《转体施工法》

《转体施工法2010年9月30日》《转体施工法》简介：第五节转体施工法桥梁转体施工是本世缆40年代以后发展起来的一种架桥工艺。

它是在河流的两岸或适当的位置.利用地形成使用简便的支架先将半桥预制《转体施工法》正文开始>> ---第五节转体施工法桥梁转体施工是本世缆40年代以后发展起来的一种架桥工艺。

它是在河流的两岸或适当的位置.利用地形成使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。

转体施工一般适用于单孔或三孔的桥梁。

转体的方法可以采用平面转体、竖向转体或平竖结合转体.目前已应用在拱桥、梁桥、斜拉桥、斜腿刚架桥等不同桥型上部结构的施工中。

用转体施工法建造大跨径桥，可不搭设费用昂贵的支架，减少安装架设工序，把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施工安全、质量可取，而且在通航河道或车辆频繁的跨线立交桥的施工中可不干扰交通、不间断通航、减少对环境的损害、减少施工费用和机具设备，是具有良好的技术经济效益和我国研究转体施工始于1975年。

1977年四川省公路部门首创拱桥使用四氟板平面转体施工，建成了净跨70m的箱形肋拱桥，转体重力12000kN。

1979年四川阿坝地区第一次用砼球面铰和钢滚轮的转体装置建成了曾达独塔斜拉桥。

1985年在山东和江西用转体法建造了立交桥和跨越铁路的立交桥，拓宽了转体施工的使用范围。

1989年四川省建成跨度达200m的钢筋砼箱形拱桥，采用天平衡重水平转体，并采用双箱对称同步转体施工，给转体施工的发展作出重要贡献。

近年由于钢管砼拱桥在国内快速发展，为钢管砼拱桥转体法施工创造了有利条件。

1994年建成的浙江省新安江大桥，采用竖向转体施工。

1996年建成的三座对外公路上三座钢管砼拱桥，莲花大桥采用竖向转体施工，黄柏河大桥和下牢溪大桥均采用水平转体施工。

1997年建成的江西省索都大桥，采用竖向转体施工。

广东省南海市的雅瑶立交桥和谢叠大桥均为了T型刚构，采用水平转体施工。

在表10—1中列出我国部分转体施工的桥梁。

平面转体可分为有平衡重转体和无平衡重转体。

有平衡重转体一般以桥台背墙作为平衡重，并作为桥体上部结构转体用拉杆的锚碇反力墙，用以稳定转动体系和调整重心位置。

为此，平衡重部分不仅在桥体转动时作为平衡重量，而且也要承受桥梁转体重量的锚固力。

无平衡重转体不需要有一个作为平衡重的结构、而是以两岸山体岩土锚洞作为锚碇来锚固半跨桥梁悬臂状态时产生的拉力，并在立柱上端做转轴，下端设转盘，通过转动体系进行平面转体。

二、拱桥竖向转体施工当桥位处无水或水很少时，可以将拱肋在桥位进行拼装成半跨，然后用扒杆起吊安装。

当桥位处水较深时，可以在桥位附近进行拼装成半跨，浮运至桥轴线位置，再用扒杆起吊安装。

三峡莲沱大桥属基本无水安装，浙江新安江大桥和江西索都大桥均采用船舷浮运至拱轴线位置起吊安装。

以下介绍莲花大桥竖向转体的施工方法。

莲花大桥全长341.9m，桥面宽18.5m，主桥跨径为48.3m＋114m＋48.3m的三跨钢管砼系杆拱桥。

中跨为中承式无铰拱，两边跨为上承式一端固定另一端铰支拱。

拱肋断面为哑铃形，由直径为1—2m的上、下钢管和腹板构成，拱肋高为3m。

两拱肋之间设有钢管砼横斜撑联系。

半跨拱肋的拼装就在桥轴线位置立架安装。

(一)钢管拱肋竖转扒杆吊装的计算钢管拱肋竖转扒杆吊装的工作内容为，将中拱分成两个半拱在地面胎架上焊接完成，经过对焊接质量、几何尺寸、拱轴线形等验收合格后，由竖在两个主墩顶部的两副扒杆分别将其拉起，在空中对接合拢，如图10—41所示。

