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【摘 要】转体施工是将桥梁结构在非设计轴线位置制作(浇注或拼装)成形后,通过转体就位的一种施工方法,可以分为竖向转体施工法,水平转体施工法,以及平竖结合法。本文就其中应用最多的是平面转体法进行论述,可供广大工程技术人员参考。
【关键词】拱桥;转体施工法;有平衡重;无平衡重
Brief discussion of arch bridge construction method plane rotation construction method
Wan Zhong-hua
(Anhui Hongda Road and Bridge Engineering Co., Ltd. Hefei Anhui 230051)
【Abstract】The swivel construction is designed to bridge axis position in non-production (casting, or assembling) forming, through a twist in place construction method, construction method can be divided into vertical swivel, swivel the level of construction law, and the flat vertical integration method. This article is one of the most widely used plane rotation method discussed, for the engineers and technical officers.
【Key words】Arch ridge; Rotating construction law; Balance weight; Non balance weight
1. 概述
轉体施工法一般使用于单孔或三孔拱桥的施工。其基本原理是:将拱圈或整个上部结构分为两个半跨,分别在河流两岸利用地形或简单支架现浇或预制装配半拱,然后利用一些机具设备和动力装置将其两半跨拱体转动至桥轴线位置(或设计标高)合龙成拱。它的关键技术问题是转动设备与转动能力,施工过程中的结构稳定和强度保证,结构的合龙与体系的转换。
转体施工法与传统施工方法想比,具有的优点:
(1)施工所需要的机具设备少、工艺简单,操作安全;
(2)结构合理,受力明确,力学性能好;
(3)能较好地克服在高山峡谷、水深流急或经常通航的河道上架设大跨度构造物的困难,尤其是对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥,其优势更加明显;
(4)施工速度快,造价低,节约投资。在同等条件下,拱桥采用转体法与传统的悬吊拼装法、衍架伸臂法,搭架法相比,经济效益和社会效益十分明显,如用转体法修建的湖南资兴市游垅桥,与应悬吊拼装法和搭架法相比,造价降低了11.5%~12.4%。
2. 平面转体法的适用范围及特点
平面转体法适用于深谷、河岸较陡峭、预制场地狭窄或无法采用现浇或吊装的施工现场。在桥墩台的上、下游两侧利用山坡地形的拱脚向河岸方向与桥轴线形成一定角度塔设拱架,在拱架上现浇拱(肋)箱或组拼箱段以完成二分之一跨拱,其拱顶高程与设计高程相等(应设置预留高度),利用转动体系,将两岸拱箱相继旋转合拢就位,要使得拱箱稳定旋转就位,拱箱的平衡是平转法的关键。
图1为主拱圈正处在平面旋转过程中的示意图。这种施工方法特点是:将主拱圈分为两个半跨,分别在两岸利用地形作简单支架(或土牛拱胎),现浇或者拼装拱肋,再安装拱肋间横向联系(横隔板、横系梁等),把扣索的一端锚固在拱肋的端部(靠拱顶)附近,经引桥桥墩延伸至埋入岩体内的锚锭中,最后用液压千斤顶收紧扣索,使拱肋脱模,借助环形滑道和手摇卷扬机牵引,慢速地将拱肋转体180°(或小于180°),最后再进行主拱圈合龙段和拱上建筑的施工。
图1 平面转体施工示意图
3. 转体施工的平衡方法
3.1 有平衡重转体。
拱箱(肋)在平转中是利用扣索,悬扣于桥台上,在桥台后(或拱体的另一端)要加平衡重,用以平衡拱箱(肋)的重力,以达到平稳转体,平衡重一般是通过计算利用桥台圬工或在桥台配置一定重力(条块石或其它重物),待拱箱(肋)合龙,转动体系封闭后在拆除配重。有平衡重转体施工的特点是转体质量大,施工的关键是转体。要把数百吨中的转动体系顺利稳妥地装到设计位置,主要依靠两项措施实现:正确的转体设计;制作灵活口靠的转体装置,并布设牵引驱动系统。目前国内采用的转动体系装置的一般构造如图2:
