橋梁工程的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究

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0引言

橋梁工程在近幾年得到了迅速的發(fā)展，隨著橋梁跨徑的不斷增加，施工方法也越來(lái)越多樣化和先進(jìn)化。橋梁轉(zhuǎn)體施工作為一種較為先進(jìn)的施工技術(shù)，目前在橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)體施工比較適合應(yīng)用于跨越深谷急流或難以吊裝的特殊區(qū)域，這種施工方法具有吊裝費(fèi)用低、施工安全可靠，以及整體性好等優(yōu)勢(shì)。

1轉(zhuǎn)體施工的優(yōu)點(diǎn)

在某種特殊的地理環(huán)境下，橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的應(yīng)用效果比較明顯。轉(zhuǎn)體施工可以利用橋梁結(jié)構(gòu)本身作為轉(zhuǎn)動(dòng)體系，利用結(jié)構(gòu)本身及鋼構(gòu)件作為施工設(shè)備，不僅可以減少搭訕支撐的工序和成本，也大幅減少了鋼管等周轉(zhuǎn)性材料的使用，使施工成本得到了有效控制；在施工方面，將傳統(tǒng)的橋梁高空作業(yè)和水上作業(yè)，轉(zhuǎn)變?yōu)榘哆呹懧纷鳂I(yè)，不僅使施工場(chǎng)地和施工環(huán)境得到了保證，也有效避免了高空作業(yè)的危險(xiǎn)性；在交通方面，很多橋梁施工位于通航河道或車輛頻繁的跨線立交橋，轉(zhuǎn)體施工不會(huì)對(duì)橋下交通造成影響，而且在主要構(gòu)件合龍后，也方便后序施工；另外，在機(jī)構(gòu)使用方面，轉(zhuǎn)體橋梁所使用的機(jī)械設(shè)備較為簡(jiǎn)單，對(duì)橋梁的線形和外觀質(zhì)量也能夠進(jìn)行很好的控制。

2橋梁轉(zhuǎn)體施工的方法

2.1豎轉(zhuǎn)施工法

豎轉(zhuǎn)施工法是指將橋體從跨中分成兩等段，在橋軸方向設(shè)置支架等預(yù)制部件。在待轉(zhuǎn)橋體的岸端設(shè)鉸，并將提升系統(tǒng)臨時(shí)架設(shè)于橋臺(tái)或臺(tái)后，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)進(jìn)行索引提升，使橋體能夠豎向轉(zhuǎn)體到合攏位置，然后在合攏處封固混凝土，完成豎轉(zhuǎn)體施工。豎轉(zhuǎn)施工法常見于肋拱橋工程中，比如搭設(shè)簡(jiǎn)單支架組拼或現(xiàn)澆拱肋中。這種施工方法適合應(yīng)用于季節(jié)性河流或者河流水深較淺，搭設(shè)支架較容易的河流當(dāng)中。對(duì)于通航的河道，可采用浮船浮運(yùn)至橋軸線上，將轉(zhuǎn)動(dòng)鉸安裝在拱腳，利用扣索來(lái)進(jìn)行牽引，使結(jié)構(gòu)豎向轉(zhuǎn)體到設(shè)計(jì)位置，實(shí)現(xiàn)合龍。豎轉(zhuǎn)施工的轉(zhuǎn)換體系通常由牽引系統(tǒng)、拉索、索塔所組成。豎轉(zhuǎn)施工時(shí)拉索索力在脫架時(shí)最大。豎轉(zhuǎn)施工時(shí)，應(yīng)該對(duì)豎轉(zhuǎn)體系進(jìn)行合理安排。不僅索塔和支架要足夠高，水平交角也應(yīng)該足最夠大，但索塔、拼裝支架受力也較大，材料用量較少。在豎向轉(zhuǎn)體過(guò)程中，需要考慮的關(guān)鍵性問(wèn)題就是索塔的受力和拱助的受力問(wèn)題，尤其是風(fēng)力的作用；在施工工藝方面，要求控制好豎轉(zhuǎn)鉸的構(gòu)造和安裝精度，控制好索鞍與牽轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，還有索塔和錨固系統(tǒng)的質(zhì)量。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)拱橋，大多采用為無(wú)鉸拱形式，豎轉(zhuǎn)鉸大多為臨時(shí)性的施工組件。豎轉(zhuǎn)鉸結(jié)構(gòu)與精度的控制要結(jié)合施工實(shí)際和造價(jià)要求。對(duì)于跨徑較小的轉(zhuǎn)體橋梁施工，可以采用插銷式的豎轉(zhuǎn)鉸，而跨徑較大時(shí)，則應(yīng)該采用滾軸。而對(duì)于索引系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果橋梁的跨徑較小，可以選擇卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)作為牽引設(shè)備。當(dāng)跨徑較大時(shí)，可采用牽引力較大的液壓千斤頂作為索引設(shè)備。