由于两边拱处地形较高，故边拱拱肋直接由吊车在胎架上就位拼装。

扒杆吊装系统设计的主要工作为；起吊及平衡系统的计算；扒杆的计算；扒杆背索及主地锚的计算；设置拱脚旋转装置等。

以下分别给予介绍。

1.起吊过程中扒杆系统最大受力计算扒杆吊装系统的计算，以起吊三斗坪侧半拱为例，计算简图如图10—42所示。

图中轨为半拱拱肋和横熙撑及附件等重力，共2522kN，G2为平衡梁重力53kN。

考虑到施工荷载以及起吊过程中的冲击荷载，起吊荷载为2880kN。

由图10—42所示，可计算出各部钢丝绳的受力：吊索受力P1＝3122kN；起重索受力P2=3455kN；扒杆背索受力P3=2919kN。

经计算知，由起始位置计算出的上述各力均为最大值。

2.起吊及平衡系统的计算起吊系统包括：卷扬机、起重索组等；平衡系统包括：平衡梁、吊索等。

(1)起吊系统的计算根据起重索受力P2的值，起吊系统选用2对2000kN的滑轮组，起重索选用Ф39mm的钢丝绳，采用双联穿法，通过平衡梁上的导向滑轮将两对滑轮组串联起来。

每对滑轮组绕8圈钢丝绳，共有34道钢丝绳受力。

经计算得到2个跑头的拉力均为T＝142kN.故选用2台200kN的卷扬机。

起重索的安全系数为K＝5.55。

(2)平衡系统的计算平衡梁采用36mm厚为16Mm钢板焊接而成，上下端的吊耳通过轴销分别与起重索和吊索的滑轮相连。

经计算，平衡梁具有足够的强度，并具有较大的刚度，在起吊过程中起到一个刚性扁担的作用。

根据P1的值，吊索选用Ф56mm 钢丝绳，每边走6道，两边等长且在起吊过程中保持定长。

吊索与拱轴线之间的水平夹角为14。

G经计算吊索的安全系数为K＝6.12。

3.扒杆的计算扒杆的结构如图10—42所示，两根立柱采用钢板卷制的钢管，钢管直径为4800mm，顶部横梁为钢板箱梁。

扒杆的计算高度为35m，顶部立柱中距2.7m，底部为16.8m。

扒杆底部为一块1400mm×1200mm×36mm的钢板，并与立柱焊连。

扒杆面内设有横向和剪力撑，面外设有槽钢，以加强其刚度。

扒杆属于偏心受压构件，因此按偏心受压进行整体稳定性检算。

由于扒杆底脚板是放置于墩顶的，且脚板下铺设5cm厚的木板，在起吊拱肋时允许其有微小转动，故按铰支考虑，4.扒杆背索及主地锚的计算已知背索所承受的最大总处力为2919kN，每副扒杆有四副背索，每副背索承受730kN的拉力。

考虑到起吊过程中四副背索可能张力不均匀，取0.85的不均匀折减系数，故每副背索按的860kN受力计算。

每副背索分为上下两段，上段用Ф56mm的钢丝绳走2道，下段用一对1000kN的滑轮组，以便调整背索的受力。

钢丝绳采用Ф26mm，走12道。

主地锚按3100kN承载能力计算，采用L型卧式钢筋砼地锚，长15m，高2.8m，底板宽4.5m，厚55cm，背墙厚35cm。

地锚的抗滑、抗倾覆、抗拔安全系数均大于2。

5.拱脚旋转装置拱肋在竖转吊装过程中，拱肋需绕拱脚旋转。

旋转装置采用厚度为36mm的钢板在工厂进行配对冲压而成，这样使两个弧形钢板较密贴。

在两弧形钢板之间涂上黄油，以减小摩阻力。

拱脚旋转装置如图10—43所示。

(二)钢管拱肋坚特吊装1.竖转吊装的工作顺序安装拱肋胎架.安装拱脚旋转装置，安装地锚，安装扒杆及背索，拼装钢管拱肋，安装起吊及平衡系统，起用三斗坪侧半拱，起吊宜昌侧半拱，拱肋合拢，拱肋标高调整，焊接合拢接头，拆除扒杆，封固拱脚。

