橋梁轉體施工設計研究

盧毅

（身份證號：36220419820906001X）

橋梁轉體施工主要是指將橋梁結構或其中橋梁主要構件在非設計軸線位置上進行相應的澆筑或拼裝成形之后，通過轉體的形式達到就位的一種施工手段，一般在實際施工過程中根據橋梁結構的實際轉動方向可分為豎向轉體施工方式、水平轉體施工方式、豎向轉體與水平轉體相結合等施工類型[1]，其中應用最為廣泛的一種為水平轉體的施工類型。在橋梁轉體的施工技術操作過程中一般應用的系統及技術為錨扣系統、平衡系統、牽引系統及轉動系統四種。現階段我國橋梁轉體在經歷40年左右[2]的發展過程中獲得了不小的成就，很大程度上提高了橋梁的應用價值，降低了施工難度，獲得較高的施工質量及施工結果，促進交通運輸行業的穩步發展。

1 橋梁轉體施工的具體情況介紹

本次觀察筆者首先針對橋梁轉體在我國的發展歷史、橋梁轉體施工工藝的工作原理、施工工藝特點、適用范圍等進行分析及探究，具體如下：

（1）橋梁轉體施工在我國的發展進程：張聯燕是我國橋梁轉體施工的開拓者及領軍人物，其在1975年開始進行的關于拱橋轉體施工工藝方面的研究及探究，并成功在1977年創建了我國歷史上第一座平轉施工跨徑為70m的肋拱橋，遂寧建設橋主要是由100m3施工用木材、69kg聚四氟乙烯、15t鋼材、2臺手搖卷揚機、8臺千斤頂，寬度為7m的一次轉體安裝就位的橋梁，總共安裝時間為5h左右，具有經濟、快速、安全及便利等施工優勢[3]，且不會對交通產生影響。且現階段隨著施工技術的進步，橋梁轉體的設計施工已經從單一的拱橋發展成為斜拉橋、梁橋及梁拱組合體系等不同形式的橋梁；轉體工藝從單一的豎轉和平轉發展至現階段的平轉與豎轉相結合的方式；轉體橋梁轉動支承體系由原本的環道支承發展成為中心支承及中心支承與環道支承相結合體系；轉軸由混凝土磨心到鋼管混凝土磨心，最后發展成為剛磨心；現階段我國轉體橋梁施工的橋梁大約在200座以上，取得了較大的發展及進步。

（2）橋梁轉體施工工藝的工作原理：橋梁轉體的工作原理就如同挖掘機鏟臂能夠隨便旋轉一樣，在橋梁橋臺或橋墩的位置上分別預制一個轉動的軸心，將轉動的軸心作為界限將橋梁分成不同的上下部分，上部分進行整體的旋轉，下部分進行固定墩臺及穩定基礎的應用，根據現場施工的實際情況，上部構造在河岸上或河提邊預制，旋轉的角度可以根據實際施工要求及地形進行旋轉。

（3）施工工藝特點：橋梁轉體施工工藝具有以下特點，在轉體橋梁施工過程中其適用的范圍較廣，不僅能適用在較大的單孔、多孔鋼筋混凝土橋梁施工中，還能施工于跨越深谷、水深、風景名勝、立交及自然保護區等施工環境受限的現場；且橋梁轉體施工不需要另外利用吊裝設備，可以節省大量支架木材及鋼材；轉體橋梁施工過程中采用的混凝土軸心施工工藝較為簡單，轉體的重量一般由軸心承受，軸心承載力較大，轉動具有安全、可靠及平穩等優勢；具有較高的穩定性及結構的整體性，符合結構力學的合理性[4]，且施工過程中需要用到的施工機械較為簡單，具有簡單易行的特點，具有較高的推廣使用價值。

（4）橋梁轉體的適用范圍：根據相關施工技術標準及規范，橋梁轉體施工過程中運用的平轉法一般適用于斜拉橋、鋼構梁式橋、鋼筋混凝土拱橋及鋼管混凝土拱橋等范圍內，而豎轉施工技術一般適用于轉體重量不大的拱橋或部分橋梁預制部件安裝的過程中。平轉法的施工技術具有較為廣闊的適用范圍，除了一般的斜拉橋意外，還包括鋼桁梁橋、拱橋、預應力連續梁橋及T構橋等；而豎轉法主要適用于鋼筋混凝土肋拱橋中，當跨徑增大后，拱肋逐漸變長，豎向搭架過高，不方便控制轉動，因此其只適用在中小跨徑的應用中，轉體施工一般在高速公路、鐵路、特殊河道等施工現場受限、施工時間及施工條件較為惡劣的工程中適用。

