論文淺談轉(zhuǎn)體橋梁的應(yīng)用現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)

1、.淺談轉(zhuǎn)體橋梁的應(yīng)用現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)摘 要：隨著我國(guó)城市交通的發(fā)展，道路立交化已經(jīng)是大勢(shì)所趨。尤其是在已修建的公路、鐵路上修建橋梁，每月必須申請(qǐng)多日鐵路 A 類(lèi)“天窗”內(nèi)方可施工，不但施工進(jìn)度受到道路行車(chē)運(yùn)營(yíng)情況的嚴(yán)重制約，而且也會(huì)影響繁忙的道路正常運(yùn)營(yíng)，同時(shí)也對(duì)道路的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。所以轉(zhuǎn)體橋梁施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在近幾年取得飛速發(fā)展。隨著轉(zhuǎn)體橋梁技術(shù)的大范圍應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)成為保障工程質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)體橋梁的應(yīng)用現(xiàn)狀與關(guān)鍵的施工技術(shù)進(jìn)行研究，了解這一技術(shù)的發(fā)展情況。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體橋梁 現(xiàn)狀 關(guān)鍵技術(shù)1 轉(zhuǎn)體橋梁的概念橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)是指橋梁在非設(shè)計(jì)位置完成橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工，然后通過(guò)

2、轉(zhuǎn)動(dòng)體系使橋梁上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后就位于設(shè)計(jì)位置的一種施工方法(平面或豎向角度)。該施工方法具有結(jié)構(gòu)合理、節(jié)約材料。施工設(shè)備投入少。施工安全，不影響通航、不中斷橋下通行等優(yōu)點(diǎn)，所以該施工方法發(fā)展迅速應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是對(duì)修建處于交通運(yùn)輸繁忙、安全要求苛刻的鐵路跨線(xiàn)橋。由于該方法將在鐵路上方的施工轉(zhuǎn)換為在安全區(qū)域的施工，不對(duì)鐵路運(yùn)輸產(chǎn)生安全威脅，所以其優(yōu)勢(shì)更加明顯。目前跨越鐵路的橋梁施工，鐵路部門(mén)一般均要求采用該施工方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。2 轉(zhuǎn)體橋梁的應(yīng)用現(xiàn)狀為了確保既有鐵路的運(yùn)營(yíng)安全，盡量減少施工對(duì)既有鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊?，鐵道部及相關(guān)鐵路局在進(jìn)行跨越既有鐵路橋梁方案的審批過(guò)程中越來(lái)越傾向于采用轉(zhuǎn)

3、體施工方案。特別是跨越既有電氣化鐵路、繁忙客貨運(yùn)鐵路均要求轉(zhuǎn)體施工。為此針對(duì)于采用轉(zhuǎn)體施工方案過(guò)程中保證既有鐵路運(yùn)輸安全如何使制訂的施工方案更有針對(duì)性和可操作性成為一個(gè)新的研究課題。3 轉(zhuǎn)體橋梁施工的關(guān)鍵技術(shù) 在跨鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工法中，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備與轉(zhuǎn)動(dòng)能力是最為關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。這一技術(shù)問(wèn)題的突破能有效保證施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還能保證其強(qiáng)度，有效的實(shí)施結(jié)構(gòu)的合攏，進(jìn)行相應(yīng)體系的高效轉(zhuǎn)換。3.1 豎轉(zhuǎn)法一般在肋拱橋工程中主要采用豎轉(zhuǎn)法。而肋拱一般都是在底位澆筑，或是進(jìn)行低位拼裝之后再向上拉升，進(jìn)而使其達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)位置，之后再進(jìn)行合攏。豎轉(zhuǎn)體系的構(gòu)成也相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單一些，方案設(shè)計(jì)為安裝旋轉(zhuǎn)支座搭設(shè)拼

