淺談轉(zhuǎn)體梁施工中的不平衡問題

閆宏魁

摘? ? 要：橋梁轉(zhuǎn)體施工是將橋梁結(jié)構(gòu)置于非設(shè)計(jì)軸線位置的施工技術(shù)，通過轉(zhuǎn)體拼接，將障礙物上方的施工作業(yè)轉(zhuǎn)化為地面附近的施工作業(yè)。由于旋轉(zhuǎn)梁的施工可以克服惡劣的施工地形，在施工過程中顯示出許多優(yōu)點(diǎn)和潛力。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體梁;施工;不平衡

1? 前言

轉(zhuǎn)體法是近些年橋梁施工中較為流行的新型橋梁建造技術(shù)。由于該工藝普及較晚，且多應(yīng)用于跨溝谷及既有線等特殊橋位的橋梁工程中，因此可供參考的理論研究資料還比較有限。對(duì)此，本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進(jìn)行全面解析，以豐富理論資料，供其它轉(zhuǎn)體工程參考。

2? 轉(zhuǎn)體法的工藝原理

工藝原理：預(yù)制一個(gè)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的軸心在橋臺(tái)或墩上，并且將軸心設(shè)為分界點(diǎn)，上面是可以旋轉(zhuǎn)的橋體，下面是固定的墩臺(tái)或基礎(chǔ)，上部構(gòu)造在條件較好位置完成后，旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)位置。工程實(shí)際中，橋體重量通過墩身傳遞到上球鉸，通過球鉸間的四氟乙烯片傳遞至下球鉸和承臺(tái)。待橋體施工完畢后，拆除砂箱，將梁體重量轉(zhuǎn)移到下球鉸，測(cè)算力學(xué)參數(shù)并進(jìn)行配重。啟動(dòng)連續(xù)千斤頂牽拉埋設(shè)在上轉(zhuǎn)盤的鋼絞線形成水平力偶，帶動(dòng)上轉(zhuǎn)盤以球鉸為中心帶動(dòng)橋梁上部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)就位，同時(shí)在轉(zhuǎn)盤等位置預(yù)埋應(yīng)變傳感器，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)變及應(yīng)力的跟蹤監(jiān)控。

3? 轉(zhuǎn)體梁施工中的不平衡問題

3.1? 轉(zhuǎn)體梁施工中的不平衡力

轉(zhuǎn)體梁施工工程的工作原理十分簡(jiǎn)單，在單孔橋的橋臺(tái)或者是多孔橋的橋墩上預(yù)制一個(gè)軸心，用軸心來分界，將工程分為上下兩個(gè)部分，上部分主要負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)拼接，下部分是基座，支撐著整個(gè)上部分，也是轉(zhuǎn)動(dòng)體平衡的支撐。而轉(zhuǎn)體梁施工技術(shù)的關(guān)鍵就在于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備是否完善和轉(zhuǎn)動(dòng)能力是否強(qiáng)大，轉(zhuǎn)體梁施工的平衡性是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強(qiáng)度的保證，橋墩兩側(cè)的質(zhì)量分布情況，以及橋梁基礎(chǔ)的堅(jiān)固度都是轉(zhuǎn)體梁施工上部分的保證，只有下部分足夠穩(wěn)定，上部分才可以正常進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拼接。在轉(zhuǎn)體前，會(huì)將施工支架完全拆除，從這一刻到后來轉(zhuǎn)體過程中，兩個(gè)半橋都是靠著下部分來支撐和保持平衡，所以轉(zhuǎn)動(dòng)體的平衡力和自重平衡對(duì)整個(gè)施工工程起著關(guān)鍵作用。為了能夠讓轉(zhuǎn)體梁施工工程可以順利并且安全地進(jìn)行，讓下部分可以支撐住轉(zhuǎn)體的整個(gè)過程以及工程結(jié)束后的車輛通行，需要在轉(zhuǎn)體前，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體進(jìn)行稱重實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)體的不平衡力矩、偏心距、摩阻力、靜摩擦系數(shù)等數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，算出轉(zhuǎn)動(dòng)體的不平衡力，然后判斷轉(zhuǎn)體梁施工是否成功，轉(zhuǎn)體梁工程下部分是否能支撐住上部分，能否讓車輛正常通行等。

