橋梁轉(zhuǎn)體施工設(shè)計(jì)研究

盧毅

（身份證號(hào)：36220419820906001X）

橋梁轉(zhuǎn)體施工主要是指將橋梁結(jié)構(gòu)或其中橋梁主要構(gòu)件在非設(shè)計(jì)軸線位置上進(jìn)行相應(yīng)的澆筑或拼裝成形之后，通過(guò)轉(zhuǎn)體的形式達(dá)到就位的一種施工手段，一般在實(shí)際施工過(guò)程中根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向可分為豎向轉(zhuǎn)體施工方式、水平轉(zhuǎn)體施工方式、豎向轉(zhuǎn)體與水平轉(zhuǎn)體相結(jié)合等施工類型[1]，其中應(yīng)用最為廣泛的一種為水平轉(zhuǎn)體的施工類型。在橋梁轉(zhuǎn)體的施工技術(shù)操作過(guò)程中一般應(yīng)用的系統(tǒng)及技術(shù)為錨扣系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)及轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)四種。現(xiàn)階段我國(guó)橋梁轉(zhuǎn)體在經(jīng)歷40年左右[2]的發(fā)展過(guò)程中獲得了不小的成就，很大程度上提高了橋梁的應(yīng)用價(jià)值，降低了施工難度，獲得較高的施工質(zhì)量及施工結(jié)果，促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1 橋梁轉(zhuǎn)體施工的具體情況介紹

本次觀察筆者首先針對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體在我國(guó)的發(fā)展歷史、橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝的工作原理、施工工藝特點(diǎn)、適用范圍等進(jìn)行分析及探究，具體如下：

（1）橋梁轉(zhuǎn)體施工在我國(guó)的發(fā)展進(jìn)程：張聯(lián)燕是我國(guó)橋梁轉(zhuǎn)體施工的開拓者及領(lǐng)軍人物，其在1975年開始進(jìn)行的關(guān)于拱橋轉(zhuǎn)體施工工藝方面的研究及探究，并成功在1977年創(chuàng)建了我國(guó)歷史上第一座平轉(zhuǎn)施工跨徑為70m的肋拱橋，遂寧建設(shè)橋主要是由100m3施工用木材、69kg聚四氟乙烯、15t鋼材、2臺(tái)手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)、8臺(tái)千斤頂，寬度為7m的一次轉(zhuǎn)體安裝就位的橋梁，總共安裝時(shí)間為5h左右，具有經(jīng)濟(jì)、快速、安全及便利等施工優(yōu)勢(shì)[3]，且不會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生影響。且現(xiàn)階段隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，橋梁轉(zhuǎn)體的設(shè)計(jì)施工已經(jīng)從單一的拱橋發(fā)展成為斜拉橋、梁橋及梁拱組合體系等不同形式的橋梁；轉(zhuǎn)體工藝從單一的豎轉(zhuǎn)和平轉(zhuǎn)發(fā)展至現(xiàn)階段的平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合的方式；轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)支承體系由原本的環(huán)道支承發(fā)展成為中心支承及中心支承與環(huán)道支承相結(jié)合體系；轉(zhuǎn)軸由混凝土磨心到鋼管混凝土磨心，最后發(fā)展成為剛磨心；現(xiàn)階段我國(guó)轉(zhuǎn)體橋梁施工的橋梁大約在200座以上，取得了較大的發(fā)展及進(jìn)步。

（2）橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝的工作原理：橋梁轉(zhuǎn)體的工作原理就如同挖掘機(jī)鏟臂能夠隨便旋轉(zhuǎn)一樣，在橋梁橋臺(tái)或橋墩的位置上分別預(yù)制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸心，將轉(zhuǎn)動(dòng)的軸心作為界限將橋梁分成不同的上下部分，上部分進(jìn)行整體的旋轉(zhuǎn)，下部分進(jìn)行固定墩臺(tái)及穩(wěn)定基礎(chǔ)的應(yīng)用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，上部構(gòu)造在河岸上或河提邊預(yù)制，旋轉(zhuǎn)的角度可以根據(jù)實(shí)際施工要求及地形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

