桥梁转体施工设计研究

2018-02-14卢毅

建材与装饰 2018年42期

卢毅

（身份证号：36220419820906001X）

桥梁转体施工主要是指将桥梁结构或其中桥梁主要构件在非设计轴线位置上进行相应的浇筑或拼装成形之后，通过转体的形式达到就位的一种施工手段，一般在实际施工过程中根据桥梁结构的实际转动方向可分为竖向转体施工方式、水平转体施工方式、竖向转体与水平转体相结合等施工类型[1]，其中应用最为广泛的一种为水平转体的施工类型。在桥梁转体的施工技术操作过程中一般应用的系统及技术为锚扣系统、平衡系统、牵引系统及转动系统四种。现阶段我国桥梁转体在经历40年左右[2]的发展过程中获得了不小的成就，很大程度上提高了桥梁的应用价值，降低了施工难度，获得较高的施工质量及施工结果，促进交通运输行业的稳步发展。

1 桥梁转体施工的具体情况介绍

本次观察笔者首先针对桥梁转体在我国的发展历史、桥梁转体施工工艺的工作原理、施工工艺特点、适用范围等进行分析及探究，具体如下：

（1）桥梁转体施工在我国的发展进程：张联燕是我国桥梁转体施工的开拓者及领军人物，其在1975年开始进行的关于拱桥转体施工工艺方面的研究及探究，并成功在1977年创建了我国历史上第一座平转施工跨径为70m的肋拱桥，遂宁建设桥主要是由100m3施工用木材、69kg聚四氟乙烯、15t钢材、2台手摇卷扬机、8台千斤顶，宽度为7m的一次转体安装就位的桥梁，总共安装时间为5h左右，具有经济、快速、安全及便利等施工优势[3]，且不会对交通产生影响。且现阶段随着施工技术的进步，桥梁转体的设计施工已经从单一的拱桥发展成为斜拉桥、梁桥及梁拱组合体系等不同形式的桥梁；转体工艺从单一的竖转和平转发展至现阶段的平转与竖转相结合的方式；转体桥梁转动支承体系由原本的环道支承发展成为中心支承及中心支承与环道支承相结合体系；转轴由混凝土磨心到钢管混凝土磨心，最后发展成为刚磨心；现阶段我国转体桥梁施工的桥梁大约在200座以上，取得了较大的发展及进步。

（2）桥梁转体施工工艺的工作原理：桥梁转体的工作原理就如同挖掘机铲臂能够随便旋转一样，在桥梁桥台或桥墩的位置上分别预制一个转动的轴心，将转动的轴心作为界限将桥梁分成不同的上下部分，上部分进行整体的旋转，下部分进行固定墩台及稳定基础的应用，根据现场施工的实际情况，上部构造在河岸上或河提边预制，旋转的角度可以根据实际施工要求及地形进行旋转。

（3）施工工艺特点：桥梁转体施工工艺具有以下特点，在转体桥梁施工过程中其适用的范围较广，不仅能适用在较大的单孔、多孔钢筋混凝土桥梁施工中，还能施工于跨越深谷、水深、风景名胜、立交及自然保护区等施工环境受限的现场；且桥梁转体施工不需要另外利用吊装设备，可以节省大量支架木材及钢材；转体桥梁施工过程中采用的混凝土轴心施工工艺较为简单，转体的重量一般由轴心承受，轴心承载力较大，转动具有安全、可靠及平稳等优势；具有较高的稳定性及结构的整体性，符合结构力学的合理性[4]，且施工过程中需要用到的施工机械较为简单，具有简单易行的特点，具有较高的推广使用价值。

（4）桥梁转体的适用范围：根据相关施工技术标准及规范，桥梁转体施工过程中运用的平转法一般适用于斜拉桥、钢构梁式桥、钢筋混凝土拱桥及钢管混凝土拱桥等范围内，而竖转施工技术一般适用于转体重量不大的拱桥或部分桥梁预制部件安装的过程中。平转法的施工技术具有较为广阔的适用范围，除了一般的斜拉桥意外，还包括钢桁梁桥、拱桥、预应力连续梁桥及T构桥等；而竖转法主要适用于钢筋混凝土肋拱桥中，当跨径增大后，拱肋逐渐变长，竖向搭架过高，不方便控制转动，因此其只适用在中小跨径的应用中，转体施工一般在高速公路、铁路、特殊河道等施工现场受限、施工时间及施工条件较为恶劣的工程中适用。