3.2? 橋梁轉(zhuǎn)體施工中不平衡力的測(cè)試

由于轉(zhuǎn)體梁施工工程分為上部分和下部分，下部分主要起到支撐上部分的作用，所以下部分的平衡性很重要。在轉(zhuǎn)體之前，施工人員需要對(duì)轉(zhuǎn)體梁的下部分進(jìn)行不平衡力的測(cè)量。因?yàn)槭┕r(shí)把握不好，就會(huì)讓橋梁質(zhì)量分布有差異，從而導(dǎo)致橋墩兩側(cè)的剛度也不同，才會(huì)產(chǎn)生不平衡力，導(dǎo)致下部分的支撐出現(xiàn)問題，這樣上部分的兩個(gè)半橋的旋轉(zhuǎn)拼接也就完成不了，橋梁轉(zhuǎn)體施工工程也就無法竣工。這就需要工人在轉(zhuǎn)體前，對(duì)轉(zhuǎn)體梁的下部分進(jìn)行不平衡力測(cè)試。施工工人一般都會(huì)選用球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)法來測(cè)試不平衡力，這種方法的特點(diǎn)是受力明確，操作簡(jiǎn)單，需要的設(shè)備也簡(jiǎn)單，因此球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)法才受到了施工工人的青睞。

3.3? 橋梁轉(zhuǎn)體施工中不平衡力的估算

轉(zhuǎn)體梁施工是橋梁施工工程中的一項(xiàng)新技術(shù)，轉(zhuǎn)體梁施工工程可以分為上部分和下部分，上部分是兩個(gè)半橋，下部分是橋墩。橋梁轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵就在于兩個(gè)半橋可以旋轉(zhuǎn)拼接，搭成橋，而要使兩個(gè)半橋可以平穩(wěn)地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拼接，需要下部分的支撐足夠平穩(wěn)，也就需要考慮橋梁轉(zhuǎn)體施工的平衡力問題。因?yàn)闃蛄嘿|(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力張拉的程度有差異，橋墩兩側(cè)梁下的剛度也分布不均，橋梁的穩(wěn)定性出現(xiàn)了偏差，便有了不平衡力。而為了讓轉(zhuǎn)體梁施工工程可以順利進(jìn)行，需要在轉(zhuǎn)體前對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體施工中的不平衡力進(jìn)行估算，根據(jù)不平衡力估算出來的結(jié)果，判斷下部分的橋墩是否能承受得住上部分的兩個(gè)半橋進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拼接。

4? 對(duì)策

4.1? 豎轉(zhuǎn)法

由于肋拱橋的肋拱通常都是在較低位置完成澆筑和拼裝的，因此豎轉(zhuǎn)法一般多用于肋拱橋的架設(shè)中，主要是將澆筑和拼裝好的肋拱拉升至相應(yīng)的設(shè)計(jì)位置，然后進(jìn)行合攏。豎轉(zhuǎn)體系的組成相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，主要包括索塔、牽引系統(tǒng)、拉索。在使用豎轉(zhuǎn)法施工時(shí)，拉索在脫架時(shí)的水平角最小，拉索的索力也會(huì)達(dá)到最大，而與之對(duì)應(yīng)的豎向分力就會(huì)達(dá)到最小。因此，肋拱想要完成從多跨支承到扣點(diǎn)處索支承和鉸支承的過渡，就要在脫架時(shí)實(shí)現(xiàn)自身受力和變形的轉(zhuǎn)化。豎轉(zhuǎn)法施工的關(guān)鍵在于要控制好索塔和錨固系統(tǒng)、豎轉(zhuǎn)鉸的構(gòu)造、索鞍與牽轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置、豎轉(zhuǎn)鉸的安裝精度。目前，國(guó)內(nèi)的拱橋大多都是無鉸拱，豎轉(zhuǎn)鉸一般屬于施工的臨時(shí)構(gòu)造，所以豎轉(zhuǎn)鉸的構(gòu)造和安裝精度必須滿足施工要求并盡可能的減少工程造價(jià)。豎轉(zhuǎn)鉸的選取主要是由橋梁的跨度來確定，在橋梁的跨度較大時(shí)，多采用滾軸式;在橋梁的跨度較小時(shí)，可以采用插銷式。

