桥梁转体施工技术探讨

韩 旭 华

(太原市市政公用工程质量监督站，山西 太原 030000)

0 引言

在我国桥梁建设中，桥梁转体技术从20世纪70年代的简单平转技术起步，一直到20世纪90年代得到了快速发展，随着技术的不断成熟和发展，其应用的范围也越来越广。在转体桥梁的施工方式发展了不同的转体方式，包含平面转体法、竖向转体法、平竖结合转体法等；在桥梁的类型方面几乎包含了所有的桥梁类型，包含梁桥、拱桥、斜拉桥和高架桥等；在桥梁的功能方面几乎包含了所有的桥梁种类，包含公路桥梁、铁路桥梁和公铁两用桥梁等；并且转体桥梁在转体重量、转体跨度等都得到很大的提高。目前桥梁转体技术在我国市政工程中得到了广泛的应用，特别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。早期的桥梁转体技术以工程技术经验为主，但是缺乏理论支持和指导。随着科学技术的发展，2016年颁布的《桥梁水平转体法施工技术规程》为桥梁转体技术提供理论和技术支持，因此对桥梁转体技术的探讨就非常重要。

1 桥梁转体施工基本方法

1.1 施工原理

桥梁转体施工的施工原理就像挖掘机的铲臂一样可以随意旋转，首先在非设计的单孔桥的桥台或多孔桥的桥墩上分别预制一个转动轴心，桥梁通过轴线桥位(转动轴心)分为上侧整体旋转部件(预先组装或浇筑好构件)和下侧固定桥墩和基础，上侧整体旋转部件可以在平整场地或者工厂内预制完成。然后桥梁通过动力转体设备，将上侧整体旋转部件根据一定的旋转角度转体就位的一种施工方法。这种施工方法对交通和环境不会造成影响，特别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，可以避免高空作业和交通堵塞的风险。

针对桥梁转体施工的施工原理，其主要的施工工艺的特点为：第一，桥梁转体施工方法常应用于跨径较大的钢筋混凝土桥梁(单孔或多孔)。并且基于其施工原理，非常适用于跨越深谷、穿越河流、城市干道和环境保护区等受限制于地质和环境的施工场地。第二，桥梁转体施工方法仅靠结构自身旋转就位，转体工艺简单，施工机械简单，只需要绞盘和滑轮等简单机械就可以短时间实现转体，避免大型吊装设备的使用，具有高效性、安全性和稳定性。第三，转体桥梁属于整体预制部件，其在结构强度和力学稳定性方面表现出更好优势，预制桥梁的承载力更大，同时可以节省大量的脚手架材料和搭建桥梁的附加材料。第四，桥梁转体施工方法简单，易于操作，受外界环境影响相对较小，易于推广。桥梁转体施工方法根据转向的不同可分为平面转体施工法、竖向转体施工法和平竖结合转体施工法三种方法，其中平面转体施工法是应用最广的方法并且有无配重以及转动角度又可以细分。

1.2 平面转体法

平面转体法主要是通过在墩处设置转动体系完成水平方向的旋转，该法分为平衡转动体转体施工和非平衡转动体转体施工。平衡转动体转体施工为转体结构的重心基本落在转动球铰中心。平衡转动体转体施工一种是通过桥梁自身的重量平均分配重量，一种是通过附加配重实现平衡。非平衡转动体转体施工利用锚固体系形成平衡体系，不需要计算配重重量，只需计算锚固体系的承受载荷大小，节省平衡计算工作量。平面转体施工法适用于桥梁两侧有足够空间进行半跨的施工情况，是应用最广的方法。

1.3 竖向转体法

竖向转体法是通过牵引系统、桥台、塔索、拉索将附着地面制作的桥梁结构绕墩处设置转动体系转至规划高度的一种施工方法。竖向转体法的拉索在脱架时的水平角最小，此时受到的竖向拉力最小，水平拉力最大。为使竖向转体的脱架顺利，有时需要在拉索提升点安装助升千斤顶。竖向转体法根据转动角度分为负角度竖向转体法和正角度竖向转体法。负角度竖向转体法是在桥墩处向上完成主梁或部分结构，然后向下转向直到设计位置；正角度竖向转体法在桥墩处向下完成主梁或部分结构，然后向上转向直到设计位置。

1.4 平竖结合转体法

平竖结合转体法主要是综合了平面转体法和竖向转体法的施工方法，桥梁转体工程一般无法使用平面转体法和竖向转体法一次成功。因此需要将两者综合，实现桥梁转体。

2 桥梁转体施工关键技术

2.1 转体施工准备

桥梁转体施工的核心部件就是转动球铰，因此，确认转动球铰的载荷和摩擦系数以及安装转动球铰是转体施工前最重要的工作。在桥梁转体施工前需要对桥梁进行称重，确定转动球铰的承受载荷，计算整体结构的纵向不平衡力矩、偏心距和球铰摩阻力矩及摩擦系数，最终确定配重方案，对配置好的转动球铰进行试转，达到施工条件要求。

2.2 转动体系的布置

桥梁转体施工的转动体系包括牵引助推系统、制动系统、微调系统和观测系统等。牵引助推系统一般采用全动液压结构，通过塔索或拉索与桥台桥墩相连。制动系统主要是防止桥梁在转体过程中出现过度旋转，可以有效控制桥梁的转动幅度。当桥梁转动到大致的规定位置后，需要使用微调系统进行微调，微调系统包括水平微调及竖直微调，最终实现桥梁的精准对接。观测系统通过在桥梁转体上布置测试点和监控点，通过数据和实时录像对转体过程进行跟踪观测，并及时的根据观测情况调节转体状态，为转体提供数据支持。对于中线观测控制通常采用经纬仪，对于水平测量控制通常采用水平仪。

2.3 球铰的设计与施工

转动球铰是实现桥梁转体施工的核心部件，常用的球铰材料选用混凝土和钢材，随着科技的发展，一些新型转动球铰也开始被使用，如钢纤维混凝土球铰等。对于混凝土球铰，形式为下凸上凹，施工容易，价格便宜，但是摩擦系数偏大，强度偏小。混凝土的表面精度需要现场打磨，比较耗时，容易受到模板和浇筑的影响。对于钢材球铰，形式为上凸下凹，摩擦系数偏小，强度偏大，但是价格高昂。钢材球铰制作简单，只需要在工厂制作，比较方便。

3 结语

桥梁转体施工在我国的桥梁工程中占有极为重要的地位。本文从桥梁转体的施工原理和三种转体法出发，详细介绍了桥梁转体施工的关键技术，包括转体施工准备、转动体系的布置和球铰的设计与施工的技术特点。桥梁转体施工对于保证桥梁工程项目的顺利实施具有显著意义。