橋梁上部結構轉體施工關鍵技術分析

宋克鵬

（中鐵二十一局集團第五工程有限公司 重慶市 402160）

1 引言

在橋梁工程中，選用橋梁轉體施工方法有著明顯優勢，該施工方法的最大優點即為不需借助于支架，能將原來需在障礙上空開展的施工作業轉到岸上或地面上進行，同時由于施工過程不會對交通造成影響，且工序較為簡便，有著較強的適用性，便于預制等，所以在平原地區城市跨線橋以及深水、峽谷地帶橋梁施工中被廣泛采用。此外，橋梁上部轉體施工也具有良好的可靠性、安全性與整體性，當架設跨過無法吊裝的急流或河道的橋梁時，通過轉體施工可以有效縮減施工工期和成本。

2 橋梁上部結構轉體施工原理及特點

2.1 橋梁結構轉體施工原理分析

采用豎轉法施工時，把橋身由跨中部位分開，形成兩個半跨，并在沿橋軸河床（組合結構設在橋梁上）設置駁船、支架，并在待轉動橋體岸端處設置鉸鏈，在臺后或橋臺臨時設置提升和支承系統，利用卷揚機提升牽引繩，把橋體豎轉到合龍部位進行連接，固定轉鉸，以實現豎轉施工過程。在平轉施工時，將橋梁上部結構由跨中部位分為兩個半跨或采用整孔方式，對橋位橫向外側通過兩邊地形來搭設支架，并在橋臺（或墩）底端裝設轉動系統，然后把待轉橋梁，利用張拉錨扣系統進行脫架，并確保轉軸的平衡受力，再利用動力（用千斤頂、卷揚機等）對轉盤進行牽引，使橋體平轉到合龍處，對接頭位置澆筑混凝土，并將轉盤固定，實現平轉過程。

2.2 橋梁轉體施工優點

對比傳統施工技術，橋梁轉體施工優勢主要體現在以下方面：受力可控，有較好的力學性能，構造合理；施工對機械裝置的需求較低，工藝較簡便，有良好的安全性；施工速度快，節約成本等。對于相同工程條件，采用橋梁轉體施工方式，不論社會效益，或是經濟效益，都要好過桁架伸臂法、懸吊拼裝法、搭架法等施工技術。以某轉體法橋梁施工為例，相比其它施工工藝可節約成本11.5～17.4%工技術在急流水深的河道或峽谷、高山上進行跨橋工程，程序十分繁瑣，且施工難度較大，同時也會對正常通航造成影響，而轉體施工可以使此類問題得到較好解決，同時對于鐵路跨線橋或市區立交橋施工也有顯著優勢。

3 橋梁結構轉體施工關鍵技術分析

3.1 豎轉施工技術

在方案設計中，應合理設置豎轉系統，若支架和索塔升高，其拼裝部位也將升高，使得水平交角將增大，減小了脫架的拉升力，但拼接支架和索塔受力也將增大，尤其是受壓穩定性，且材料需求量也將增多，反之亦然。此外，豎轉時，還需重點考慮索塔與拱肋受外力情況，特別是風力影響。

施工技術方面，豎轉對鉸的安裝構造精度要求較高，牽引動力體系、索鞍、索塔以及錨固體系等對于確保轉動過程安全、順利及豎轉施工質量至關重要。我國拱橋大多是無鉸拱，其豎轉鉸為施工過程臨時設置，因此，豎轉鉸精度和結構需綜合考慮施工和成本要求。若跨徑較小，可通過插銷鉸，拉索牽引體系選用卷揚機進行；若跨徑較大則可選擇滾軸鉸，此時對牽引力的需求較高，需使用多個牽引索，同時還需選擇千斤頂提供助力。

