度，并确定施力值；测试每点动1次(精确到秒的小数点后1位数)悬臂端转动的水平弦线距离，派专人做好记录，为转体即将到位时的精确定位提供准确数据。

试转过程中检查拱架的平衡稳定及是否出现裂纹情况。

⑤正式转体。选择晴朗无风的天气进行正式转体作业。根据试转得出的施力值重新调整好各泵站的最大允许油压。

转体过程为1次连续转动到初步定位位置，即在拱片悬臂前端中心距桥中轴线弦线长约500 mm处。当拱片转体到初步定位位置时，主控台采用点动法控制千斤顶施力，按试转时测得的点动1次悬臂端转动行程确定点动次数。同时，测量组严密监测拱片的轴线位置，确保其与桥的中轴线基本重合[3]。

⑥拱架调整及后续工作。拱片转体到位后，及时测量桥中线位置及标高，以千斤顶微调至满足误差要求。将拱片合龙段钢筋对位焊接，浇筑台座上下底盘间的封绞混凝土。封绞混凝土达到3 d强度后，浇筑合龙段混凝土。最终可解除拱片预应力和桥台预应力。

5结语

新寨大桥属平面转体单跨刚架拱桥，为目前应用于大型拱桥的具有较多优势的结构形式，它与拱桥转体施工技术相结合，可充分发挥钢筋骨架刚度大、承载力强、重量轻等优点。在施工中具体要掌握以下几点。

(1) 转体过程历时较短，少则数10 min，最多不超过1 d，所以重点要考虑施工荷载的影响。

(2) 选择在较好的自然环境中进行，保证受力在容许值内，以防结构破坏；保证锚固体系的可靠性。

(3) 转体结构的变形控制、合龙构造与体系转换也是转体施工应考虑的重要问题。

参考文献

[1]于书广,刘声强.浅谈桥梁工程转体施工技术[J].科技传播,2011(7):112-113.

[2]刘勇.拱桥施工技术[J].交通世界：建养：机械,2013(9):45-46.

Detection Assessment on Bearing Capacity of the Large-span Stone Arch Bridge

ZhaoMingwei

(Shanxi Transportation Research Institute, Taiyuan 030006, China)

Abstract：A large number of stone arch bridges in our country have a long construction history and the transport operators demand is increasing. It is imperative to make accurate assessment on the bearing capacity and health situation of the old stone arch bridges. Combining with a project of stone arch bridge, we used the finite element software Midas to establish the finite element analytical model and made structure checking on bearing capacity. In addition, we conducted load test and analysis according to the existing norms, which could provide the basis for bridge maintenance department to make reasonable decisions.

Key words:stone arch; carrying capacity; structure checking; load test

收稿日期：2015-05-30

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.015