橋梁轉體施工2013.5.21

1、橋梁橋梁轉體轉體施工的應用與發(fā)展施工的應用與發(fā)展四川路橋橋梁工程有限責任公司技術交流會2013年5月 四川廣漢 發(fā)言人：譚邦明橋梁轉體施工橋梁轉體施工橋梁轉體施工綜述橋梁轉體施工綜述Part 1轉動體系及關鍵工序轉動體系及關鍵工序Part 2幾個問題的討論幾個問題的討論Part 3 展展 望望Part 4ONE橋梁轉體施工綜述 橋梁轉體施工綜述轉體施工在國外的發(fā)展 1947年法國修建了第一座豎轉施工的拱橋主跨110m的肋拱橋。這種方法一般用于小跨徑的肋拱橋，跨徑較大時由于支架太高，與滿堂支架相比節(jié)省有限，且轉動較難控制等特點，并未引起橋梁界的關注。 1976年奧地利在維也納的多瑙河上平轉了一座

2、55.7+119+55.7m 的雙塔斜拉橋后，橋梁平轉施工以其跨越障礙物的獨特優(yōu)點開始引起橋梁界的廣泛關注 1991年比利時修建了平轉施工的本艾因橋，該橋為3x42m+168m的單塔混凝土斜拉橋，轉體重量1.95萬噸。 橋梁轉體施工綜述轉體施工在國內的發(fā)展1975年我國橋梁轉體施工的開拓者、轉體技術進步的引領者張聯(lián)燕所長開始進行“拱橋轉體施工工藝”的研究，并于1977年建成了我國第一座平轉施工的跨徑70m的肋拱橋遂寧建設橋。70米鋼筋混凝土肋拱實驗橋，施工用木材100m3,聚四氟乙烯60，鋼材15噸,手搖卷揚機2臺，千斤頂8臺，一岸拱箱全寬7米一次轉體安裝就位約45小時。實驗證明，“拱橋轉體施

3、工”具有經濟、快速、安全等優(yōu)點，施工設備省、施工簡便、適于地方施工。由于轉體施工不影響交通，也逐漸用于鐵路立交橋及較大的通航河流上。橋梁轉體施工綜述中國橋梁轉體施工成就橋梁轉體施工經過近40年的發(fā)展，其主要成就為：（1）橋型從拱橋發(fā)展到梁橋、梁拱組合體系、斜拉橋；（2）轉體工藝從平轉到豎轉，再到豎轉與平轉相結合；（3）轉動支承體系由環(huán)道支承到中心支承，再到中心支承與環(huán)道支承相結合；（4）轉軸由混凝土磨心到鋼管混凝土磨心，再到鋼磨心；（5）轉體階段結構輕型化從鋼筋混凝土薄板到鋼結構，再到鋼混組合結構；（6）采用轉體施工的橋梁達到200余座，轉體重量達1.68萬噸，轉動體單側最大懸臂長度近200m

4、。橋梁轉體施工綜述轉體施工分類橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例1、自平衡轉動體平轉滬杭高鐵跨滬杭高速160m梁拱組合結構平轉，轉體重量1.68萬噸。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例1、自平衡轉動體平轉撐腳間隙預留偏小，實測重心偏移5cm，轉體32度歷時約70分鐘。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例2、配平衡重轉動體平轉湖北建始縣汪家寨大橋1-70m剛架拱。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例2、配平衡重轉動體平轉撐腳間隙偏小、輔調千斤頂傾倒，背索錨點失效。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例3、利用扣、錨結構本身進行平衡的平轉跨越湖北清江隔河巖水庫的黃陵洞大橋152m混凝土拱橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例3、利用扣、錨結構本

5、身進行平衡的平轉美的混凝土拱橋！最經典的平衡重拱橋轉體橋例！橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例4、無平衡重的平轉涪陵烏江橋1-200m混凝土拱無平衡重轉體（4x620t)，在八十年代末修建如此規(guī)模橋梁很了不起。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例4、無平衡重的平轉雙箱對稱同步轉體驚彩！，利用上下轉軸偏心提供自轉巧妙！目前仍無來者。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例5、正角度豎轉施工廣元朝天三灘溝橋1-60m剛架拱橋，2t卷揚機！34萬！橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例5、正角度豎轉施工廣元朝天三灘溝橋1-60m剛架拱橋，施工階段結構輕型化，簡易設備修大橋。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例6、負角度豎轉施工貴州務川珍珠橋1

