橋梁轉體施工技術運用分析

文/戴龍斌、蘆靚

1 前言

轉體施工技術的研發和應用，能夠擴大橋梁建設施工范圍，形成新的建設橋梁思路。把橋梁直接分為兩個半跨的結構，在特定的位置上安裝，通過旋轉系統將半跨移動到指定位置，提升跨中合攏的施工質量。按照相關分析可知，在20世紀40年代，該技術在橋梁建設領域中得到廣泛應用，并且隨著科學技術不斷發展，該工藝也得到了優化，所以我們要研究橋梁轉體施工技術，探尋出有效的技術方案，對橋梁事業發展有積極促進作用。

2 技術優點與局限性分析

2.1 技術優勢

2.1.1 該施工方法主要是將橋梁結構形式制作為可以旋轉的形式，通過結果的運轉以及相關的設備進行橋梁系統組成，防止在河道中建設比較大的支撐管架，有效縮短鋼管周轉時間，成本相對較低。

2.1.2 適當改變高空作業和水上岸邊陸地作業方式，實現施工場地擴大，提升施工質量水平。

2.1.3 內河航道或者車輛頻繁進行跨線立交橋的施工中不會間斷通航和交流，在主體結構進行先期合攏后，為后續施工提供良好基礎。

2.1.4 轉體合攏設備相對簡單，能夠保持良好的外形和質量。

2.1.5 轉體施工法操作比較簡單方便，可以提高施工速度，具備較高的經濟效益。

2.2 技術局限性

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2.2.1 施工中能夠通過鋼筋混凝土球鉸加工制作、磨合難度是很高的，土建工序控制要求高。

2.2.2 合攏環節通過連續千斤頂進行鋼絞線上升操作，不能自動下降。在頂升到超出規定位置后，就能實現高程下調處理。使用手工放松夾片，該操作難度比較高。一旦夾片的小螺釘斷裂，就會導致取出夾片難度增大。

2.2.3 轉體施工方式的應用可以有效減輕結構重量、增大跨度，避免使用輕型結構或者勁性骨架，穩定性下降，造成磚體失穩問題的出現，所以要引起足夠的重視。

2.2.4 存在裂縫性可能較大，尤其是在一些拱架位置，背墻的體現較為明顯，安全問題得不到全面保障。

3 橋梁轉體施工技術應用

3.1 項目概況

某高速公路橋梁采用鋼結構T 型梁，基礎為F1.8m 的沖孔灌注樁基礎，樁體長度尺寸為24m，入巖2m，承臺高5m。2～50m 跨度的T形鋼構采用平面轉體施工，其中2×40m 梁體與鋼壁墩通過平面轉體的作業方式。2×40m 的梁體和鋼壁墩是在支架結構上進行的現澆施工，和墩身與基礎結構部分都布置有轉盤的形式，兩幅橋同步逆時針轉體43°27′，其他結構部分的兩邊墩出塔支架部分所應用的是原位現澆8m 的梁段施工方式，在轉體結束后就能夠和T 梁結構進行合龍施工，此時該部分的長度是3m[1]。結合工程的實際情況制定出切實可行的施工工藝，保證各個結構的性能合格，達到最終的橋梁質量標準。

3.2 轉體系統施工

3.2.1 轉盤結構

將準備好的轉盤部件直接安裝到墩底和承臺之間的位置上，上轉盤的半徑與下轉盤的半徑分別為1.500m、1.501m。在其中間的部位上安裝轉軸部件，主要操作如下所示：設Φ288mm的鋼轉軸設置于下轉盤處，同時將Φ290mm 的鋼軸套在上轉盤位置。轉軸的安裝能夠有效預防上下轉體結構發生中心偏離的情況，還能讓鉸中心和上盤結構中心達到重合的要求。同時，上轉盤中的鋼板地面需要粘貼上部銹鋼板，有效降低摩擦力的影響，使整個結構的安全性和穩定性合格[2]。下轉盤位置上設定8 個保險腿，保險腿中間區域安裝2 個千斤頂，其作用在對結構的調節。值得注意的是，在上轉盤與保險腿的間隔上其誤差控制要＜2mm 以下，保險腿和上轉盤的間隙需要保持在5mm 以內。

