簡介
轉體架橋法簡稱轉體橋,其實是一種橋樑施工的工藝。主要用於在橋樑上跨河流、峽谷、鐵路、高速公路時不能做支撐的情況。主要構成有樁基礎、下承台、轉動系統、牽引系統、制動系統、上承台、橋墩(拱座)、支座、梁。不同於其他橋樑施工法的就是它的轉動、牽引、制動三個系統,也是這三個系統將承台分為兩大塊三部分 。
轉體的方法可分為平面轉體、豎向轉體或平豎結合轉體,在梁橋中一般採用平面轉體施工。
工作原理
轉體橋的工作原理,形象一點就是在梁體施工完畢後,能夠像挖掘機的轉盤一樣穩定轉動一定角度,最後實現梁體合攏。在兩側橋墩(單墩)上分別預安裝一個轉動軸心,以轉動軸心為界將橋樑分為上下兩部分。通過牽引系統牽引橋樑的上部分繞轉動軸心轉動完成合攏,下部分則以固定承台、樁基礎為轉動軸心提供堅實的轉動平台。所以承台、樁基礎可以不受地形限制,根據實際情況而確定橋樑位置 。
工藝流程
平轉法轉體橋總體施工步驟為樁基礎→基坑支護→下承台下部(球鉸支架下)→滑軌及支架安裝→球鉸下轉盤及支架安裝→定位轉動軸心→定位滑軌相對位置(相對轉動軸心)→安裝聚四氟乙烯片及塗抹黃油並覆蓋保護→下承台上部及牽引塊、制動塊→安裝球絞上轉盤→插入鋼銷→安裝保險鋼撐腳→墩身施工→連續梁體施工→橋樑實施轉體→轉體到位合攏→封盤 。
關鍵技術
轉動系統、牽引系統、保護系統三大系統構成了轉體橋的施工重點,其餘均與普通混凝土橋樑施工工藝相同。
轉動系統是平轉法施工的關鍵設備,由球絞的上轉盤和下轉盤構成。上轉盤支撐墩身和梁體等轉動結構,下轉盤則與基礎相聯支撐並與上轉盤產生相對滑動。通過這個相對滑動,達到轉體目的。轉動系統必須兼顧轉體、承重功能。在轉動時為保證安全,就需要保護系統了。按轉動支撐時的平衡條件,保護系統可分為磨心支撐、撐腳支撐和磨心與撐腳共同支撐三種類型,有鋼撐腳、鋼滑道、鋼砂箱、臨時墊塊等幾種構成形式 。
磨心支撐承受轉動重量的是中心撐面,一般在磨心的地方有鋼銷的存在。為了確保其安全會在支撐轉盤的附近進行支撐腳的設定,保證其轉動的正常,承重腳不會和滑道面有接觸,若是出現傾覆傾向的時候,則會支撐。在已經進行轉體施工的橋樑里,一般情況下需要間隙在2毫米到20毫米之間,間隙越小對滑道面高差的實際要求就越高。磨心支撐包含了兩種結構,分別是鋼結構和混凝土結構,我國主要使用的是混凝土結構。上下轉盤的弧形接觸面上的混凝土必須打磨光滑,然後將黃油四氟粉或者二硫化銅運用進去,進行潤滑。鋼撐腳支撐形式下轉盤為一環道,上轉盤的撐腳有4個或4個以上,以保持平轉時的穩定。若是轉動過程的支撐範圍比較大,抗傾穩定性也比較的好,但是其阻力力矩也會比較大,並且對撐腳和環道的要求也比較高,撐腳的形式也包含了兩種分別是柱腳和滾輪。若是選擇柱腳那么進行平轉的時候則是滑動摩擦,一般需要使用不鏽鋼板加四氟板再塗黃油等潤滑劑,並且加工柱腳的時候,精度保證比滾輪容易,若是精心施工,成功率也比較高。第三種是磨心與撐腳共同支承。在撐腳與磨心連線的垂直方向設有保護撐腳。如果撐腳多於一個,則支承點多於2個,上轉盤類似於超靜定結構,在施工工藝上保證各支撐點受力基本符合設計要求比較困難。水平轉體施工中,能否轉動是牽引系統中的關鍵技術問題。一般情況下可把啟動摩擦係數設在0.06~0.08之問,有時為保證有足夠的啟動力,按0.1配置啟動力。所以,努力的將摩阻力減小,重視轉動力矩的提高是平轉順利進行的關鍵。轉動力一般在上轉盤外側位置,這樣得到的力臂會比較大。轉動力分成兩種,分別是拉力和推力。推力需要通過千斤頂來施加,但是千斤頂的形成比較短,在轉動的時候進行千斤頂安裝需要較大的工作量,為了確保平轉連續性,很少會單獨通過千斤頂來進行。所以,轉動力一般選擇拉力,若是轉動重量比較小,可以使用卷揚機,若是重量比較大,可以選擇牽引千斤頂,若是有必要還可以將助推千斤頂運用進去,努力的克服動靜兩種摩擦力的增量。