2.2平轉(zhuǎn)施工法

平轉(zhuǎn)施工法是指在橋位外，橫向利用兩側(cè)地形搭設(shè)支架。并在橋墩底部設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)體系，利用張拉錨扣體系實(shí)現(xiàn)重力平衡，采用適當(dāng)?shù)乃饕O(shè)備將橋體平轉(zhuǎn)到合龍位置。然后澆筑合龍段混凝土，封固轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)體施工應(yīng)用于拱橋時(shí)，通常選擇單扣點(diǎn)?？鬯髁εc轉(zhuǎn)體時(shí)的拱推力基本保持一致，拱肋內(nèi)力狀態(tài)也較好，很容易進(jìn)行控制?？鬯鲝埨瓚?yīng)該分級(jí)進(jìn)行，同時(shí)還需要對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的撓度進(jìn)行觀測(cè)，直到拱肋脫架。在轉(zhuǎn)體施工之前需要做好各項(xiàng)檢查工作，尤其是轉(zhuǎn)盤與結(jié)構(gòu)等主要受力部位的可靠性，以及索引系統(tǒng)的安全性。另外，轉(zhuǎn)體施工之前，還需要將轉(zhuǎn)盤和拱架上的支撐點(diǎn)拆除，將轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)的障礙物清除，以保證轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行。常用的轉(zhuǎn)體施工工藝為鋼索索引。也可以采用千斤頂頂推的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體，但必須對(duì)轉(zhuǎn)速的均勻性進(jìn)行控制。當(dāng)轉(zhuǎn)體與合龍位置接近時(shí)，應(yīng)該先對(duì)拱頂軸線進(jìn)行復(fù)核，此時(shí)降低轉(zhuǎn)體速度，在轉(zhuǎn)體就位后停止。為了防止風(fēng)對(duì)轉(zhuǎn)盤的作用，應(yīng)該將轉(zhuǎn)盤固定好。封固時(shí)，保證混凝土的平整度和密實(shí)度，保證橋臺(tái)的外觀質(zhì)量；當(dāng)轉(zhuǎn)體施工應(yīng)用于鋼架橋和斜拉橋時(shí)，由于橋體結(jié)構(gòu)是一個(gè)完整的懸臂體系，所以不需要再設(shè)置扣索。轉(zhuǎn)體施工時(shí)，可結(jié)合橋體特點(diǎn)來(lái)對(duì)平衡系統(tǒng)進(jìn)行配置。當(dāng)轉(zhuǎn)體合龍到位后，再逐步對(duì)其它工序進(jìn)行完善。

2.3平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)結(jié)合施工法

當(dāng)橋梁工程位于山谷地帶時(shí)，可以利用山谷來(lái)搭設(shè)出簡(jiǎn)單的支架，然后利用平轉(zhuǎn)法來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體。當(dāng)橋梁工程位于河道較寬，地形較為平坦的區(qū)域時(shí)，可以采用平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)結(jié)合的施工方法。平轉(zhuǎn)和豎轉(zhuǎn)結(jié)合的施工方法，可以有效擴(kuò)大轉(zhuǎn)體施工的應(yīng)用范圍。

