淺談轉(zhuǎn)體施工方法在橋梁施工中的應(yīng)用

摘要：本文通過從原理上對(duì)轉(zhuǎn)體施工方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)體原理、施工工藝、技術(shù)措施等角度對(duì)轉(zhuǎn)體施工方法中的平轉(zhuǎn)法進(jìn)行闡述，提出轉(zhuǎn)體施工方法在橋梁工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體施工方法 施工工藝

0 引言

橋梁的上部結(jié)構(gòu)又稱為橋跨結(jié)構(gòu)，是線路中斷時(shí)跨越障礙物的主要承重結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)代橋梁的快速發(fā)展，橋梁的跨徑越來越大，施工方法也多種多樣，越來越先進(jìn)。而轉(zhuǎn)體施工方法就是隨著科技的進(jìn)步，材料科學(xué)、制造業(yè)、機(jī)械等領(lǐng)域的發(fā)展而產(chǎn)生的。隨著轉(zhuǎn)體施工工藝的進(jìn)步，主要是轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)造中磨擦系數(shù)的降低和牽引能力的提高，這一方法在我國(guó)的斜拉橋和剛構(gòu)橋中也得到應(yīng)用，并且使其從山區(qū)推廣至平原，尤其是跨線橋的施工。例如，1980年四川金川縣的曾達(dá)橋（獨(dú)塔斜拉橋，轉(zhuǎn)體重量1344t）；1985年江西貴溪跨線橋（斜腳剛構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量1100t）；1990年四川綿陽橋（T構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量2350t）；1997年山東大里營(yíng)立交橋（剛性索斜拉橋，轉(zhuǎn)體重量3040t）；1998年貴州都拉營(yíng)橋（T構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量7100t）。

1 特點(diǎn)

轉(zhuǎn)體施工方法是跨越深谷、急流、鐵路和公路等特殊條件下的有效施工方法，它具有結(jié)構(gòu)合理、受力明確、力學(xué)性能好；工藝簡(jiǎn)單、操作安全；施工速度快、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它的最顯著特點(diǎn)是不干擾運(yùn)輸、不中斷交通，尤其是對(duì)修建處于交通運(yùn)輸繁忙的城市立交橋和鐵路跨線橋，其優(yōu)勢(shì)更加明顯。它是將在障礙上空的高空作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面的作業(yè)。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，它可分為豎向轉(zhuǎn)體施工法、水平轉(zhuǎn)體施工法（簡(jiǎn)稱豎轉(zhuǎn)法和平轉(zhuǎn)法）以及平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法，其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用最多。

2 轉(zhuǎn)體施工主要適用范圍

平轉(zhuǎn)法主要使用于剛構(gòu)梁式橋、斜拉橋、鋼筋混凝土拱橋和鋼管拱橋。豎轉(zhuǎn)法主要用于混凝土拱肋、鋼架拱、鋼筋混凝土拱等。

3 工藝原理

平轉(zhuǎn)法施工時(shí)將橋體上部結(jié)構(gòu)整跨或從跨中分成連個(gè)半跨，利用兩岸地形搭設(shè)排架或土胎膜進(jìn)行預(yù)制，在橋臺(tái)處（橋墩底部）設(shè)置轉(zhuǎn)盤，將預(yù)制的整跨或半跨懸臂橋體置于其上，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度拆除支架支撐，以使橋臺(tái)和錨定體系或錨固橋體達(dá)到重力平衡，然后再用牽引系統(tǒng)牽引轉(zhuǎn)盤，使橋體上部結(jié)構(gòu)平轉(zhuǎn)，待轉(zhuǎn)到預(yù)定位置與對(duì)岸形成跨中合龍。最后澆筑合龍段接頭混凝土，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用混凝土封固轉(zhuǎn)盤，完成全橋施工。

4 施工工藝

目前國(guó)內(nèi)使用的轉(zhuǎn)體裝置主要有兩種，第一是以四氟乙烯作為滑板的環(huán)道平面承重轉(zhuǎn)體；第二種是以球面轉(zhuǎn)軸支承輔以滾輪的軸心承重轉(zhuǎn)體，本文以鋼球面鉸為例。

4.1 制作底盤

底盤設(shè)有軸心（磨心）和環(huán)形軌道板，軸心起定位和承重作用。磨心頂面上的球面鋼鉸及上蓋要加工和紉，使接觸面達(dá)70%以上。軸心定位要反復(fù)核對(duì)，軌道板要求高差±1mm。注意軌道板底與混凝土接觸密實(shí)，不能有空隙。

4.2 制作上轉(zhuǎn)盤

在軌道板上按設(shè)計(jì)位置放好承重滾輪，滾輪下面墊有2-3mm厚的小薄鐵片，上盤一旦轉(zhuǎn)動(dòng)后即可取出，這樣便可在滾輪與軌道板間形成一個(gè)2-3mm的間隙。這個(gè)間隙是保證轉(zhuǎn)動(dòng)體系的重力壓在磨心上而不壓在滾輪上的一個(gè)重要措施。滾輪通過小木盒保護(hù)定位后，可用砂模或木模作底模。在波輪支架頂板面涂以黃油，在鋼球鉸上涂以二硫化鉬作潤(rùn)滑劑，蓋好上鉸蓋并焊上鋼筋。綁扎上盤鋼筋，預(yù)留封盤砼的孔洞，即可澆筑上盤混凝土。

4.3 布置牽引系統(tǒng)的錨錠及滑輪，試轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)盤，要求主牽引索基本在一個(gè)平面內(nèi)。上轉(zhuǎn)盤混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在上轉(zhuǎn)盤前方或后方配置臨時(shí)平衡重，把上盤重心調(diào)到軸心處，最后牽引上轉(zhuǎn)盤到預(yù)制拼裝上部構(gòu)造的軸線位置。