6、-120m剛架拱橋，拱肋滑模澆注，豎轉姿態(tài)分兩段橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例6、負角度豎轉施工貴州務川珍珠橋1-120m剛架拱橋，開啟了懸崖絕壁修建拱橋的另一個實例。橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例7、豎轉+平轉施工廣州丫髻沙大橋1-360m鋼管混凝土飛燕式拱橋，豎轉重約2000噸，10小時將拱頂提升73m橋梁轉體施工綜述轉體施工橋例7、豎轉+平轉施工采用豎轉加平轉施工，將主跨為360米、寬40米、高80米、重13685噸的兩個龐大轉動體系，在7天之內轉體安裝合攏。仍是目前轉體規(guī)模最大的橋梁。TWO轉動體系及關鍵工序配平衡重的平轉1、在轉體施工中，豎轉施工合適的橋位相對較少；豎轉+平轉適合于特殊大

7、橋。而平轉施工占了橋梁轉體施工的大多數(shù)。 2、在平轉施工中，無平衡重轉體施工對設計、施工的要求均較高，在整個轉體施工中鳳毛麟角。3、自平衡體轉動（如T構、連續(xù)梁、梁拱組合、斜拉橋等）只需考慮轉動體系的問題，相對較簡單。4、配平衡重的拱橋平轉施工，涉及轉體施工階段結構輕型化、平衡重與扣錨一體化設計。是既有一定的設計難度、應用又最為廣泛的平轉施工工藝。 以下僅介紹配平衡重的拱橋平轉施工。平轉體系 轉盤結構轉盤結構 1、轉盤分為上轉盤和下轉盤；2、下轉盤由下盤及其上的轉軸（磨心）、環(huán)道、保險支墩組成；3、上轉盤由上盤及其上的磨蓋、撐腳組成。 混凝土磨心制作 制作磨心：磨心制作磨心：磨心設在下盤中部預

8、設在下盤中部預留的深約留的深約70cm70cm直直徑徑2.6m2.6m的圓形凹的圓形凹槽內，是一個高槽內，是一個高出下盤頂面出下盤頂面10-10-20cm20cm的鋼筋砼圓的鋼筋砼圓柱球缺面，球缺柱球缺面，球缺面的矢高面的矢高10cm10cm，磨心中心預埋有磨心中心預埋有直徑直徑10cm10cm圓鋼棒圓鋼棒定位軸。在磨心定位軸。在磨心頂面設隔離劑同頂面設隔離劑同模澆筑高度模澆筑高度70cm70cm的圓柱形磨蓋。的圓柱形磨蓋?；炷聊バ闹谱?、用同心圓等高檢測下球鉸制造質量，不滿足要求的局部用砂輪機修磨（最大高差1mm)；2、在下球鉸上鋪57層塑料薄膜隔離層作底模，將薄膜繃緊形成圓心薄圓周厚的隔

9、離薄層，準備澆筑上球鉸磨蓋?；炷聊バ闹谱?、用人工、小拖拉機或卷揚機幫助推動磨合上下球鉸蓋；2、當一個普通體力的人可以借助3m長推桿推動8噸重的鉸蓋轉動時，球鉸的制作即算驗收通過；3、或提起上蓋，其擦痕接觸面超過75%即認為磨合合格。上轉盤施工1、球鉸上蓋磨合好后提起上蓋，涂抹四氟黃油。在下轉盤上立模，澆筑到在磨蓋四周澆筑到椎體，在其上澆筑上轉盤、拱座和背墻；2、注意支架的可拆性，注意背墻下支架的牢固性；3、上轉盤施工完成后應對上、下轉盤進行臨時封固。鋼球鉸施工1、利用下轉盤預埋件安裝下球鉸定位骨架，骨架安裝精度：高差5mm 、中心偏差不超過1mm；2、下球鉸精調：盤面圓周設16個觀測點，利

