橋梁轉(zhuǎn)體施工方法及發(fā)展應(yīng)用

1、橋梁轉(zhuǎn)體施工方法及發(fā)展應(yīng)用文胡素敏橋梁轉(zhuǎn)體施工的發(fā)展應(yīng)用橋梁轉(zhuǎn)體施工特點(diǎn)橋梁轉(zhuǎn)體施工是指將橋梁結(jié)構(gòu)在非設(shè)計(jì)軸線位置制作（澆注或拼接）成形后，利用摩擦系數(shù)很小的滑道及合理的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)體就位的一種施工方法。它可以將在障礙上空的作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面的作業(yè)。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，它可分為豎向轉(zhuǎn)體施工法、水平轉(zhuǎn)體施工法（簡稱豎轉(zhuǎn)法和平轉(zhuǎn)法）以及平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法，其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用最多。橋梁轉(zhuǎn)體法施工與傳統(tǒng)施工方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單、操作安全。受力明確，力學(xué)性能好。轉(zhuǎn)體法能較好地克服在高山峽谷、水深流急或經(jīng)常通航的河道上架設(shè)大跨度構(gòu)造物的困難，尤其是對(duì)修建處于交通運(yùn)輸繁忙的城市立交

2、橋和鐵路跨線橋，其優(yōu)勢更加明顯。造價(jià)低、節(jié)約投資。在相同條件下，拱橋采用轉(zhuǎn)體法與傳統(tǒng)的懸吊拼裝法、桁架伸臂法、搭架法相比，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。橋梁轉(zhuǎn)體施工方法的發(fā)展應(yīng)用年我國橋梁工作者開始進(jìn)行拱橋轉(zhuǎn)體施工工藝的研究，并于年首次在四川省遂寧縣采用平轉(zhuǎn)法建成跨徑為的鋼筋混凝土箱肋拱。此后，平轉(zhuǎn)法在山區(qū)的鋼筋混凝土拱橋中得到推廣應(yīng)用。年代末年代初我國平轉(zhuǎn)法施工的拱橋，跨徑均在以下，且均為有平衡重轉(zhuǎn)體施工。為解決大跨徑拱橋轉(zhuǎn)體重量大的問題，我國橋梁專家提出無平衡重轉(zhuǎn)體施工法，并于年成功地進(jìn)行了跨徑為的四川巫山龍門橋試驗(yàn)橋的施工。年四川涪陵烏江大橋采用該法轉(zhuǎn)體成功，使我國拱橋的跨徑首次躍上大關(guān)。

3、隨著轉(zhuǎn)體施工工藝的進(jìn)步，主要是轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)造中磨擦系數(shù)的降低和牽引能力的提高，這一方法在我國的斜拉橋和剛構(gòu)橋中也得到應(yīng)用，并且使其從山區(qū)推廣至平原，尤其是跨線橋的施工。例如，年四川金川縣的曾達(dá)橋（獨(dú)塔斜拉橋，轉(zhuǎn)體重量）；年江西貴溪跨線橋（斜腳剛構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量）；年四川綿陽橋（構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量）；年山東大里營立交橋（剛性索斜拉橋，轉(zhuǎn)體重量）；年貴州都拉營橋（構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體重量）。年月日北京石景山混凝土斜拉橋建成，該橋是北京市五環(huán)路的標(biāo)志性工程，位于北京石景山南站咽喉區(qū)，現(xiàn)有電氣化鐵路股道，遠(yuǎn)期規(guī)劃為股道，行車密度大，平均每就有一趟列車通過，為避免對(duì)鐵路產(chǎn)生頻繁的干擾，采用了轉(zhuǎn)體法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土曲線斜拉橋