4、裝支架、塔架，安裝扣索、平衡索起吊安裝拱肋豎轉(zhuǎn)對(duì)接調(diào)整線(xiàn)形焊接合龍。其中，在脫架時(shí)，豎轉(zhuǎn)的拉索索力是最大的。主要是由于在這時(shí)候拉索的水平角是最小的，而其這時(shí)產(chǎn)生的豎向分力也是最小的，而且肋拱要實(shí)現(xiàn)從多跨支承到鉸支承和扣點(diǎn)處索支承的過(guò)渡，脫架時(shí)要完成架構(gòu)的自身的變形與受力的轉(zhuǎn)化。依據(jù)實(shí)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(guó)內(nèi)的拱橋基本上為無(wú)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(mǎn)足施工要求和降低造價(jià)?？鐝捷^小時(shí)，可采用插銷(xiāo)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?yè)P(yáng)機(jī)牽引；跨

5、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)。3.2 平轉(zhuǎn)法 轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)是平轉(zhuǎn)法中最主要的轉(zhuǎn)動(dòng)體系構(gòu)成。在平轉(zhuǎn)法施工中，轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)是最為重要的設(shè)備。該系統(tǒng)主要由上轉(zhuǎn)盤(pán)和下轉(zhuǎn)盤(pán)共同構(gòu)成。而上轉(zhuǎn)盤(pán)主要是用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的，相應(yīng)的下轉(zhuǎn)盤(pán)主要就是與基礎(chǔ)相聯(lián)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，憑借上轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而下轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)不進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體目的。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)的作用也非常突出，要有效實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體功能，還要實(shí)現(xiàn)承重平衡等功能。依據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)支承時(shí)的平衡條件來(lái)分的話(huà)，可具體的分為三種類(lèi)型：磨心支承、撐腳支承、磨心與撐腳共同支承。中心承壓面承受磨心支承的全部轉(zhuǎn)動(dòng)重量，一般都需要在磨心

6、插有定位轉(zhuǎn)軸。而一般都是在支承轉(zhuǎn)盤(pán)周?chē)O(shè)有支重輪，也有的是設(shè)有支撐腳實(shí)現(xiàn)其正常的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也要注意支重輪或承重腳與不滑道面接觸，以此來(lái)保證其安全。如果發(fā)生傾覆傾向的話(huà)，就可以發(fā)揮其支承作用。在已轉(zhuǎn)體施工橋梁中通常的要求為間隙為2-20mm，而間隙大小和滑道面的高差要求成反比。一般來(lái)說(shuō)，磨心支承又鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。采用柱腳平轉(zhuǎn)時(shí)通常用不銹鋼板加四氟板再涂黃油等潤(rùn)滑劑來(lái)滑動(dòng)摩擦，其加工精度相對(duì)棼易保證，通過(guò)精心施工的成功例子很多。在水平跨斜施工中，最為重要的技術(shù)問(wèn)題就是轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題。而在通常情況下，其啟動(dòng)摩擦系數(shù)可以進(jìn)行調(diào)設(shè)，如0.060.08之間。有時(shí)也按0.1配置啟動(dòng)力，以此達(dá)到足夠大的啟動(dòng)

7、力。在水平轉(zhuǎn)體施工中，為了保證其順利實(shí)施，最為主要的方法有兩個(gè)：努力減小摩阻力和提高轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。一般來(lái)說(shuō)，都是在上轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)，有效而合理的安排轉(zhuǎn)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)其較大的力臂。在這里，推力和拉力都可以作為轉(zhuǎn)動(dòng)力，發(fā)揮其作用。其中，推力可以由千斤頂來(lái)施加。但是利用千斤頂也有其不足或是劣勢(shì)，因?yàn)槠湫谐梯^短。同時(shí)。轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，不能方便、快捷的安裝千斤頂，工作量相對(duì)較大，因而，較少的單獨(dú)采用千斤頂實(shí)現(xiàn)頂推平轉(zhuǎn)，從而保證平轉(zhuǎn)的連續(xù)性。般來(lái)說(shuō)，都是使用拉力來(lái)提供轉(zhuǎn)動(dòng)力。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)重量較小的時(shí)候，就可以采用卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)轉(zhuǎn)體重量比較大的時(shí)候，就采用牽引千斤頂了，依據(jù)工程實(shí)際情況還要輔以助推千斤頂?shù)?，這樣才能在啟動(dòng)時(shí)有

