橋梁轉體施工技術探討

韓 旭 華

(太原市市政公用工程質量監督站，山西 太原 030000)

0 引言

在我國橋梁建設中，橋梁轉體技術從20世紀70年代的簡單平轉技術起步，一直到20世紀90年代得到了快速發展，隨著技術的不斷成熟和發展，其應用的范圍也越來越廣。在轉體橋梁的施工方式發展了不同的轉體方式，包含平面轉體法、豎向轉體法、平豎結合轉體法等；在橋梁的類型方面幾乎包含了所有的橋梁類型，包含梁橋、拱橋、斜拉橋和高架橋等；在橋梁的功能方面幾乎包含了所有的橋梁種類，包含公路橋梁、鐵路橋梁和公鐵兩用橋梁等；并且轉體橋梁在轉體重量、轉體跨度等都得到很大的提高。目前橋梁轉體技術在我國市政工程中得到了廣泛的應用，特別是在一些交通繁忙的城市主干道改造工程中具有很大的便捷性和高效性。早期的橋梁轉體技術以工程技術經驗為主，但是缺乏理論支持和指導。隨著科學技術的發展，2016年頒布的《橋梁水平轉體法施工技術規程》為橋梁轉體技術提供理論和技術支持，因此對橋梁轉體技術的探討就非常重要。

1 橋梁轉體施工基本方法

1.1 施工原理

橋梁轉體施工的施工原理就像挖掘機的鏟臂一樣可以隨意旋轉，首先在非設計的單孔橋的橋臺或多孔橋的橋墩上分別預制一個轉動軸心，橋梁通過軸線橋位(轉動軸心)分為上側整體旋轉部件(預先組裝或澆筑好構件)和下側固定橋墩和基礎，上側整體旋轉部件可以在平整場地或者工廠內預制完成。然后橋梁通過動力轉體設備，將上側整體旋轉部件根據一定的旋轉角度轉體就位的一種施工方法。這種施工方法對交通和環境不會造成影響，特別是在一些交通繁忙的城市主干道改造工程中具有很大的便捷性和高效性，可以避免高空作業和交通堵塞的風險。

針對橋梁轉體施工的施工原理，其主要的施工工藝的特點為：第一，橋梁轉體施工方法常應用于跨徑較大的鋼筋混凝土橋梁(單孔或多孔)。并且基于其施工原理，非常適用于跨越深谷、穿越河流、城市干道和環境保護區等受限制于地質和環境的施工場地。第二，橋梁轉體施工方法僅靠結構自身旋轉就位，轉體工藝簡單，施工機械簡單，只需要絞盤和滑輪等簡單機械就可以短時間實現轉體，避免大型吊裝設備的使用，具有高效性、安全性和穩定性。第三，轉體橋梁屬于整體預制部件，其在結構強度和力學穩定性方面表現出更好優勢，預制橋梁的承載力更大，同時可以節省大量的腳手架材料和搭建橋梁的附加材料。第四，橋梁轉體施工方法簡單，易于操作，受外界環境影響相對較小，易于推廣。橋梁轉體施工方法根據轉向的不同可分為平面轉體施工法、豎向轉體施工法和平豎結合轉體施工法三種方法，其中平面轉體施工法是應用最廣的方法并且有無配重以及轉動角度又可以細分。

1.2 平面轉體法

平面轉體法主要是通過在墩處設置轉動體系完成水平方向的旋轉，該法分為平衡轉動體轉體施工和非平衡轉動體轉體施工。平衡轉動體轉體施工為轉體結構的重心基本落在轉動球鉸中心。平衡轉動體轉體施工一種是通過橋梁自身的重量平均分配重量，一種是通過附加配重實現平衡。非平衡轉動體轉體施工利用錨固體系形成平衡體系，不需要計算配重重量，只需計算錨固體系的承受載荷大小，節省平衡計算工作量。平面轉體施工法適用于橋梁兩側有足夠空間進行半跨的施工情況，是應用最廣的方法。

1.3 豎向轉體法

豎向轉體法是通過牽引系統、橋臺、塔索、拉索將附著地面制作的橋梁結構繞墩處設置轉動體系轉至規劃高度的一種施工方法。豎向轉體法的拉索在脫架時的水平角最小，此時受到的豎向拉力最小，水平拉力最大。為使豎向轉體的脫架順利，有時需要在拉索提升點安裝助升千斤頂。豎向轉體法根據轉動角度分為負角度豎向轉體法和正角度豎向轉體法。負角度豎向轉體法是在橋墩處向上完成主梁或部分結構，然后向下轉向直到設計位置；正角度豎向轉體法在橋墩處向下完成主梁或部分結構，然后向上轉向直到設計位置。

1.4 平豎結合轉體法

平豎結合轉體法主要是綜合了平面轉體法和豎向轉體法的施工方法，橋梁轉體工程一般無法使用平面轉體法和豎向轉體法一次成功。因此需要將兩者綜合，實現橋梁轉體。

2 橋梁轉體施工關鍵技術

2.1 轉體施工準備

橋梁轉體施工的核心部件就是轉動球鉸，因此，確認轉動球鉸的載荷和摩擦系數以及安裝轉動球鉸是轉體施工前最重要的工作。在橋梁轉體施工前需要對橋梁進行稱重，確定轉動球鉸的承受載荷，計算整體結構的縱向不平衡力矩、偏心距和球鉸摩阻力矩及摩擦系數，最終確定配重方案，對配置好的轉動球鉸進行試轉，達到施工條件要求。

2.2 轉動體系的布置

橋梁轉體施工的轉動體系包括牽引助推系統、制動系統、微調系統和觀測系統等。牽引助推系統一般采用全動液壓結構，通過塔索或拉索與橋臺橋墩相連。制動系統主要是防止橋梁在轉體過程中出現過度旋轉，可以有效控制橋梁的轉動幅度。當橋梁轉動到大致的規定位置后，需要使用微調系統進行微調，微調系統包括水平微調及豎直微調，最終實現橋梁的精準對接。觀測系統通過在橋梁轉體上布置測試點和監控點，通過數據和實時錄像對轉體過程進行跟蹤觀測，并及時的根據觀測情況調節轉體狀態，為轉體提供數據支持。對于中線觀測控制通常采用經緯儀，對于水平測量控制通常采用水平儀。

2.3 球鉸的設計與施工

轉動球鉸是實現橋梁轉體施工的核心部件，常用的球鉸材料選用混凝土和鋼材，隨著科技的發展，一些新型轉動球鉸也開始被使用，如鋼纖維混凝土球鉸等。對于混凝土球鉸，形式為下凸上凹，施工容易，價格便宜，但是摩擦系數偏大，強度偏小。混凝土的表面精度需要現場打磨，比較耗時，容易受到模板和澆筑的影響。對于鋼材球鉸，形式為上凸下凹，摩擦系數偏小，強度偏大，但是價格高昂。鋼材球鉸制作簡單，只需要在工廠制作，比較方便。

3 結語

橋梁轉體施工在我國的橋梁工程中占有極為重要的地位。本文從橋梁轉體的施工原理和三種轉體法出發，詳細介紹了橋梁轉體施工的關鍵技術，包括轉體施工準備、轉動體系的布置和球鉸的設計與施工的技術特點。橋梁轉體施工對于保證橋梁工程項目的順利實施具有顯著意義。