4、方案。該橋主橋?yàn)樗目邕B續(xù)獨(dú)塔單索面的預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)總重，直接依靠主牽引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體并精確定位，最終合攏誤差。鋼管混凝土拱橋近年來在我國的應(yīng)用與發(fā)展迅猛。為拱橋的輕型化和向大跨度發(fā)展提供了可能，轉(zhuǎn)體施工方法也被廣泛應(yīng)用于這種橋型之中。在豎轉(zhuǎn)方面，雖然我國在年代初期就應(yīng)用該法進(jìn)行了鋼筋混凝土桁架拱的施工，但其應(yīng)用一直沒有得到推廣。年施工的三峽蓮沱鋼管混凝土拱橋（主跨）和年施工的廣西鴛江鋼管混凝土拱橋（主跨）采用豎轉(zhuǎn)法，后者的豎轉(zhuǎn)體系采用了液壓同步提升技術(shù)，使豎轉(zhuǎn)技術(shù)躍上了新的臺(tái)階，徐州京杭運(yùn)河鋼管混凝土提籃拱橋（主跨）也將采用這一技術(shù)進(jìn)行豎轉(zhuǎn)施工。年貴州北盤江大橋是鐵路橋梁上第一

5、次采用鋼管拱結(jié)構(gòu)，跨度，轉(zhuǎn)體重量達(dá)到。在平轉(zhuǎn)方面，年施工的三峽黃柏河和下牢溪兩座鋼管混凝土上承式拱橋采用該法施工，兩橋主跨均為，轉(zhuǎn)體重量達(dá)。更為重要的是，豎向轉(zhuǎn)體與平面轉(zhuǎn)體結(jié)合應(yīng)用的方法在鋼管混凝土拱橋中的應(yīng)用，使橋梁轉(zhuǎn)體施工法進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。年安陽文峰路鋼管混凝土拱橋首次采用這一方法轉(zhuǎn)體成功。年月廣州丫髻沙大橋也采用此法順利合攏，并于年月建成通車，丫髻沙大橋主跨達(dá)（凈跨），平轉(zhuǎn)重量。轉(zhuǎn)體施工法在我國西南各省使用較多，近幾年轉(zhuǎn)體施工工藝在河北省干線公路、高速公路鐵路跨線橋施工中開始應(yīng)用。目前正在建設(shè)的張石高速公路、廊涿高速公路、石環(huán)公路鐵路跨線橋施工中，為避免對(duì)鐵路線運(yùn)營的影響，均采用

6、了轉(zhuǎn)體施工法。其中石環(huán)公路與石太鐵路相交，跨越六股電氣化鐵路軌道并預(yù)留兩股，主橋?yàn)榭鐝姜?dú)2008年第1期（月上）交通世界129轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)是平轉(zhuǎn)法施工的關(guān)鍵設(shè)備，由上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤構(gòu)成。上轉(zhuǎn)盤支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，下轉(zhuǎn)盤與基礎(chǔ)相聯(lián)。類似于超靜定結(jié)構(gòu)，在施工工藝上保證各支撐點(diǎn)受力基本符合設(shè)計(jì)要求比較困難。廣州丫髻沙大橋原采用多撐腳與磨心共同受力體系，后考慮到這種困難，減小了磨心受壓的比例，使其蛻化為撐塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋?qū)挘捎闷睫D(zhuǎn)法，轉(zhuǎn)體重量達(dá)。轉(zhuǎn)體施工法的關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)體施工法的關(guān)鍵技術(shù)問題是轉(zhuǎn)通過上轉(zhuǎn)盤相對(duì)于下轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到轉(zhuǎn)體目的。轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)必須兼顧轉(zhuǎn)體、動(dòng)設(shè)備與轉(zhuǎn)動(dòng)能力，施工過程中的結(jié)構(gòu)