3.2.2 轉體牽引體系

本次橋梁的施工中，平轉牽引體系中包含的組成結構比較多，例如牽引系統、動力系統與相關結構。具體施工中，采用全液壓與自動化設備進行作業，達到同步牽引力均衡的操作效果，讓整個轉體達到平衡的要求，不會存在沖擊顫動的影響，這是效果非常好且穩定的施工設備。每座轉體工程系統中，都安裝相同型號的千斤頂（ZLD100 型），同時配置ZLB 液壓泵站2 臺與主控制器1 臺，這些設備需要采用電纜進行連接使其成為工作系統。前后部分使用2 臺千斤頂進行串聯組合形成 ，在千斤頂控制中需要使用前方裝夾部分進行控制。

調試符合要求后的動力設備直接運輸到施工地點進行對位安裝，給泵站油箱中加入一定量的液壓油，和油路與電路進行聯系，形成穩定的系統結構，保證系統處于最佳的工作狀態中。預埋牽引系統要做好各個連接鋼絞線的清潔處理，不會有任何的油污或者銹跡，逐步進行纏繞排列，穿過ZLD100 型千斤頂[3]。先逐根進行鋼筋部分的預緊處理，然后通過牽引整體預緊的方式，保證各個牽引索的鋼絞線達到一致性的要求。牽引索安裝中要做好如下幾個方面：錨固長度符合要求；出口位置沒有死彎；預留長度合理，有至少4m 的工作長度。從牽引索安裝結束后開始進行防護處理，尤其要避免電焊損傷。施工階段對潮濕問題與銹蝕問題考慮，按照實際要求噴涂防銹劑。

錨固構件主要是通過應用鋼板組焊到預埋的轉盤中，然后結合拉力進行必要的控制；反力架直接安裝到平臺中。通過型鋼、鋼板組合形成的整體結構，承臺施工環節，在相應位置上將槽口預留出來，當上部懸臂梁完工后，即可進行支架安裝施工，達到安裝精度的要求，進行預留槽口部分的澆筑作業，控制張力參數。本次橋梁通過轉體法進行施工，完成后就能夠進行橋梁部分施工，各個技術參數都達到技術標準。整個橋梁通過轉體法施工達到技術標準，下部交通不中斷，不會出現延誤工期的情況，保證高速公路通行順利進行。

3.3 轉體法施工過程

在具體項目開展的環節中，按照不同類型的橋梁以及地質條件，對轉體施工技術的應用要點進行分析。當前該技術主要用于大孔徑橋梁工程，尤其是穿越自然風景區、立交等情況下，因為施工現場受到很大的限制，所以通過轉體方式順利施工。從具體情況分析，橋梁轉體施工階段，并不會使用吊裝設備進行，可以使用其自身的結構轉動就能夠達到安裝的施工要求，避免使用大量的支架，木材使用量比較少[4]。同時，轉體采用的是軸心的方式進行旋轉處理，所以操作非常的簡單。能夠利用橋墩等軸心受力部件承載整體的荷載，其他的橋墩部分承載性能較高，所以轉動可以保證安全性和穩定性。

此外，還能夠利用整體預制半孔上部結構確保轉體達到穩定性的標準。轉體機械選擇過程中，僅僅是通過兩盤絞磨、幾組滑輪就能夠在短時間內達到轉體的施工標準。在橋梁轉體作業環節，進行受力條件的分析，讓整個結構的受力達到平衡性要求，避免在施工中存在有橋梁的傾覆問題，提高工程施工的安全性。同時在確保受力的允許值達到技術標準要求，避免發生結構損壞的問題，最終讓整個錨固體系都能夠達到安全、穩定的標準。橋梁轉體在施工環節，需要保證施工時間在合理的范圍內。從大量的施工經驗分析發現，很多施工項目都能夠保證時間在幾十分鐘內完成，最多不會超出1 天，確保荷載符合技術標準。