橋樑轉體施工是近年出現的一種新工藝,最適宜在跨越深谷、急流及公鐵立交情況下採用。由於橋樑轉體施工是靠結構自身旋轉就位,不用吊裝設備,並可節省大量支架木材或鋼材,所以此種橋樑施工工藝非常經濟,而且適用範圍廣,不會對橋下交通產生影響,因此,對於特殊橋時採用此工藝對橋樑的結構整體性往往更加合理有利 。
施工安全控制要點
1.橋樑上部如為預製鋼筋混凝土或預應力混凝土結構,採用轉體架橋法施工時,除按設計要求進行施工外,搭設支架(或拱架)、支立模板、綁紮鋼筋、焊接及澆築混凝土等,均應遵守相應的安全規定。
2.轉體法修建大跨徑拱橋,應建立統一的指揮機構並配備通信聯絡工具。
3.轉體法施工前,應合理選擇有利地形。
採用平轉法,橋體旋轉角應小於180°,轉動設施在拆架後,懸臂體應轉動方便,並符合安全施工的要求。轉體時,懸臂端應設纜風繩。
4.平衡重轉體施工前,應先利用配香做試驗,進行試轉動,檢查轉體是否平衡穩定。試轉的角度大於實際需要轉動的角度,並懸掛一定時間。如不符合要求,必須先進行調整。
5.環道上的滑道、其平整度應嚴格控制。如上下游拱肋需同時作配重轉體時,應採用型號相同的卷揚機,同步、同速、平衡轉動。質量大的轉體轉動前,應先用千斤頂將轉盤頂轉後,再由卷揚機牽引。
6.無平衡重平轉法施的工扣索張拉時,應檢查支撐、錨梁、錨碇、拱體等,確認安全後方可施工。
7.施工前應全面檢查所用機具設備及各項安全防護設施的實際情況。
8.使用萬能桿件或枕木垛作滑道支撐墩時,其基礎必須穩固。枕木垛應墊密實,必要時應作壓重試驗。
9.梁體及構件運行滑道應按設計輔設。採用滑板和輥軸時,滑板應輔平穩。梁體、構件拖拉或橫移到達前方墩台時,應採取引導措施,便於輥軸進入懸臂端的滑道內。搬抬輥軸時,作業人員要配合好。
10.拖拉或橫移施工中,應經常檢查鋼絲繩、滑車、卷揚機等機具設備是否完好,發現問題應立即處理。施工中,鋼絲繩附近不得站人,無關人員不得進入作業區。
11.拖拉或橫移施工中,應聽從統一指揮,發現問題或隱患,應及時報告,立即處理。
發展歷程
在社會主義經濟高速發展的今天,交通建設也縱橫交錯在全國各個地域。高速公路與鐵路相交的情況亦是頻頻出現,然而,不管是高速公路橫跨鐵路,還是鐵路橫跨高速公路,都存在一個共同的問題,就是不能長時間終止被橫跨者的交通,而且在施工時也不能對已有線路的交通運營產生嚴重干擾。這就需要施工人員將跨線橋沿線路構築好後,在一定短時間段內轉過相交並實現合攏,也就是所謂的橋樑轉體施工,也就是在偏離橋位軸線一定角度的地方進行橋體的製作,在整體形成或者半整體結構形成後脫架,然後再合理的利用轉動機將橋體轉體,然後確保其能夠和橋體吻合的技術 。
1940年之後,國外已經慢慢的在橋樑施工的時候,將豎轉法運用了進去。比如1947年的時候,法國進行110米拱橋修建的時候,便將這種技術運用了進去。隨著技術發展,在橋樑以及斜拉橋施工的時候也逐步的將這種技術運用了進去,這也推動了水平轉體施工技術的發展。到現在,國外套用轉體施工技術修建的各類橋樑多達十多座,其中最大轉體跨度為168m,轉體的最大重量為195MN。
而國內,自70年代開始,逐漸引入並開展橋樑轉體施工新技術的科研攻關與工程實踐。1977年,在四川遂寧建設橋的,首次使用平轉施工,建成了主跨為70m的箱肋拱橋。而到了80年代,轉體施工技術在四川、貴州、湖南、湖北、廣西、廣東、雲南等省市得到了迅速發展。據不完全統計,到目前為止,我國已有各類橋樑60餘座在施工中用到了轉體施工技術。從平轉到豎轉,從拱橋到梁式橋,從公路橋到鐵路橋,轉體施工技術已被日益廣泛套用,而對其相應的研究和試驗、改進和完善也在不斷的向前發展中 。