3橋梁轉(zhuǎn)體施工的控制要點(diǎn)

3.1轉(zhuǎn)體施工受力控制

轉(zhuǎn)體施工之前需要對(duì)結(jié)構(gòu)體系的受力情況進(jìn)行認(rèn)真分析，以保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平衡性。結(jié)構(gòu)受力必須控制在容許范圍內(nèi)，避免對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞。對(duì)于各錨固體應(yīng)該保證其可靠性。在轉(zhuǎn)體施工時(shí)，需要考慮的問(wèn)題除了結(jié)構(gòu)荷載，還有風(fēng)力荷載。因此，施工前應(yīng)該對(duì)天氣情況進(jìn)行全面掌握，為轉(zhuǎn)體施工選擇最佳的施工時(shí)期。另外，施工過(guò)程中還需要對(duì)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形控制，而且合龍的構(gòu)造問(wèn)題也需要考慮并控制得當(dāng)。

3.2施工精度控制

橋梁轉(zhuǎn)體施工對(duì)精度要求非常高，必須控制好精度。精度控制主要包括設(shè)備安裝精度、施工測(cè)量精度以及轉(zhuǎn)體就位的精度等。要求施工過(guò)程中必須安排專業(yè)的測(cè)量及監(jiān)督人員對(duì)各項(xiàng)操作的精度問(wèn)題進(jìn)行核查，如果出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理和解決，避免由于精度偏差而引起嚴(yán)重的后果。

3.3球鉸制作和安裝控制

平均鉸部位是橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中的關(guān)鍵部位，因此要嚴(yán)格要求球鉸的制作及安裝質(zhì)量。球鉸應(yīng)采用專業(yè)的制作單位進(jìn)行制作加工，安裝時(shí)首先要保證球鉸安裝頂口的水平，將其頂面任意兩點(diǎn)的誤差控制在1mm范圍內(nèi)；球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)中心與設(shè)計(jì)位置必須保持一致，如果存在誤差必須控制在允許范圍內(nèi)。

3.4轉(zhuǎn)動(dòng)索引及平衡系統(tǒng)的控制

轉(zhuǎn)動(dòng)索引系統(tǒng)是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)動(dòng)索引系統(tǒng)的作用效果與索引力和摩擦阻力有直接關(guān)系。因此，提升轉(zhuǎn)動(dòng)索引力，減少摩擦阻力便成為保證轉(zhuǎn)體施工有效進(jìn)行的前提條件。通常情況下，轉(zhuǎn)體施工時(shí)，應(yīng)將啟動(dòng)摩擦系數(shù)控制在0.06～0.08之間，轉(zhuǎn)動(dòng)力則需要設(shè)定在轉(zhuǎn)盤的外側(cè)，這樣可以實(shí)現(xiàn)臂力的最大化；在轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中，平衡系統(tǒng)也非常重要。如果轉(zhuǎn)體橋梁在軸線方向的結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱，通?？梢詫蚨罩卸巫鳛檗D(zhuǎn)動(dòng)中心。為了降低重心，可將轉(zhuǎn)盤設(shè)置在墩底。而對(duì)于非對(duì)稱的橋梁結(jié)構(gòu)，則應(yīng)采用有平衡重和無(wú)平衡重兩種方法。所謂無(wú)平衡重，即通過(guò)背索來(lái)達(dá)到平衡。

4結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)體施工在橋梁工程中的有效應(yīng)用，不僅可以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理性，也能夠保證受力的明確性，而且這種施工方法也具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。但是從目前的情況來(lái)看，針對(duì)轉(zhuǎn)體施工的理論研究還較少，施工時(shí)的理論依據(jù)較為欠缺。因此，我們應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體施工的理論研究，從而在理論方面對(duì)轉(zhuǎn)體施工的技術(shù)實(shí)踐提供支持。

作者：趙青 單位：衡水市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站