（3）施工工藝特點(diǎn)：橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝具有以下特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)體橋梁施工過(guò)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(fēng)景名勝、立交及自然保護(hù)區(qū)等施工環(huán)境受限的現(xiàn)場(chǎng)；且橋梁轉(zhuǎn)體施工不需要另外利用吊裝設(shè)備，可以節(jié)省大量支架木材及鋼材；轉(zhuǎn)體橋梁施工過(guò)程中采用的混凝土軸心施工工藝較為簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)體的重量一般由軸心承受，軸心承載力較大，轉(zhuǎn)動(dòng)具有安全、可靠及平穩(wěn)等優(yōu)勢(shì)；具有較高的穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的整體性，符合結(jié)構(gòu)力學(xué)的合理性[4]，且施工過(guò)程中需要用到的施工機(jī)械較為簡(jiǎn)單，具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，具有較高的推廣使用價(jià)值。

（4）橋梁轉(zhuǎn)體的適用范圍：根據(jù)相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，橋梁轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中運(yùn)用的平轉(zhuǎn)法一般適用于斜拉橋、鋼構(gòu)梁式橋、鋼筋混凝土拱橋及鋼管混凝土拱橋等范圍內(nèi)，而豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)一般適用于轉(zhuǎn)體重量不大的拱橋或部分橋梁預(yù)制部件安裝的過(guò)程中。平轉(zhuǎn)法的施工技術(shù)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(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋及T構(gòu)橋等；而豎轉(zhuǎn)法主要適用于鋼筋混凝土肋拱橋中，當(dāng)跨徑增大后，拱肋逐漸變長(zhǎng)，豎向搭架過(guò)高，不方便控制轉(zhuǎn)動(dòng)，因此其只適用在中小跨徑的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)體施工一般在高速公路、鐵路、特殊河道等施工現(xiàn)場(chǎng)受限、施工時(shí)間及施工條件較為惡劣的工程中適用。

2 橋梁轉(zhuǎn)體施工方案、施工技術(shù)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1 平轉(zhuǎn)法在橋梁轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

平轉(zhuǎn)法的轉(zhuǎn)動(dòng)體系一般分為轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)及轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)等部分，在平轉(zhuǎn)法施工過(guò)程中最為關(guān)鍵的設(shè)備就是轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)主要是由上轉(zhuǎn)盤及下轉(zhuǎn)盤組成的，上轉(zhuǎn)盤支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，而下轉(zhuǎn)盤與基礎(chǔ)相連，通過(guò)上轉(zhuǎn)盤及下轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到相應(yīng)的專題效果及目標(biāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)必須具備平衡、承重及轉(zhuǎn)體等多項(xiàng)功能，按照轉(zhuǎn)動(dòng)支承過(guò)程中的平衡條件來(lái)看，轉(zhuǎn)動(dòng)支承可以分為撐腳支承、磨心支承及磨心與撐腳相結(jié)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(zhuǎn)動(dòng)重量，在磨心中具有定位轉(zhuǎn)軸，為了提高施工的安全性，一般會(huì)在支承轉(zhuǎn)盤的四周設(shè)計(jì)相應(yīng)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(xiàn)傾覆傾向現(xiàn)象能起到相應(yīng)的支承作用。撐腳支承形式下轉(zhuǎn)盤為一環(huán)道，為了保證平轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，上轉(zhuǎn)盤的撐腳必須存在4個(gè)或以上，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程具有較大范圍的支撐及較高的穩(wěn)定性，但阻力力矩也出現(xiàn)相應(yīng)的增長(zhǎng)，由于環(huán)道與撐腳的施工進(jìn)度要求較高，撐腳形式一般應(yīng)用柱腳或滾輪等形式，在平轉(zhuǎn)過(guò)程中滾輪具有摩擦阻力小的特點(diǎn)，但加工難度較大，經(jīng)常出現(xiàn)由于加工精度不高導(dǎo)致的變形及滾輪失效的現(xiàn)象，在實(shí)施柱腳的平轉(zhuǎn)操作過(guò)程中屬于滑動(dòng)摩擦現(xiàn)象[6]，通過(guò)使用不銹鋼板及四氟板加潤(rùn)滑劑等進(jìn)行施工，保證加工精度，一般運(yùn)用在抗傾覆穩(wěn)定要求高的施工過(guò)程中。第三種支承是磨心與撐腳相結(jié)合的支承，多數(shù)立交橋在施工過(guò)程中采用的是一個(gè)撐腳和磨心共同作用的轉(zhuǎn)動(dòng)體系，在撐腳與磨心連線的垂直方向設(shè)有保護(hù)撐腳，多一個(gè)撐腳，支承點(diǎn)就應(yīng)該在2個(gè)以上[7]，在施工過(guò)程中為了保證每個(gè)支撐點(diǎn)受力符合設(shè)計(jì)相關(guān)要求應(yīng)減小磨心受壓的比例，將其銳化為撐腳體系。在平轉(zhuǎn)法施工過(guò)程中最重要的一點(diǎn)是是否能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，一般施工狀況下將啟動(dòng)摩擦系數(shù)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(dòng)力，就應(yīng)提高轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)動(dòng)力一般設(shè)計(jì)在上轉(zhuǎn)盤的外端，以此達(dá)到力臂最大化的效果，同樣轉(zhuǎn)動(dòng)力也可以是推力及拉力，推力是由千斤頂施加的，但千斤頂?shù)男谐梯^短，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中千斤頂安裝工作量又較大，為了提高平轉(zhuǎn)過(guò)程中的連續(xù)性應(yīng)單獨(dú)采用千斤頂推平轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)體重量較大時(shí)可以利用千斤頂進(jìn)行牽引，將啟動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力減小。