4.2? 平轉(zhuǎn)法

平轉(zhuǎn)法施工在橋梁轉(zhuǎn)體施工中應(yīng)用得最為廣泛，其轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要包括平衡系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)是十分重要的組成部分。轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)由上、下兩個(gè)轉(zhuǎn)盤組成，上轉(zhuǎn)盤主要用于支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，下轉(zhuǎn)盤是與基礎(chǔ)部分相連接的，只有上轉(zhuǎn)盤相對(duì)于下轉(zhuǎn)盤發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，才能達(dá)到橋梁轉(zhuǎn)體的目的。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)的作用也是比較重要的，其既要具備轉(zhuǎn)體的功能，還要發(fā)揮出承重和平衡等多種作用。在平轉(zhuǎn)法施工中，橋梁能否實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和保持平衡是兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題。一方面，為了保證橋梁能夠順利完成轉(zhuǎn)體施工，通常施工人員會(huì)將啟動(dòng)摩擦系數(shù)控制在0.06～0.08之間，并且還會(huì)配置相應(yīng)的啟動(dòng)力，以達(dá)到減小摩阻力、加大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的目的。一般情況下，會(huì)將轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)置在上轉(zhuǎn)盤的外側(cè)，從而獲取較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力臂。轉(zhuǎn)動(dòng)力的設(shè)置既可以是推力也可以是拉力，其中推力主要是由千斤頂施加，但是由于千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)距離有限，并且安裝千斤頂?shù)墓ぷ髁勘容^大，一般轉(zhuǎn)動(dòng)力不采用推力而是設(shè)置為拉力。當(dāng)橋梁的重量較大時(shí)，可以采用牽引千斤頂，并用助推千斤頂作為輔助;當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)重量較小時(shí)，可以采用卷揚(yáng)機(jī)。另一方面，為了控制平轉(zhuǎn)法施工過程中橋梁的平衡，在進(jìn)行T構(gòu)橋、斜拉橋和帶有懸臂的中承式拱橋等上部恒載沿墩軸線方向?qū)ΨQ的橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)施工時(shí)，施工人員會(huì)將橋墩的軸心作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并且將轉(zhuǎn)盤設(shè)置于橋墩底部，以降低轉(zhuǎn)動(dòng)重心;而對(duì)于單跨橋和斜腿剛構(gòu)橋的平轉(zhuǎn)法施工來說，主要分為無平衡重轉(zhuǎn)體和有平衡重轉(zhuǎn)體兩種方式。無平衡重轉(zhuǎn)體時(shí)，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)上部結(jié)構(gòu)，并利用背索來保持平衡;有平衡重轉(zhuǎn)體時(shí)，上部結(jié)構(gòu)和橋臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因上部結(jié)構(gòu)和橋臺(tái)的重量和懸臂長(zhǎng)度大不相同，所以一般將轉(zhuǎn)軸的中心設(shè)置在遠(yuǎn)離上部結(jié)構(gòu)的位置，以達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的平衡狀態(tài)。若此種方法仍不能使橋梁在轉(zhuǎn)體過程中保持平衡，則需要在橋臺(tái)后增加平衡重。

5? 結(jié)束語

轉(zhuǎn)體梁施工技術(shù)具有安全、穩(wěn)定、可靠、整體性強(qiáng)的特點(diǎn)，因?yàn)樗梢詫⒃谡系K上空的危險(xiǎn)作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榻孛婊蛘甙渡献鳂I(yè)，施工時(shí)又不會(huì)影響車輛正常通行，在中國(guó)也有了很多轉(zhuǎn)體梁施工成功的案例，被大眾所接受，它比傳統(tǒng)橋梁施工技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)、潛力和前景，很快便在中國(guó)推廣開來。

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