4.4 澆筑背墻

上轉(zhuǎn)盤試轉(zhuǎn)到上部構(gòu)造預(yù)制軸線位置后即可準(zhǔn)備澆筑背墻。

4.5 澆筑橋跨主體上部結(jié)構(gòu)

可利用扣件式鋼管作為滿堂支架，以求節(jié)約木材?？奂戒摴苣芊奖愕匦纬伤枰那€，不必截?cái)噤摴埽梢灾貜?fù)周轉(zhuǎn)使用。支架安裝好后，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。為防止混凝土收縮和支架不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫，澆筑半跨上部結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)按規(guī)范留施工縫。

4.6 張拉脫架

當(dāng)主跨結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可進(jìn)行安裝拉桿鋼筋，張拉脫架等工序。為了確保拉桿的安全可靠，要求每根拉桿鋼筋都進(jìn)行超荷載50%試?yán)Ｕ綇埨皯?yīng)先張拉背墻的豎向預(yù)應(yīng)力筋，再張拉拉桿。在實(shí)際操作中，應(yīng)反復(fù)張拉2-3次，使各根鋼筋受力均勻。為了防止橫向失穩(wěn)，要求兩臺(tái)千斤頂?shù)膹埨狭?yīng)在拱橋軸線位置，不得有偏心。

通過張拉，要求把支承在支架、滾輪、支墩上的上部結(jié)構(gòu)與上轉(zhuǎn)盤、背墻全部聯(lián)結(jié)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系，最后脫離其支承，形成一個(gè)懸空的平衡體系支承的軸心鉸上。這是一個(gè)十分重要的工序，它將檢驗(yàn)轉(zhuǎn)體階段的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。

當(dāng)拱圈全部脫離支架懸空后，讓轉(zhuǎn)動(dòng)鉸體系懸空靜置一天，觀測(cè)各部變形有無異常，并檢查牽引體系等均確認(rèn)無誤后，即可開始轉(zhuǎn)體。

4.7 轉(zhuǎn)體合攏

將試轉(zhuǎn)時(shí)的牽引索按相反的方向重新穿索、收緊，即可開始正式轉(zhuǎn)體。為便其平穩(wěn)轉(zhuǎn)體，控制角速度為0.50/min。當(dāng)快合龍時(shí)，為防止轉(zhuǎn)體超過軸線位置，采用簡(jiǎn)易的反向收緊繩索系統(tǒng)，用手拉葫蘆拉緊后慢慢放松，并在滾輪前微量松動(dòng)木楔的方法徐徐就位。

軸線對(duì)中以后，接著進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的標(biāo)高調(diào)整，在上下轉(zhuǎn)盤之間用千斤頂能很方便地實(shí)現(xiàn)升降，只是應(yīng)把前后方向的滾輪先拆除，并在上下轉(zhuǎn)盤四周用混凝土預(yù)制塊楔緊、楔穩(wěn)。以保證軸線位置不再變化。

軸線與標(biāo)高調(diào)整符合要求后，即可先將結(jié)構(gòu)鋼筋采用邦條焊接，以增加穩(wěn)定性。

4.8 封上下盤、澆筑合龍混凝土、松拉桿

封盤混凝土的坍落度宜選用17-20cm，且各邊應(yīng)寬出20cm，要求灌注的混凝土應(yīng)從四周溢流，使上下盤間密實(shí)。封盤后接著澆筑橋臺(tái)后座，當(dāng)后座達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后即可選擇夜間氣溫較低時(shí)澆筑結(jié)構(gòu)合龍接頭混凝土，待其達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除拉桿，實(shí)現(xiàn)橋梁體系的轉(zhuǎn)化，完成施工。

5 轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵設(shè)備

轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)由上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤構(gòu)成。通過上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。轉(zhuǎn)體支承系統(tǒng)必須兼顧轉(zhuǎn)體、承重和平衡等多種功能。

5.2 轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動(dòng)施工能否成功的關(guān)鍵技術(shù)

轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)由牽引力與摩擦阻力兩個(gè)因素決定，所以減小摩擦阻力，提高轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是保證轉(zhuǎn)動(dòng)順利實(shí)施的兩個(gè)關(guān)鍵。通常將啟動(dòng)摩擦系數(shù)設(shè)定在0.06-0.08之間，轉(zhuǎn)動(dòng)力通常設(shè)定在上轉(zhuǎn)盤的外側(cè)，以獲得較大的力臂。

5.3 平衡系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動(dòng)施工中需要解決的關(guān)鍵問題

對(duì)于轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)在軸線方向基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，一般以橋墩中心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，為使重心降低，通常將轉(zhuǎn)盤設(shè)在墩底。對(duì)于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，分為有平衡重和無平衡重兩種方法。無平衡重實(shí)際是通過背索來實(shí)現(xiàn)平衡的。

6 轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的發(fā)展前景

采用平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合將是以后發(fā)展的重要方向，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的發(fā)展可用于平原區(qū)的拱橋、大型橋梁工程及其它跨越結(jié)構(gòu)，將有望取得較好的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；隨著新材料研究的發(fā)展以及施工階段結(jié)構(gòu)輕型化研究的不斷深入，將有可能利用簡(jiǎn)單的設(shè)備修建300～500m的特大橋梁，從而省去大量的人力，物力和施工設(shè)備，取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。橋梁轉(zhuǎn)體施工是一套比較成熟的橋梁施工方法，隨著新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn)以及在工程中的應(yīng)用，該方法會(huì)更加安全可靠、操作簡(jiǎn)潔、實(shí)施快速、降低造價(jià)，在橋梁建設(shè)中將發(fā)揮越來越大的作用，產(chǎn)生越來越好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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