3.2 平轉施工技術

（1）平轉施工轉動系統主要包括支承、牽引及平衡等系統。轉動支承體系是平轉施工過程中的重要裝置，主要由上、下轉盤組成。上轉盤用于對轉動體的支撐，下轉盤和基礎連接。利用上轉盤與下轉盤的相對轉動，實現轉體功能。支承體系在使用中應兼具承重、平衡及轉體功能等。根據平衡要求，可將轉動支承分成撐腳支承、磨心支承及磨心撐腳聯合支承等形式。

磨心支承通過其中心撐壓面來承擔所有轉體重量，一般都設有定位轉軸，為確保安全性，在支承的轉盤四周設置承重腳或支重輪，在正常運作時，承重腳或支重輪和滑道表面不會接觸，而當出現傾覆時將發揮支承功能。在已完成轉體的橋梁施工中，與滑道表面通常會保留2～20mm，空隙越小則對于滑道表面高差要求將越高。

撐腳支撐的下轉盤有一個滑道，而撐腳上轉盤滑道不低于4個，以確保平轉過程的可靠性。轉動時支撐范圍較大，有著良好的抗傾倒性，但也相應增加了阻力力矩，同時對撐腳和滑道的精度提出了更高需求，撐腳主要有滾輪或柱腳等類型，采用滾輪進行轉動時摩擦形式為滾動，可降低摩擦阻力，但難以加工，同時常由于加工精度較低或形變限制滾輪功能。選擇柱腳轉動時摩擦形式為滑動，一般以不銹鋼板配合四氟板再刷涂潤滑劑，它的制造精度相對于滾輪更易于得到保障。

（2）在平轉施工過程中，還有個技術難題就是轉動能否實現。通常來說，可將摩擦啟動系數設為0.06～0.08確保有啟動力充分，將系數設為0.1。所以提升轉動力矩、降低摩擦阻力，是確保實現平轉的關鍵點。轉動力一般設定在上轉盤外端，以得到更大力臂，轉動力既能表現為拉力，也能表現為推力，當表現為推力時，可通過千斤頂來施加，然而因其行程較短以及安裝工作比較繁瑣等，為確保轉動過程連續性，單獨選千斤頂進行推動平轉的很少。當表現為拉力時，對轉體重量較小的，可選擇卷揚機，對于轉體重量較大的，可通過牽引千斤頂，通常還配合助推千斤頂，以應對動摩擦阻力和啟動靜摩阻力間的阻力增量。

（3）平衡問題。對于T構橋、帶懸臂中承拱橋、斜拉橋等上部結構在墩軸線基本對稱的橋梁形式，通常將橋墩的軸心作轉動的中心，并且為了使重心下降，一般在墩底部設置轉盤。對斜腿剛構和單跨拱橋等，其平轉施工根據有無平衡重轉體分為兩類。對于有平衡重轉體，將上部結構和橋臺共同作轉體，其上部構造重量小，懸臂較長，而橋臺剛好相反，在進行轉軸中心設定時，應盡量與上部結構保持距離，以達到平衡要求，如無法平衡，應在橋臺后配加平衡重量；對于無平衡重的轉體，只對上部結構進行平轉，通過背索實現平衡，以保證在轉動時轉體結構一直保持轉鉸和背索兩位置支承形式。

3.3 轉體結構施工受力分析

轉體結構施工受力分析，主要是為了確保結構平衡性，防止傾倒；確保受力處于許可值范圍內，以避免結構被破壞；確保錨固系統的穩定性等。在轉體時，通常時間較短，因此，應重點考慮施工負載，而對于大風區域依據常見風力進行考慮，一般不會考慮臺風、地震等載荷影響。同時，對于轉體結構形變的控制、合龍結構以及各種系統的轉換等也應在轉體施工過程中進行重點考慮。

4 結論

綜上所述，采用橋梁結構轉體施工技術，不但受力明確、結構合理，同時可以在不對施工質量和交通運行產生影響的條件下起到節約成本，提升施工效率的作用，對于急流、深谷、高山、鐵路跨線等橋梁施工效果顯著。因此，應加大對橋梁結構轉體施工技術的研究力度，不斷總結工程經驗，以促進我國橋梁施工的更好發展。