7、穩(wěn)定和強(qiáng)度保證，結(jié)構(gòu)的合攏與體系的轉(zhuǎn)換。豎轉(zhuǎn)法豎轉(zhuǎn)法主要用于肋拱橋，拱肋通常在低位澆筑或拼裝，然后向上拉升達(dá)到設(shè)計(jì)位置，再合攏。豎轉(zhuǎn)體系一般由牽引系統(tǒng)、索塔、拉索組成。豎轉(zhuǎn)的拉索索力在脫架時(shí)最大，因?yàn)榇藭r(shí)拉索的水平角最小，產(chǎn)生的豎向分力也最小，而且拱肋要實(shí)現(xiàn)從多跨支承到鉸支承和扣點(diǎn)處索支承的過渡，脫架時(shí)要完成結(jié)構(gòu)自身的變形與受力的轉(zhuǎn)化。為使豎轉(zhuǎn)脫架順利，有時(shí)需在提升索點(diǎn)安置助升千斤頂。豎轉(zhuǎn)施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，要合理安排豎轉(zhuǎn)體系。索塔高、支架高（拼裝位置高），則水平交角也大，脫架提升力也相對(duì)小，但索塔、拼裝支架受力（特別是受壓穩(wěn)定問題）也大，材料用量也多；反之亦然。在豎轉(zhuǎn)過程中，主要要考慮索塔的受力

8、和拱肋的受力，尤其是風(fēng)力的作用。在施工工藝上，豎轉(zhuǎn)鉸的構(gòu)造與安裝精度，索鞍與牽轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，索塔和錨固系統(tǒng)是保證豎轉(zhuǎn)質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)順利和安全的關(guān)鍵所在。國內(nèi)的拱橋基本上為無鉸拱，豎轉(zhuǎn)鉸是施工臨時(shí)構(gòu)造，所以，豎轉(zhuǎn)鉸的結(jié)構(gòu)與精度應(yīng)綜合考慮滿足施工要求和降低造價(jià)?？鐝捷^小時(shí)，可采用插銷式，跨徑較大時(shí)可采用滾軸。拉索的牽引系統(tǒng)當(dāng)跨徑較小時(shí)，可采用卷揚(yáng)機(jī)牽引；跨徑較大，要求牽引力較大，牽引索也較多時(shí)，則應(yīng)采用千斤頂液壓同步系統(tǒng)。平轉(zhuǎn)法平轉(zhuǎn)法的轉(zhuǎn)動(dòng)體系主要有轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)。130TRANSPOWORLD2008 No.1(Jan)承重及平衡等多種功能。按轉(zhuǎn)動(dòng)支承時(shí)的平衡條件，轉(zhuǎn)動(dòng)支承可分為

9、磨心支承、撐腳支承和磨心與撐腳共同支承三種類型。磨心支承由中心撐壓面承受全部轉(zhuǎn)動(dòng)重量，通常在磨心插有定位轉(zhuǎn)軸。為了保證安全，通常在支承轉(zhuǎn)盤周圍設(shè)有支重輪或支撐腳正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支重輪或承重腳不與滑道面接觸，一旦有傾覆傾向則起支承作用。在已轉(zhuǎn)體施工的橋梁中，一般要求此間隙，間隙越小對(duì)滑道面的高差要求越高。磨心支承有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在我國以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。上下轉(zhuǎn)盤弧形接觸面的混凝土均應(yīng)打磨光滑，再涂以二硫化銅或黃油四氟粉等潤滑劑，以減小摩擦系數(shù)（一般在之間）。撐腳支撐形式下轉(zhuǎn)盤為一環(huán)道，上轉(zhuǎn)盤的撐腳有個(gè)或個(gè)以上，以保持平轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定。轉(zhuǎn)動(dòng)過程支撐范圍大，抗傾穩(wěn)定性能好，但阻力力矩也隨之增

