兩種轉(zhuǎn)鉸在橋梁水平轉(zhuǎn)體施工中的比較

兩種轉(zhuǎn)鉸在橋梁水平轉(zhuǎn)體施工中的比較

0轉(zhuǎn)體方式設計自1978年中國成功完成四川遂寧橋建成以來，橋梁施工方法得到了很大發(fā)展，其轉(zhuǎn)移重量已從1000噸轉(zhuǎn)移到部級。主旋轉(zhuǎn)過程從平衡重量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o平衡重量。主旋轉(zhuǎn)方法已從平轉(zhuǎn)發(fā)展到垂直旋轉(zhuǎn)和平轉(zhuǎn)施工。涉及的橋型包括了箱形拱、雙曲拱、桁架拱、剛架拱、斜腿剛構、斜拉橋、T形剛構、連續(xù)梁及中承式拱等。尤其是近幾年,由于大批鐵路、公路等基建項目的開發(fā),橋梁轉(zhuǎn)體施工得到了廣泛的應用,特別是跨越既有鐵路、公路、溝壑、河流等橋梁的水平轉(zhuǎn)體施工應用最多,總結(jié)水平轉(zhuǎn)體施工采用的轉(zhuǎn)鉸形式主要為球面轉(zhuǎn)鉸和平面轉(zhuǎn)鉸兩大類,其中球鉸應用廣泛而平鉸的采用卻寥寥無幾,現(xiàn)以綏芬河市新華街立交橋為依托,對兩種轉(zhuǎn)鉸進行比較,為橋梁水平轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鉸的設計與施工提供參考。1梁端轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鉸結(jié)構設計黑龍江省綏芬河市新華街立交橋工程主橋為100+100(m)雙孔獨塔單索面斜拉橋,跨越綏芬河市火車站12股鐵路及兩個站臺。主橋采用單點平鉸水平轉(zhuǎn)體法施工,轉(zhuǎn)體質(zhì)量14000t,轉(zhuǎn)體半徑98.7m,轉(zhuǎn)體角度70.4°,于2005年9月27日上午僅用130min平穩(wěn)順利的完成。經(jīng)測量梁端中心線誤差3mm,轉(zhuǎn)體前后橋梁高程基本無變化,內(nèi)力等各項指標滿足設計要求。該橋采用的承重盤與平衡盤分離、承重盤承受全部載荷、以全約束聚四氟乙烯板作為摩擦介質(zhì)的平面轉(zhuǎn)鉸形式,具有經(jīng)濟、安全、便于加工與安裝等特點,在橋梁轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鉸結(jié)構設計等方面達到了國內(nèi)領先水平。其單點平鉸的主要結(jié)構形式如圖1所示。2球和平的比較2.1技術視角(1)結(jié)構的有限元模擬新華街立交橋采用了承重盤與平衡盤分離,承重盤(平面轉(zhuǎn)鉸)承受全部載荷的結(jié)構形式,與球面轉(zhuǎn)鉸承重盤與平衡盤(或滑道)同時受力模擬進行力的分配的結(jié)構形式相比較,結(jié)構受力更加明確,便于設計過程中的力學分析,并使力學分析數(shù)據(jù)更加精確。(2)兩種介質(zhì)的組合在加工方面,轉(zhuǎn)鉸的加工總體要求是上下盤面的吻合度高、加工面平整度高,對于球面轉(zhuǎn)鉸而言:要求球面標準,盡量保證接觸面密貼、圓滑,采用鑲嵌介質(zhì)的數(shù)以萬計的凹槽尺寸標準一致;對于平面轉(zhuǎn)鉸而言:要求接觸面密貼、平滑,鑲嵌介質(zhì)的方式可以多種選擇。所以球面轉(zhuǎn)鉸因其結(jié)構形狀的特別,注定了加工的繁瑣復雜,而平面轉(zhuǎn)鉸與之相比大大的簡化了加工的復雜程度,同時新華街立交橋以四氟乙烯板限位板進行鑲嵌約束介質(zhì)方式的選用,更加便于轉(zhuǎn)鉸的加工。