2.扒杆安装为了便于安装，扒杆分段接长，立柱钢管以9m左右为一节，两节之间用法兰连接。

安装时先在地面将两根立柱拼装好，用吊车将其底部用于墩顶扒杆底座上，井用临时轴销锁定，待另一端安装完扒杆顶部横梁后，由吊车拾起扒杆头至一定高度，再改用扒杆背索的卷扬机收紧钢丝绳将扒杆竖起。

3.拱肋吊装起吊采用两台200kN同步慢速卷扬机，待拱肋脱离胎架10cm左右，停机检查各部运转是否正常，并根据对扒杆的受力与变形，钢丝绳的行走，卷扬机的电流变化等情况的现谢结果，判断能否正常起吊。

当一切正常时，即进行拱肋竖向转体吊装。

拱肋吊装完成后，进行拱肋轴线调整和踌中拱肋接头的焊接。

有平衡重转体施工的特点是转体重量大，施工的关键是转体。

要把效百吨重的转动体系顺利、稳要地转到设计位置，主要依靠以下两项措施实现：正确的转体设计；制作灵活可靠的转体装置.井布设牵引驱动系统。

目前国内使用的转体装置有两种，都是通过转体实践考验，行之有效的。

第一种是以四氟乙烯作为滑板的环道平面承重转体；第二种是以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转体，见图10—44。

第一种转体装置是利用了四氟材料摩擦系数特别小的物理特性，使转体成为可能。

根据试验资料，四氟板之间的静摩擦系数为0.035一0.055，动摩擦系数为0.025一0.032，四氟板与不锈钢板或镀铬钢板之间的摩擦系数比四氟板间的摩擦系数要小，一般静摩擦系数为0.032一0.051，动摩擦系数为0.021一0.032，而且随着正压力的增大而诚小。

第二种转体装置是用砼球面铰作为轴心承受转动体系重力，四周设保险滚轮.转体设计时要求转动体系的重心落在轴心上。

这种装置一方面由于铰顶面涂了二硫化钼润滑剂，减小了牵引阻力(根据几座桥实测，动摩擦系数约为0.06)，另一方面由于牵引转盘直径比球铰的直径大许多倍，而且又用了牵引增力滑轮组，因而转体也是十分方便可取的。

四川曾达斜拉桥、湖南洞口石背桥等都是用这种转动装置实现转体的。

从我国40余座桥梁转体施工的实践证明；桥梁转体施工不但理论上是可行的，而且实际施工中也是容易实现的。

(一)转动体系的构造从图10—44中可知，转动体系主要由底盘、上盘、背墙、桥体上部构造、拉杆(或拉索)组成。

底盘和上盘都是桥台基础的一部分，底盘和上盘之间设有能使其相互间灵活转动的转体装置。

背墙一般就是桥台的前墙，它不但是转动体系的平衡重，而且还是转体阶段桥体上部拉杆的锚碇反力墙。

拉杆一般就是拱桥的上弦杆(桁架拱、刚架拱)，或是临时设置的体外拉杆钢筋(或扣索钢丝绳)。

转动体系最关键的部位是转体装置桥台的下部。

1.聚四氟乙烯滑板环道这是一种平面承重转体装置，它由设在底盘和上转盘间的轴心和环形滑道组成，具体构造见图10—45。

图中a)为环形滑道构造；b)为轴心构造，其间由扇形板联结。

(1)环形滑道这是一个以轴心为圆心，直径7—8m的圆环形砼滑道，宽0.5m，上、下滑道高度约0.5m。

下环道砼表面要既平整又组糙，以利铺放80mm宽的环形四氟板。

上环道底面嵌设宽100n1m的镀铬钢板。

转独和环通上灵活转动的上转盘。

这种装置平稳、可靠，承受转体重量大，转动体系的重心与下转盘轴心可以允许有量的偏心值。

(2)转盘轴心由砼轴座、钢轴心和轴帽等组成。

轴座是一个直径1tom左右的25号钢筋砼矮墩，它不但对固定钢轴心起着定位作用，而且支承上转盘部分重量。

合金钢轴心直径0.1m，长0.8m，下端0.6m固定在砼轴座内，上端露出0.2m车光镀铬，外套10mm厚的聚四氟乙烯管，然后在轴座顶面铺四氟板，在四氟板上放置直径为0.6m的不锈钢板，再套上外钢套。