T型剛構橋轉體施工技術與施工過程控制

劉永亮

摘要：剛構橋是一種單元構件少、能承受不同荷載的橋梁，因為其運輸便捷，裝配簡單，已成為現(xiàn)代常用的橋梁類型。轉體施工法是裝配剛構橋的重要方法，其借助動力設備將完成主體澆筑的橋梁轉體到橋位軸線位置，最后合攏成橋。這一方法施工時間短，但控制要求的精度高。本文即結合成都第二繞城高速路段上的一座T型剛構橋修建工程，重點研究了轉體施工技術與施工過程控制的關鍵點和難點。

關鍵詞：T型剛構橋 轉體施工 施工控制

引言：

T型剛構橋因墩上兩側伸出受力的懸臂，形如T字而得名，是剛構橋的一種。T型剛構橋跨中用剪力鉸或簡支梁組合而成，這一結構使得其自身結構輕巧、跨度大，方便裝配，故被廣泛應用。T型剛構橋的組裝方法有很多種，如滿堂支架法和懸臂施工法。相比之下，操作簡便、施工時間短的轉體施工法更受青睞，但這一方法的高精度要求又常常給施工過程帶來不少的麻煩。

一、轉體施工法介紹和國內外發(fā)展現(xiàn)狀

轉體施工法是構建T型剛構橋的常用方法，這一方法通過轉體技術將澆筑好的橋體轉動到設計的位置，化整為零，靈活多變的適應了復雜的施工環(huán)境，為工程建設大大節(jié)省了時間和成本。

轉體施工法是在非設計路線的位置完成澆筑主體或部分工作，然后通過動力設備旋轉到指定位置。根據(jù)轉向的不同，轉體施工法可采用平轉、豎轉、平豎轉結合三種技術手段。平轉技術應用最廣，主要步驟包括：首先是在橋墩的設計位置上施工圍護樁，開挖基坑;之后在樁基礎上進行轉體結構施工，包括澆筑承臺，安裝球鉸、滑道和轉盤，并預埋施工牽引索;接著對墩柱施工;再對轉體主梁施工，在主梁四周搭設支架作為操作平臺，完成現(xiàn)澆箱梁;最后完成轉體，即拆除支架，完成不平衡稱重實驗并進行配重，之后利用連續(xù)張拉千斤頂轉體，微調就位，封固球鉸轉動體系，現(xiàn)澆合攏段。

轉體施工法最早出現(xiàn)在上個世紀四十年代，法國首創(chuàng)豎向轉體技術完成了110米主跨肋拱橋的建設，但這一方法并沒有突出的優(yōu)點，因此并不被工程界看好，直到三十年后平轉技術的出現(xiàn)才真正將轉體施工法發(fā)揚光大。奧地利在修建一座雙塔斜拉橋時第一次采用了平轉技術，二十年后的比利時將該技術運用在本愛因橋上，此時轉體的重量已接近達到兩萬噸，完成了轉體施工法在重量上的大跨越。

二、橋梁工程基本情況

成都第二繞城高速公路西段有一座T型剛構橋。該橋上跨成灌鐵路，斜交角度59°，與成灌鐵路交叉樁號為K179+145.973=DYK22+975.921，總橋長達到276米，總重量達3萬余噸。在運行頻繁的成灌鐵路上方完成這樣一段大橋的施工，難度可想而知。最后根據(jù)鐵道部運輸司的指導意見，施工單位決定采用轉體施工方案進行大橋的搭建。終于僅用不到1小時的時間就完成了兩段單長138m、單重16000t的T構轉體就位，在中國工程建造史上書寫了濃墨重彩的一筆。

施工時，將龐大的橋體分為兩個T構，在搭建好鐵路兩側的主墩后，在平行于鐵路線路的位置上分別現(xiàn)澆完成2×69 m的主梁，張拉完成后拆除支架進行轉體施工。轉體施工具體分為四個步驟：布置動力系統(tǒng)并調試;箱梁平衡稱重配重;箱梁轉體;轉體就位澆住合攏段。