另外鋼球面鉸必須整體加工,由于面積、重量較大導致運輸困難,而平面轉(zhuǎn)鉸轉(zhuǎn)盤可以分解加工運輸,現(xiàn)場焊接,成功解決了運輸問題。(3)地面環(huán)道平轉(zhuǎn)方式兩種轉(zhuǎn)鉸在施工安裝質(zhì)量控制上要求基本一致,但球面轉(zhuǎn)鉸多采用環(huán)道平轉(zhuǎn)方式,使轉(zhuǎn)體支撐面加大,安裝精度要求更高,導致安裝難度加大。2.2應用角度的選擇(1)環(huán)道承接體系轉(zhuǎn)體法設計在新華街立交橋施工前世界上已建成的萬噸級轉(zhuǎn)體橋有四座,它們分別是:比利時的本·艾英橋,為環(huán)道支承體系的轉(zhuǎn)體法施工的斜拉橋,跨徑布置為3×42+168(m),平轉(zhuǎn)重量達16000t;北京五環(huán)石景山南站高架橋,單點球鉸水平轉(zhuǎn)體斜拉橋,跨徑為86.7+80(m),平轉(zhuǎn)重量達14000t;廣州丫髻沙大橋,為采用環(huán)道支承體系的轉(zhuǎn)體法施工的拱橋,平轉(zhuǎn)重量達13600t;貴州省水柏鐵路北盤江大橋,為采用單鉸轉(zhuǎn)體的拱橋,轉(zhuǎn)體重量達10400t。而新華街立交橋主橋采用單點平鉸水平轉(zhuǎn)體法施工,轉(zhuǎn)體質(zhì)量14000t,充分證明了平面轉(zhuǎn)鉸同樣適用于大噸位大橋梁轉(zhuǎn)體施工。(2)轉(zhuǎn)體施工造成“菇頭”缺失由于轉(zhuǎn)體法施工的橋梁數(shù)量眾多,對以往轉(zhuǎn)體施工資料進行總結(jié),發(fā)現(xiàn)采用球面轉(zhuǎn)鉸雙點支承的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)容易出現(xiàn)以下兩種問題,一是采用上轉(zhuǎn)盤鑲嵌“蘑菇頭”的轉(zhuǎn)鉸形式如圖2所示。由于上下盤面和鑲嵌“蘑菇頭”的凹槽加工不標準及“蘑菇頭”的尺寸不一致,使個別“蘑菇頭”面與下轉(zhuǎn)盤面接觸不密貼,導致轉(zhuǎn)體過程中“蘑菇頭”脫落,給轉(zhuǎn)體施工帶來麻煩;二是由于雙點支承中的環(huán)道支承體系半徑較大,安裝精度不容易控制,導致在轉(zhuǎn)體過程中產(chǎn)生檫腳現(xiàn)象。而新華街立交橋采用下轉(zhuǎn)盤乙烯板限位板(如圖3)進行聚四氟乙烯板滑動介質(zhì)的全約束形式,以及平衡盤盤面與保險支腿之間留2～3mm左右的空隙使之懸空,只有在轉(zhuǎn)體偏心發(fā)生瞬間失穩(wěn)時,保險支腿才與環(huán)道接觸的環(huán)道形式,成功的解決了球面轉(zhuǎn)鉸雙點支承的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)容易出現(xiàn)問題,保證了轉(zhuǎn)體施工的順利進行。2.3安全角度采用兩種轉(zhuǎn)鉸進行橋梁轉(zhuǎn)體施工,在結(jié)構設計與計算無誤、加工安裝精度精準、施工工藝正確、施工組織得力的條件下施工安全均能得到保證。2.4轉(zhuǎn)鉸與配件綜合造價比較由于平面轉(zhuǎn)鉸與球面轉(zhuǎn)鉸相比在設計、加工、安裝等方面均具優(yōu)點,使其在經(jīng)濟方面更具有優(yōu)勢,以新華街立交橋施工時轉(zhuǎn)鉸材料的各種價格和加工單價進行比較,在不計算外滑道或平衡盤用鋼量的條件下,加工球面轉(zhuǎn)鉸與配件綜合單價約20萬元/t,而新華街立交橋單點平鉸