图2 四氟滑板环道转体
3.2 无平衡重转体。
由锚锭、尾管、水平撑、锚梁、斜锚索组成的锚固体系来取代转体所需要的平衡重,这种转体方法不需利用(或少利用)墩、台圬工或配重。
与有平衡重转体施工相比,无平衡重施工转体是把有平衡重转体施工中的拱圈扣索拉力锚在两岸岩体中,从而节省了庞大的平衡重。锚锭拉力是由尾索预加应力传给引桥桥面板(或平撑、斜撑),以压力的形式储备。桥面板的压力随着拱桥转体的角度变化而变化,当转体到位是达到最小。这样一来,不仅使质量可大大减轻,而且设备简单,施工工艺得到简化;虽然施工所需钢材略有增加,但全桥圬工数量大为减少。无平衡重转体施工需要有一个强大牢固的锚锭,因此宜在山区地质条件好或跨越深谷急流处建造大跨桥梁时选用。根据桥位两岸地形,无平衡重转体可以把半跨拱圈分为上、下游两个部件,同步对称转体;或在上、下游分别在不对称的位置上预制,转体时先转到对称位置,再对称同步转体、以使扣索产生的横向力互相平衡;或直接做成半跨拱体(桥全宽),一次转体合龙。
无平衡重转体的一般构造如图3所示:
图3 无平衡重转体构造示意图
无平衡重转体施工的主要内容和施工工艺如下:
(1)转动体系施工:安装下转轴,转盘及浇注下环道;浇注转盘混凝土;安装拱绞、浇注绞脚混凝土;拼装拱体;设置必要的支架、模板,设置立柱;安装扣索;安装锚梁,上转轴,轴套,环套。
(2)锚锭系统施工:制作桥轴线上的开口地锚;设置斜向洞锚;安装轴向、斜向平撑;尾索张拉;扣索张拉。
(3)转体施工:正式转体前,应再次对拱体各部分进行系统、全面的检查,检查通过后方可转体。
(4)合龙卸扣施工:拱顶合龙后的高差,通过张紧扣索提升拱顶、放松扣索降低拱顶来调整到设计位置。
4. 结论
转体施工法是一套比较成熟的桥梁施工方法,随着新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用,该方法具有安全可靠、操作简单、实施快速、造价低的特点,在桥梁建设中将发挥越来越大的作用,产生越来越好的经济效益与社会效益。
参考文献
[1] 邵旭东•桥梁工程•武汉:武汉理工大学出版社,2002.
[2] 黄绳武•桥梁施工及组织管理•北京:人民交通出版社,1999.
[3] 桂业昆,邱式中•桥梁施工专项技术手册•北京:人民交通出版社2005.
[文章编号]1006-7619(2010)08-17-738
[作者简介] 万忠华(1978.7-),男,大学本科,助理工程师,从事公路施工与管理工作。
【关键词】拱桥;转体施工法;有平衡重;无平衡重
Brief discussion of arch bridge construction method plane rotation construction method
Wan Zhong-hua
(Anhui Hongda Road and Bridge Engineering Co., Ltd. Hefei Anhui 230051)
【Abstract】The swivel construction is designed to bridge axis position in non-production (casting, or assembling) forming, through a twist in place construction method, construction method can be divided into vertical swivel, swivel the level of construction law, and the flat vertical integration method. This article is one of the most widely used plane rotation method discussed, for the engineers and technical officers.
【Key words】Arch ridge; Rotating construction law; Balance weight; Non balance weight
1. 概述
轉体施工法一般使用于单孔或三孔拱桥的施工。其基本原理是:将拱圈或整个上部结构分为两个半跨,分别在河流两岸利用地形或简单支架现浇或预制装配半拱,然后利用一些机具设备和动力装置将其两半跨拱体转动至桥轴线位置(或设计标高)合龙成拱。它的关键技术问题是转动设备与转动能力,施工过程中的结构稳定和强度保证,结构的合龙与体系的转换。
转体施工法与传统施工方法想比,具有的优点:
(1)施工所需要的机具设备少、工艺简单,操作安全;