2.2 豎轉(zhuǎn)法在橋梁轉(zhuǎn)體施工設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中的應(yīng)用

豎轉(zhuǎn)法一般應(yīng)用在肋拱橋的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，拱肋一般在低位進(jìn)行拼裝及澆筑處理，完成后向上拉升即可達(dá)到設(shè)計(jì)好的位置進(jìn)行安裝及合攏操作。豎轉(zhuǎn)體系主要是由索塔、牽引系統(tǒng)及拉索等部分組成的，豎轉(zhuǎn)的拉索索力在脫架時(shí)較大，主要是由于這個(gè)時(shí)候拉索的水平角最小，產(chǎn)生的豎向分力最小，拱肋要實(shí)現(xiàn)從多跨支承到鉸支承和扣點(diǎn)處索支承之間的過(guò)渡，脫架過(guò)程中要完成結(jié)構(gòu)自身的變形及受力的轉(zhuǎn)化。在設(shè)計(jì)豎轉(zhuǎn)施工方案的過(guò)程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際的施工情況合理將豎轉(zhuǎn)體系安排好，在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)考慮索塔的受力及拱肋的受力，施工過(guò)程中應(yīng)保證豎轉(zhuǎn)鉸的構(gòu)造及安裝準(zhǔn)確度，索塔與錨固系統(tǒng)等[8]，提高豎轉(zhuǎn)施工的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)的順利程度及安全性?，F(xiàn)階段我國(guó)地區(qū)內(nèi)的拱橋一般屬于無(wú)鉸拱，豎轉(zhuǎn)鉸是施工過(guò)程中臨時(shí)構(gòu)建的，因此豎轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)及精度應(yīng)綜合考慮后滿足施工的最低要求及經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)體系在施工設(shè)計(jì)及實(shí)施過(guò)程中均屬于一項(xiàng)精度較高的施工技術(shù)，在施工過(guò)程中應(yīng)重視每一道工序的嚴(yán)格設(shè)計(jì)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、施工要求及施工目標(biāo)等進(jìn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)及施工，保證施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，在施工過(guò)程中注意各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格監(jiān)督及控制，保證行車的安全性及橋梁的使用壽命。