三、轉體系統(tǒng)在制作和安裝過程中的控制因素

由球鉸、滑道和平衡撐腳組成的轉體系統(tǒng)是轉體施工技術成功施行的關鍵部位。轉體系統(tǒng)的性能反應了核心部位的承重能力和轉動能力等，直接關系到轉體的正常施工。因此無論在設計階段，還是施工階段，都嚴格按照標準，并對其進行特殊的保護和控制。

球鉸是整個轉體系統(tǒng)中受力最集中的部位。該工程橋體跨度大、橋體質量重，很容易發(fā)生整體傾覆，因此球鉸應嚴格按照計算的參數(shù)進行設計選型，保證其受力的要求，再經(jīng)過專業(yè)廠家制作，最后運至施工現(xiàn)場進行焊接安裝。

安裝過程中，應當重點注意保持球鉸面不發(fā)生形變。球鉸面的光潔度和橢圓度與其受力有著密切的關系，只有這兩個要素滿足設計要求，才能保證球鉸的受力在承受范圍內。施工過程中，混凝土漿等雜物很容易混入球鉸摩擦處，嚴重影響球鉸的形狀及受力特征，因此其使用前獨立統(tǒng)一放置，使用時會進行潔凈度檢查。安裝完成后，利用外部坐標系對球鉸中心坐標進行測量：球鉸的轉動中心誤差極限為：順橋向±1mm，橫橋向±1.5mm;球鉸頂口的平面保證水平，任意兩點的誤差≤1mm。

四、施工現(xiàn)場控制和分析

橋梁的搭建是一個多階段的復雜過程，在每個施工階段中不可避免的會出現(xiàn)誤差，這些誤差隨著施工階段的深入會逐步累積，最終極有可能造成較大的誤差，使橋體位移和應力與設計的理想數(shù)據(jù)相差甚遠。因此，在大橋的施工階段采取了一些有效的控制與分析措施，及時準確的識別、修正誤差，確保橋體的準確施工?，F(xiàn)場借助現(xiàn)代信息技術，對橋體的關鍵數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并在第一時間內由技術人員做出分析判斷。監(jiān)控的內容主要包括線性監(jiān)控、應力監(jiān)控和安全穩(wěn)定性監(jiān)控。

各部件在施工中因為復雜多樣的原因總會產(chǎn)生形變，一般體現(xiàn)在立面標高和平面位置的偏差。比如球鉸的形變會影響其受力特征，這一關鍵部位的準確性得不到保證，轉體施工就很能進行下去。因此線性監(jiān)控能確保每一環(huán)節(jié)的形變偏差在可接受范圍內，最終達到成橋階段的線性要求。

應力控制不當會造成橋體傾向、斷裂等很多問題，對應力進行監(jiān)控和試驗，是施工過程中的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)控應力主要包括了：預應力、自重下應力、溫度應力等，具體側重需要根據(jù)施工的現(xiàn)場環(huán)境確定。正式轉體前進行試驗確保各根鋼絞線受力均勻，以 10 ～5 kN的力逐根將鋼絞線用單束張拉千斤頂進行對稱預緊，重復數(shù)次校核。

穩(wěn)定監(jiān)控和安全監(jiān)控共同確保了橋梁結構的安全性。前者主要是通過穩(wěn)定計算的方法，考慮施工現(xiàn)場的荷載和支撐作用。安全監(jiān)控則體現(xiàn)在施工中的安全措施，執(zhí)行這些措施，能有力的保證線性和應力監(jiān)控。

總而言之，施工過程的控制與分析主要包括兩個內容：一是現(xiàn)場實測，二是理論分析。實測數(shù)據(jù)能直觀的反應施工情況和出現(xiàn)的問題，理論分析則能為現(xiàn)場的操作提供指導和幫助，兩者結合形成正反饋，才能保證施工的順利進行。

五、結論和展望

本文介紹了T型剛構橋轉體施工技術與發(fā)展現(xiàn)狀，以成都第二繞城高速公路西段的一座T型剛構橋為實例討論了轉體系統(tǒng)在制作和安裝過程中的可控因素，以及現(xiàn)場施工中的控制和分析內容。希望借此為類似橋梁施工和控制提供參考。當然，因為個人知識和經(jīng)驗的局限性，所述內容并不完善，在今后的的工作中，應當時刻鞭策自己在專業(yè)領域不斷學習，不斷提升。

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