4 轉體穩定性控制

轉體橋梁穩定性的控制主要是從下面兩點進行：

4.1 轉動體傾覆穩定性控制

在施工環節支架拆除和轉體施工中，平衡操作是非常重要的，應該達到安全性標準。施工支架拆除之后，轉體平衡會發生如下的問題：轉體球鉸摩阻力矩小于轉動體不平衡力矩；轉動體球鉸摩阻力矩大于轉動不平衡力矩。前者的情況發生，就說明支架拆除后轉動體的結構會導致其不平衡而出現轉動情況；后者的情況發生，就說明支架拆除后轉動體結構因為不平衡而出現無法轉動的情況。為了讓橋梁轉動體成為整體結構拆架時安全有序開展，給大橋的轉體結構施工提供良好基礎，所以在轉體前應該做好稱重檢測，如果發現存在平衡情況要及時做出調整[5]。因此，橋梁的轉體實施環節，特別是轉體超過萬噸，讓安全性合格，及時進行大橋轉體的指揮和決策，做好不平衡力矩計算與分析，為后續施工提供良好基礎。

4.2 拱肋屈曲穩定性管控

在橋梁工程施工的階段中，拱肋的穩定性是非常重要的一項內容，而在應用轉體施工環節，要更加重視該方面的問題。經過長期的發展，拱的穩定性研究僅僅是通過光滑理想拱軸線的方式進行。從實際情況分析，拱軸線在拱橋施工中并不是可以達到要求的。轉體橋梁技術的實踐達到了操作要求與承載要求，因此，在施工中采用的方式以薄壁結構方式為主，通過該方式實現轉體的荷載消除，提升結構穩定性。特別是針對鋼箱薄壁截面拱肋來說，由于在主拱施工前后會對加勁肋版和側面部分的曲面進行處理，因此，在合攏完畢后，需要及時進行混凝土施工。剛開始澆筑的混凝土并不具備任何承載力，主要是通過自重的方式進行薄壁項形拱圈，轉體橋施工多數都是在比較深的山谷中，并不能制作支架施工。在這些因素的影響下，會直接造成二期混凝土加載的實施環節橋梁出現平面外屈曲的情況。在施工環節，拱肋穩定性應該做好計算和控制。首先通過有限元方式進行受力分析，確定出達到拱肋穩定性的具體條件，然后進行施工環節監控，如果存在變形或者屈曲的問題，要立即停止施工，并且進行必要處理以達到工程標準。

5 結語

5.1 我國橋梁轉體技術明顯要低于國外先進技術，但是經過長期的高速發展，現代社會中理論和實踐水平都已經達到國際先進水平。同時橋梁轉體施工技術應用前景比較廣闊，在當前大量使用的基礎下，跨線橋梁的數量也在不斷增加，所以，對該技術分析顯得意義重大。

5.2 球鉸設計施工、轉體體系的合理設計、轉體施工準備以及穩定性都是極為重要的技術，能夠保證橋梁的施工質量符合標準。但是我國在理論研究中還沒有達到要求，依然有必要進行全面研究和提升。

5.3 當前我國很多施工項目都會選擇使用鋼制球鉸的方式進行施工，但是混凝土球鉸仍然有很高的利用價值，能夠實現小跨徑施工到大跨徑施工的轉變和應用，增大使用范圍，提高施工的效率和水平。

5.4 目前我國轉體施工技術總體來說水平還比較低，并未形成完善的質量管理體系和標準。為此，在今后的高速發展時期，應該重視理論研究，結合實踐改善總體水平，全面提升專業技術水平，應用到更大噸位、更大跨度的轉體橋梁中，產生更高的應用價值，為橋梁建設領域的高速發展提供良好基礎。