10、用0.5mm/絲的細牙螺紋調高；3、環(huán)道分塊調高，控制板塊誤差、接縫誤差、總體誤差。鋼球鉸施工1、下球鉸及環(huán)道安裝好后進行下轉盤二次混凝土的澆筑；2、安裝中心定位軸，注意軸與軸套間的間隙；3、安裝下球鉸的四氟滑塊及四氟粉黃油填充其間隙。鋼球鉸施工1、上球鉸和撐腳安裝完畢后，綁扎上轉盤鋼筋，安裝撐腳，分兩次澆筑上轉盤混凝土；2、撐腳與環(huán)道之間預留14mm間隙，轉體前在環(huán)道內鋪3mm不銹鋼板和9mm聚四氟乙烯板；3、上轉盤施工完成后用鋼楔將撐腳固定。鋼球鉸施工1、解除撐腳臨時固定，進行支撐體系轉換，實測撐腳位移情況對不平衡力矩進行初步判斷，看是否需要調整轉動體重心；2、必要時利用千斤頂和位移傳感器

11、對轉動體系不平衡力矩進行測試；3、確定是否需要配重。牽引體系1、一般按5%8%的摩擦系數(shù)留足足夠的牽引力；2、轉動牽引可用手拉葫蘆、千斤頂、鋼絲繩卷揚機等設備進行牽引；3、牽引力較大或對連續(xù)牽引有要求時，可采用群錨鋼絞線連續(xù)牽引千斤頂系統(tǒng)；試轉1、試轉主要驗證轉動體重心、牽引系統(tǒng)；2、試轉范圍以轉動體不進入被跨構造物的核心建筑限界為宜；3、對于跨越鐵路等時間要求嚴格的轉體施工，通過試轉可預計正式轉體時間；監(jiān)測系統(tǒng)1、檢測主要內容：扣、尾索力；轉動體重心；牽引力；轉動角速度；轉動體姿態(tài)；就位觀測等；2、通過轉動體懸臂的放大作用，觀測轉動過程中重心的實時變化，決定輔調千斤頂啟動時機；THREE幾個

12、問題的討論一、 轉體支撐體系的選擇1、采用中心支承還是環(huán)道支承的問題？在力學圖示上就是點支撐和面支撐的優(yōu)缺點問題。總體上講，點支撐有利于轉動，面支撐有利于穩(wěn)定。從施工難度上講，點支撐有利于減少加工難度，而面支撐加工的難度要大。 2、國外一般采用環(huán)道支承，遂寧橋采用環(huán)道支承，中心支承起定位作用。但兩岸由于制造誤差發(fā)現(xiàn)：轉盤中心支承受力大的較易轉動。受此結論啟發(fā)，1980年陳維章教授級高工在曾達橋轉體中，提出了軸心承重的轉盤結構，即將轉動體系的重量完全由中心轉軸支承，其環(huán)道上只設6個平衡鋼輪，保持轉動體系的平衡，從而使摩阻力臂減小，而牽引力力臂較大，使轉體更為輕巧。一、 轉體支撐體系的選擇 同時可

13、省去昂貴的聚四氟乙烯，轉盤設施加工簡單，費用極省。首次使用中心支承的混凝土球鉸，由于舍去了鋼結構的機加工，雖花費了不少人工，但總體上講制作簡便，費用省。從而使橋梁轉體施工得以大面積推廣。 中國瑞林的程懋芳教授一直致力于對中心承重的混凝土磨心的研究及完善工作，其研究結論是：“中心承重、環(huán)道與撐腳退化為防傾保險設施”。其優(yōu)點為：將減小牽引力矩、簡化環(huán)道構造。目前該轉動構造已經相當完善、成熟。一、 轉體支撐體系的選擇3、丫髻沙大橋采用環(huán)道支承為主中心支承為輔的方式，考慮了上部結構作用力在上轉盤上的作力位置有利于力向下轉盤傳遞。但其主要考量因素還是大懸臂（200m）高重心轉動體的穩(wěn)定問題。 4、除了穩(wěn)

14、定因素之外，支承如何選擇呢？其關鍵是：預留環(huán)道與撐腳間的合理間隙（體系轉換下沉量、轉軸及環(huán)道制作誤差產生的間隙量、定位軸與軸套間隙所容許的間隙量）。注意中心支承為主環(huán)道支承為輔結構撐腳設計細節(jié)；5、建議設置轉動過程重心微調千斤頂。二、 采用平鉸還是球鉸？混凝土鉸還是鋼鉸？1、采用平鉸的有點：不平衡力矩由上、下轉軸間的不均勻反力分布來克服，轉動平穩(wěn)單接合面受力不可控；球鉸的優(yōu)點：結合面受力基本恒定，不平衡彎矩轉化為轉軸間的晃動或撐腳反力。很顯然，矛盾外露的球鉸雖然增加了一些麻煩，但成風險可控方面考慮，無疑以球鉸為優(yōu)。特別是大重量、大體量結構。 2、關于采用球鉸還是混凝土鉸的問題，中國瑞林程懋芳教