2 橋梁轉體施工方案、施工技術的設計及應用

2.1 平轉法在橋梁轉體施工過程中的設計及應用

平轉法的轉動體系一般分為轉動支承系統、平衡系統及轉動牽引系統等部分，在平轉法施工過程中最為關鍵的設備就是轉動支承系統，轉動支承系統主要是由上轉盤及下轉盤組成的，上轉盤支承轉動結構，而下轉盤與基礎相連，通過上轉盤及下轉盤的轉動達到相應的專題效果及目標。轉動支承系統必須具備平衡、承重及轉體等多項功能，按照轉動支承過程中的平衡條件來看，轉動支承可以分為撐腳支承、磨心支承及磨心與撐腳相結合的共同支承等不同類型[5]；磨心支承主要是由中心撐壓面承受所有的轉動重量，在磨心中具有定位轉軸，為了提高施工的安全性，一般會在支承轉盤的四周設計相應的支撐腳或支重輪，避免與滑道面的直接接觸，方便一旦出現傾覆傾向現象能起到相應的支承作用。撐腳支承形式下轉盤為一環道，為了保證平轉的穩定性，上轉盤的撐腳必須存在4個或以上，轉動過程具有較大范圍的支撐及較高的穩定性，但阻力力矩也出現相應的增長，由于環道與撐腳的施工進度要求較高，撐腳形式一般應用柱腳或滾輪等形式，在平轉過程中滾輪具有摩擦阻力小的特點，但加工難度較大，經常出現由于加工精度不高導致的變形及滾輪失效的現象，在實施柱腳的平轉操作過程中屬于滑動摩擦現象[6]，通過使用不銹鋼板及四氟板加潤滑劑等進行施工，保證加工精度，一般運用在抗傾覆穩定要求高的施工過程中。第三種支承是磨心與撐腳相結合的支承，多數立交橋在施工過程中采用的是一個撐腳和磨心共同作用的轉動體系，在撐腳與磨心連線的垂直方向設有保護撐腳，多一個撐腳，支承點就應該在2個以上[7]，在施工過程中為了保證每個支撐點受力符合設計相關要求應減小磨心受壓的比例，將其銳化為撐腳體系。在平轉法施工過程中最重要的一點是是否能夠轉動，一般施工狀況下將啟動摩擦系數控制在0.07左右，但部分特殊情況下為了保證存在足夠的啟動力，就應提高轉動力矩，轉動力一般設計在上轉盤的外端，以此達到力臂最大化的效果，同樣轉動力也可以是推力及拉力，推力是由千斤頂施加的，但千斤頂的行程較短，轉動過程中千斤頂安裝工作量又較大，為了提高平轉過程中的連續性應單獨采用千斤頂推平轉，當轉體重量較大時可以利用千斤頂進行牽引，將啟動過程中的摩擦阻力減小。

2.2 豎轉法在橋梁轉體施工設計及實施過程中的應用

豎轉法一般應用在肋拱橋的施工設計過程中，拱肋一般在低位進行拼裝及澆筑處理，完成后向上拉升即可達到設計好的位置進行安裝及合攏操作。豎轉體系主要是由索塔、牽引系統及拉索等部分組成的，豎轉的拉索索力在脫架時較大，主要是由于這個時候拉索的水平角最小，產生的豎向分力最小，拱肋要實現從多跨支承到鉸支承和扣點處索支承之間的過渡，脫架過程中要完成結構自身的變形及受力的轉化。在設計豎轉施工方案的過程中應結合實際的施工情況合理將豎轉體系安排好，在豎轉過程中應考慮索塔的受力及拱肋的受力，施工過程中應保證豎轉鉸的構造及安裝準確度，索塔與錨固系統等[8]，提高豎轉施工的質量及轉動的順利程度及安全性。現階段我國地區內的拱橋一般屬于無鉸拱，豎轉鉸是施工過程中臨時構建的，因此豎轉鉸的結構及精度應綜合考慮后滿足施工的最低要求及經濟性。

3 結語

橋梁轉動體系在施工設計及實施過程中均屬于一項精度較高的施工技術，在施工過程中應重視每一道工序的嚴格設計，根據施工現場的實際情況、施工要求及施工目標等進行規范的設計及施工，保證施工進度及施工質量，在施工過程中注意各個環節的嚴格監督及控制，保證行車的安全性及橋梁的使用壽命。