8、效的克服靜摩阻力與動(dòng)摩阻力之間的增量。我們也要注意，平衡問(wèn)題在平轉(zhuǎn)過(guò)程中的重要性。在上部恒載在墩軸線(xiàn)方向基本對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)中，如斜拉橋、T構(gòu)橋以及帶懸臂的中承式拱橋等，基本上部是以橋墩軸心作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心并將轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)于墩底以此來(lái)降低重心。般來(lái)說(shuō)，平轉(zhuǎn)施工主要分為兩種：有平衡重與與無(wú)平衡重轉(zhuǎn)體，這主要是對(duì)單跨拱橋以及斜腿鋼構(gòu)等來(lái)說(shuō)的。其上部結(jié)構(gòu)與橋臺(tái)起來(lái)作為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，橋臺(tái)的重量大，而上部結(jié)構(gòu)則不同，其懸臂長(zhǎng)而重量輕。因而在設(shè)置轉(zhuǎn)軸中心的過(guò)程中要盡可能的遠(yuǎn)離上部結(jié)構(gòu)方向，這樣才能保證其平。而如果乎衡還不能實(shí)現(xiàn)的話(huà)，就應(yīng)該采取一定的措施了，如在臺(tái)后加上平衡重。而無(wú)平衡重轉(zhuǎn)體也就世在該過(guò)程中只轉(zhuǎn)動(dòng)上部結(jié)構(gòu)部分，

9、通過(guò)背索平衡來(lái)使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體過(guò)程中被轉(zhuǎn)體部分始終為索和轉(zhuǎn)鉸處兩點(diǎn)支承的簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。3.3 跨鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工受力 在轉(zhuǎn)體施工中，進(jìn)行受力分析才能有效的保證結(jié)構(gòu)的平衡，才能預(yù)防傾覆；需要注意的是要保證受力值，必須嚴(yán)格把控才能預(yù)防結(jié)構(gòu)破壞；還有，要保證錨固體系的可靠性。般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)體過(guò)程相對(duì)都是時(shí)間較短的，結(jié)合工程或是項(xiàng)目來(lái)看，從幾十分鐘至一天不等。這樣的話(huà)，就需要考慮其施工荷載的問(wèn)題。如在大風(fēng)地區(qū)，就必須依據(jù)常見(jiàn)風(fēng)力進(jìn)行考慮，般來(lái)說(shuō)都可以忽略臺(tái)風(fēng)影響，也不需要考慮地震荷載等特殊情況。而這主要是依據(jù)工期，進(jìn)而選擇相應(yīng)的注意事項(xiàng)以此來(lái)保證。除此之外，在轉(zhuǎn)體施工中，還要著重考慮很多問(wèn)題，如轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的變形控制，

10、還有就是合攏構(gòu)造與體系轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。4 轉(zhuǎn)體橋梁施工控制要點(diǎn)4.1 球鉸(1) 構(gòu)造和布置 球鉸承載能力為 120000KN，分為上下鋼盤(pán)和轉(zhuǎn)軸三部分，鋼球鉸直徑為 3.8m，厚度為 40mm，分上下兩片，它是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，制作及安裝精度要求很高。定位中心轉(zhuǎn)軸的直徑為270mm。下面板上鑲嵌四氟乙烯片，上下面板間填充黃油四氟粉。(2) 下球鉸安裝 利用已預(yù)埋的定位鋼骨架，安裝固定下球鉸。安裝時(shí)應(yīng)調(diào)整下球鉸中心位置及球面，使中心銷(xiāo)軸的套管豎直，使球面周圈在同一水平面上，安裝球鉸過(guò)程中需要使用水準(zhǔn)儀全程跟蹤量測(cè)球鉸頂口高程，確保任意兩點(diǎn)高差不大于 1mm。用螺栓固定下球鉸時(shí)，應(yīng)使其緊固牢靠，防