15、授進行了深入的研究。其主要結論為：（1）國內目前采用混凝土球鉸轉動的最大重量為蘇州一座88m連續(xù)梁，為9000t。（2）當球鉸直徑用到3.8m，承受1.5萬噸重量時，其應力水平基本與現(xiàn)在常用球鉸應力水平相當。二、 采用平鉸還是球鉸？混凝土鉸還是鋼鉸？3、部分鋼球鉸的費用統(tǒng)計4、個人觀點：（1）混凝土球鉸已基本能滿足常用的轉體要求，經濟適用。（2）鋼球鉸在特別重要的轉體工程、經費充裕橋梁、需要提升“洋氣”的橋梁也可考慮使用。三、結構體系轉換的相關問題？1、扣索、尾索、上轉盤預應力鋼束、臨時支承解除的協(xié)調；充分考慮索溫差對轉動體的不利影響；扣索張拉到設計噸位仍未托架時應分析原因，切忌直接增加扣索力

16、強行脫架；2、利用張拉托架后的轉動體系，在支架上安全進行1:1模型的荷載試驗，模擬轉動體在轉體過程中可能承受的沖擊、風載等相關工況、溫度對拱肋合龍標高的影響，全面考察轉動體各部位；3、進行調高合龍的相關實驗；4、檢查環(huán)道與撐腳間隙的合適性。四、牽引體系配置建議1、轉體牽引時，一般主牽引系統(tǒng)張拉至動摩擦系數(shù)，靜摩擦牽引力與動摩擦牽引力的差值由啟動千斤頂提供；2、即將到位階段的牽引建議采用千斤頂驅動，其驅動位置的轉臺上設置轉體角度盤將有利于驅動人員操作。配有點動1mm級的牽引系統(tǒng)的轉體也可由牽引系統(tǒng)完成；3、宜設置防止過轉的限位裝置；五、中心承重轉體撐腳間隙的考慮？1、作為設計人員一直有個愿望：希

17、望轉體時撐腳上少許持力，這樣可保證轉體的平穩(wěn)。一般撐腳安裝時預留1015mm的間隙。實踐證明這個間隙量偏小，常出現(xiàn)脫架后撐腳全壓在環(huán)道上的情況；2、但這個間隙也不宜過大，需綜合考慮撐腳受力、糾偏千斤頂反力、定位鋼軸受剪等因素；3、建議按大值預留，脫架后如果間隙偏大可隨撐腳在環(huán)道上支墊鋼板控制；4、研究環(huán)道鋼板后裝壓注灌漿料的工藝；5、撐腳間隙加大后應特別重視支承轉換；六、薄壁輕型結構的防裂問題？1、拱肋結構宜采用分段預留后澆段的方法進行；2、材料特別注意控制含泥量，采用聚羧酸高效減水劑；3、配合比設計控制絕熱最高溫度，宜采用高性能自密實的補償收縮（或90d的干縮率小于0.06%）混凝土。必要時

18、可考慮摻加適量纖維。4、混凝土運輸?shù)焦ぷ髅娴倪^程中注意防止離析，控制入模溫度，控制初凝時間防止擾動；5、注意飽水養(yǎng)護時間不低于7天；6、避免日照局部溫差對薄板結構的影響。FOUR 展 望有平衡重平轉1、橋梁的轉體施工，起源于跨越特殊障礙物的需要，在艱險山區(qū)磨礪成長，在跨越高速公路、高速鐵路、繁忙航道中開花結果； 2、橋梁轉體施工化高空作業(yè)為平地作業(yè)，可以在支架上進行轉體施工階段1:1的原型試驗，其安全性是其它工法難以比擬的。3、中國瑞林的程懋芳教授幾十年來一直致力于混凝土拱橋平衡轉體經濟性、便捷化的研究，目前的這一套轉動體系已經相當成熟、經濟適用，已經設計的最大跨度為180m。突破200m也是指日可待。無平衡重轉體 隨著高速公路向山區(qū)推進，出現(xiàn)了較多的適合修建大跨度拱橋的橋位，目前由于設計、