(2)结构合理,受力明确,力学性能好;
(3)能较好地克服在高山峡谷、水深流急或经常通航的河道上架设大跨度构造物的困难,尤其是对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥,其优势更加明显;
(4)施工速度快,造价低,节约投资。在同等条件下,拱桥采用转体法与传统的悬吊拼装法、衍架伸臂法,搭架法相比,经济效益和社会效益十分明显,如用转体法修建的湖南资兴市游垅桥,与应悬吊拼装法和搭架法相比,造价降低了11.5%~12.4%。
2. 平面转体法的适用范围及特点
平面转体法适用于深谷、河岸较陡峭、预制场地狭窄或无法采用现浇或吊装的施工现场。在桥墩台的上、下游两侧利用山坡地形的拱脚向河岸方向与桥轴线形成一定角度塔设拱架,在拱架上现浇拱(肋)箱或组拼箱段以完成二分之一跨拱,其拱顶高程与设计高程相等(应设置预留高度),利用转动体系,将两岸拱箱相继旋转合拢就位,要使得拱箱稳定旋转就位,拱箱的平衡是平转法的关键。
图1为主拱圈正处在平面旋转过程中的示意图。这种施工方法特点是:将主拱圈分为两个半跨,分别在两岸利用地形作简单支架(或土牛拱胎),现浇或者拼装拱肋,再安装拱肋间横向联系(横隔板、横系梁等),把扣索的一端锚固在拱肋的端部(靠拱顶)附近,经引桥桥墩延伸至埋入岩体内的锚锭中,最后用液压千斤顶收紧扣索,使拱肋脱模,借助环形滑道和手摇卷扬机牵引,慢速地将拱肋转体180°(或小于180°),最后再进行主拱圈合龙段和拱上建筑的施工。
图1 平面转体施工示意图
3. 转体施工的平衡方法
3.1 有平衡重转体。
拱箱(肋)在平转中是利用扣索,悬扣于桥台上,在桥台后(或拱体的另一端)要加平衡重,用以平衡拱箱(肋)的重力,以达到平稳转体,平衡重一般是通过计算利用桥台圬工或在桥台配置一定重力(条块石或其它重物),待拱箱(肋)合龙,转动体系封闭后在拆除配重。有平衡重转体施工的特点是转体质量大,施工的关键是转体。要把数百吨中的转动体系顺利稳妥地装到设计位置,主要依靠两项措施实现:正确的转体设计;制作灵活口靠的转体装置,并布设牵引驱动系统。目前国内采用的转动体系装置的一般构造如图2:
图2 四氟滑板环道转体
3.2 无平衡重转体。
由锚锭、尾管、水平撑、锚梁、斜锚索组成的锚固体系来取代转体所需要的平衡重,这种转体方法不需利用(或少利用)墩、台圬工或配重。
与有平衡重转体施工相比,无平衡重施工转体是把有平衡重转体施工中的拱圈扣索拉力锚在两岸岩体中,从而节省了庞大的平衡重。锚锭拉力是由尾索预加应力传给引桥桥面板(或平撑、斜撑),以压力的形式储备。桥面板的压力随着拱桥转体的角度变化而变化,当转体到位是达到最小。这样一来,不仅使质量可大大减轻,而且设备简单,施工工艺得到简化;虽然施工所需钢材略有增加,但全桥圬工数量大为减少。无平衡重转体施工需要有一个强大牢固的锚锭,因此宜在山区地质条件好或跨越深谷急流处建造大跨桥梁时选用。根据桥位两岸地形,无平衡重转体可以把半跨拱圈分为上、下游两个部件,同步对称转体;或在上、下游分别在不对称的位置上预制,转体时先转到对称位置,再对称同步转体、以使扣索产生的横向力互相平衡;或直接做成半跨拱体(桥全宽),一次转体合龙。
无平衡重转体的一般构造如图3所示:
图3 无平衡重转体构造示意图
无平衡重转体施工的主要内容和施工工艺如下:
(1)转动体系施工:安装下转轴,转盘及浇注下环道;浇注转盘混凝土;安装拱绞、浇注绞脚混凝土;拼装拱体;设置必要的支架、模板,设置立柱;安装扣索;安装锚梁,上转轴,轴套,环套。
(2)锚锭系统施工:制作桥轴线上的开口地锚;设置斜向洞锚;安装轴向、斜向平撑;尾索张拉;扣索张拉。
(3)转体施工:正式转体前,应再次对拱体各部分进行系统、全面的检查,检查通过后方可转体。
(4)合龙卸扣施工:拱顶合龙后的高差,通过张紧扣索提升拱顶、放松扣索降低拱顶来调整到设计位置。
4. 结论
转体施工法是一套比较成熟的桥梁施工方法,随着新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用,该方法具有安全可靠、操作简单、实施快速、造价低的特点,在桥梁建设中将发挥越来越大的作用,产生越来越好的经济效益与社会效益。
参考文献
[1] 邵旭东•桥梁工程•武汉:武汉理工大学出版社,2002.
[2] 黄绳武•桥梁施工及组织管理•北京:人民交通出版社,1999.
[3] 桂业昆,邱式中•桥梁施工专项技术手册•北京:人民交通出版社2005.
[文章编号]1006-7619(2010)08-17-738
[作者简介] 万忠华(1978.7-),男,大学本科,助理工程师,从事公路施工与管理工作。