11、止下球鉸的變形及錯(cuò)位，同時(shí)蓋住中心銷(xiāo)軸套管口；檢查下球鉸安裝無(wú)誤后，澆注鉸下混凝土。(3) 上球鉸安裝 在中心銷(xiāo)軸套管中放入黃油四氟粉，然后將中心銷(xiāo)軸輕放到套管中，放置時(shí)保證中心銷(xiāo)軸豎直并與周?chē)g隙一致。然后進(jìn)行下球鉸聚四氟乙烯滑動(dòng)片和上球鉸的安裝，滑動(dòng)片安裝完成后，各滑動(dòng)片頂面應(yīng)在同一球面上，其誤差 0.2mm。在球面上滑動(dòng)片間涂抹黃油聚四氟乙烯粉，使黃油聚四氟乙烯粉均勻充滿(mǎn)滑動(dòng)片之間的空間，并略高于滑動(dòng)片頂面。整個(gè)安裝過(guò)程要保持球面清潔，不要將雜物帶至球面上。(4) 球鉸安裝要點(diǎn) 保持球鉸面不變形，保證球鉸面光潔度及橢圓度； 球鉸范圍內(nèi)混凝土振搗務(wù)必密實(shí)； 防止混凝土漿或其它雜物進(jìn)入球鉸摩

12、擦部。4.2 頂推牽引系統(tǒng)頂推牽引系統(tǒng)由牽引設(shè)備、牽引反力支座、頂推反力支座構(gòu)成；牽引設(shè)備采用兩臺(tái)ZLD100型100t連續(xù)千斤頂作為牽引千斤頂，兩臺(tái)普通YCW100型100t千斤頂作為啟動(dòng)助推千斤頂。牽引反力支座布置于承臺(tái)以外，用現(xiàn)澆鋼筋混凝土澆筑而成，牽引索預(yù)埋于布置于上承臺(tái)，上承臺(tái)是轉(zhuǎn)鉸、撐腳與上轉(zhuǎn)盤(pán)相連接的部分，又是轉(zhuǎn)體牽引索直接施加牽引力的部位。上承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋牽引索固定端采用P型錨具，同一對(duì)牽引索的錨固端設(shè)置于同一直徑線(xiàn)上并對(duì)稱(chēng)于圓心，每根索的預(yù)埋高度應(yīng)和牽引施加點(diǎn)的高度一致。每根索埋入轉(zhuǎn)臺(tái)的長(zhǎng)度為2.5m，每根索的出口點(diǎn)也應(yīng)對(duì)稱(chēng)于轉(zhuǎn)盤(pán)中心。牽引索外露部分應(yīng)圓順地纏繞在上承臺(tái)周?chē)?，互?/p>

13、干擾地露出于上承臺(tái)，在轉(zhuǎn)體前做好保護(hù)措施。頂推力施加于撐腳，反力支座為保險(xiǎn)腳。兩臺(tái)連續(xù)千斤頂分別水平、對(duì)稱(chēng)地布置于轉(zhuǎn)盤(pán)兩側(cè)的同一平面內(nèi)，千斤頂?shù)闹行木€(xiàn)必須與上轉(zhuǎn)盤(pán)外圓相切，中心線(xiàn)高度與上轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)埋鋼絞線(xiàn)的中心線(xiàn)水平，同時(shí)要求兩臺(tái)千斤頂?shù)缴限D(zhuǎn)盤(pán)的距離相等。 4.3 平衡穩(wěn)定 在完全拆除施工支架的情況下,轉(zhuǎn)動(dòng)體最好擁有良好的自動(dòng)平衡功能(或進(jìn)行配重平衡),拆除施工支架后,可能會(huì)出現(xiàn)以下情況：轉(zhuǎn)動(dòng)體的不平衡力矩大于其球鉸摩阻力，或轉(zhuǎn)動(dòng)體的不平衡力矩小于其球鉸摩阻力。一旦發(fā)生前者所描述的這種情況，表明拆除支架后,在不平衡力矩發(fā)揮作用的情況下,轉(zhuǎn)動(dòng)體可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在橋梁施工過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體施工的安全性,必須要在施工之前,提出相應(yīng)的施工決策與計(jì)劃，有利于為橋梁轉(zhuǎn)體施工提供依據(jù)?？刂乒袄咔姆€(wěn)定性也是橋梁轉(zhuǎn)體施工中的關(guān)鍵點(diǎn)，在施工時(shí)， 拱肋穩(wěn)定性可以依據(jù)施工監(jiān)控與計(jì)算得以實(shí)現(xiàn)。利用限元程序?qū)κ┕?/p>