2 桥梁转体施工方案、施工技术的设计及应用

2.1 平转法在桥梁转体施工过程中的设计及应用

平转法的转动体系一般分为转动支承系统、平衡系统及转动牵引系统等部分，在平转法施工过程中最为关键的设备就是转动支承系统，转动支承系统主要是由上转盘及下转盘组成的，上转盘支承转动结构，而下转盘与基础相连，通过上转盘及下转盘的转动达到相应的专题效果及目标。转动支承系统必须具备平衡、承重及转体等多项功能，按照转动支承过程中的平衡条件来看，转动支承可以分为撑脚支承、磨心支承及磨心与撑脚相结合的共同支承等不同类型[5]；磨心支承主要是由中心撑压面承受所有的转动重量，在磨心中具有定位转轴，为了提高施工的安全性，一般会在支承转盘的四周设计相应的支撑脚或支重轮，避免与滑道面的直接接触，方便一旦出现倾覆倾向现象能起到相应的支承作用。撑脚支承形式下转盘为一环道，为了保证平转的稳定性，上转盘的撑脚必须存在4个或以上，转动过程具有较大范围的支撑及较高的稳定性，但阻力力矩也出现相应的增长，由于环道与撑脚的施工进度要求较高，撑脚形式一般应用柱脚或滚轮等形式，在平转过程中滚轮具有摩擦阻力小的特点，但加工难度较大，经常出现由于加工精度不高导致的变形及滚轮失效的现象，在实施柱脚的平转操作过程中属于滑动摩擦现象[6]，通过使用不锈钢板及四氟板加润滑剂等进行施工，保证加工精度，一般运用在抗倾覆稳定要求高的施工过程中。第三种支承是磨心与撑脚相结合的支承，多数立交桥在施工过程中采用的是一个撑脚和磨心共同作用的转动体系，在撑脚与磨心连线的垂直方向设有保护撑脚，多一个撑脚，支承点就应该在2个以上[7]，在施工过程中为了保证每个支撑点受力符合设计相关要求应减小磨心受压的比例，将其锐化为撑脚体系。在平转法施工过程中最重要的一点是是否能够转动，一般施工状况下将启动摩擦系数控制在0.07左右，但部分特殊情况下为了保证存在足够的启动力，就应提高转动力矩，转动力一般设计在上转盘的外端，以此达到力臂最大化的效果，同样转动力也可以是推力及拉力，推力是由千斤顶施加的，但千斤顶的行程较短，转动过程中千斤顶安装工作量又较大，为了提高平转过程中的连续性应单独采用千斤顶推平转，当转体重量较大时可以利用千斤顶进行牵引，将启动过程中的摩擦阻力减小。

2.2 竖转法在桥梁转体施工设计及实施过程中的应用

竖转法一般应用在肋拱桥的施工设计过程中，拱肋一般在低位进行拼装及浇筑处理，完成后向上拉升即可达到设计好的位置进行安装及合拢操作。竖转体系主要是由索塔、牵引系统及拉索等部分组成的，竖转的拉索索力在脱架时较大，主要是由于这个时候拉索的水平角最小，产生的竖向分力最小，拱肋要实现从多跨支承到铰支承和扣点处索支承之间的过渡，脱架过程中要完成结构自身的变形及受力的转化。在设计竖转施工方案的过程中应结合实际的施工情况合理将竖转体系安排好，在竖转过程中应考虑索塔的受力及拱肋的受力，施工过程中应保证竖转铰的构造及安装准确度，索塔与锚固系统等[8]，提高竖转施工的质量及转动的顺利程度及安全性。现阶段我国地区内的拱桥一般属于无铰拱，竖转铰是施工过程中临时构建的，因此竖转铰的结构及精度应综合考虑后满足施工的最低要求及经济性。