10、大，而且環(huán)道與撐腳的施工精度要求較高，撐腳形式有采用滾輪，也有采用柱腳的。滾輪平轉(zhuǎn)時(shí)為滾動(dòng)摩擦，摩阻力小，但加工困難，而且常因加工精度不夠或變形使?jié)L輪不滾。采用柱腳平轉(zhuǎn)時(shí)為滑動(dòng)摩擦，通常用不銹鋼板加四氟板再涂黃油等潤滑劑，其加工精度比滾輪容易保證，通過精心施工，已有較多成功的例子。當(dāng)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)懸臂較大，抗傾覆穩(wěn)定要求突出時(shí)，往往采用此種結(jié)構(gòu)，廣州丫髻沙大橋平轉(zhuǎn)就采用了此體系。第三類支承為磨心與撐腳共同支承。大里營立交橋采用一個(gè)撐腳與磨心共同作用的轉(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。如果撐腳多于一個(gè)，則支承點(diǎn)多于個(gè)，上轉(zhuǎn)盤腳體系。水平轉(zhuǎn)體施工中，能否轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù)問題。一般情

11、況下可把啟動(dòng)摩擦系數(shù)設(shè)在之間，有時(shí)為保證有足夠的啟動(dòng)力，按配置啟動(dòng)力。因此減小摩阻力，提高轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是保證平轉(zhuǎn)順利實(shí)施的兩個(gè)關(guān)鍵。轉(zhuǎn)動(dòng)力通常安排在上轉(zhuǎn)盤的外側(cè)，以獲得較大的力臂。轉(zhuǎn)動(dòng)力可以是推力，也可以是拉力。推力由千斤頂施加，但千斤頂行程短，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中千斤頂安裝的工作量又很大，為保證平轉(zhuǎn)過程的連續(xù)性，所以單獨(dú)采用千斤頂頂推平轉(zhuǎn)的較少。轉(zhuǎn)動(dòng)力通常為拉力，轉(zhuǎn)動(dòng)重量小時(shí)，采用卷揚(yáng)機(jī)，轉(zhuǎn)體重量大時(shí)采用牽引千斤頂，有時(shí)還輔以助推千斤頂，用于克服啟動(dòng)時(shí)靜摩阻力與動(dòng)摩阻力之間的增量。平轉(zhuǎn)過程中的平衡問題也是一個(gè)關(guān)鍵問題。對(duì)于斜拉橋、構(gòu)橋以及帶懸臂的中承式拱橋等上部恒載在墩軸線方向基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，一般以橋墩軸

12、心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，為使重心降低，通常將轉(zhuǎn)盤設(shè)于墩底。對(duì)于單跨拱橋、斜腿剛構(gòu)等，平轉(zhuǎn)施工分為有平衡重與無平衡重轉(zhuǎn)體兩種。有平衡重時(shí)，上部結(jié)構(gòu)與橋臺(tái)一起作為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)懸臂長，重量輕，橋臺(tái)則相反，在設(shè)置轉(zhuǎn)軸中心時(shí)，盡可能遠(yuǎn)離上部結(jié)構(gòu)方向，以求得平衡，如果還不平衡，則需在臺(tái)后加平衡重；無平衡重轉(zhuǎn)體，只轉(zhuǎn)動(dòng)上部結(jié)構(gòu)部分，利用背索平衡，使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體過程中被轉(zhuǎn)體部分始終為索和轉(zhuǎn)鉸處兩點(diǎn)支承的簡支結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)體施工受力轉(zhuǎn)體施工的受力分析目的是保證結(jié)構(gòu)的平衡，以防傾覆；保證受力在容許值內(nèi)，以防結(jié)構(gòu)破壞；保證錨固體系的可靠性。轉(zhuǎn)體過程歷時(shí)較短，少則幾十分鐘，最多不超過一天，所以主要考慮施工荷載。在大風(fēng)地區(qū)按常見的風(fēng)力考慮，通常不考慮地震荷載和臺(tái)風(fēng)影響，這主要從工期選擇來保證。此外，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的變形控制、合攏構(gòu)造與體系轉(zhuǎn)換也是轉(zhuǎn)體施工應(yīng)考慮的重要問題。原區(qū)的拱橋、大型館堂工程及其它跨越結(jié)構(gòu)，可望取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益；隨著新材料研究的進(jìn)展以及施工階段結(jié)構(gòu)輕型化研究的不斷深入，將有可能利用