桥梁转体施工方法及应用(一)
1.0概述
桥梁转体施工是指桥梁结构在非设计轴线位置制作(浇筑或拼接),然后旋转就位的一种施工方法。它可以将在障碍物空上的操作转化为在岸边或近地面的操作。根据桥梁结构的旋转方向,可分为垂直旋转施工法、水平旋转施工法(简称垂直旋转法和水平旋转法)和水平旋转与垂直旋转相结合的方法,其中水平旋转法应用最为广泛。
与传统施工方法相比,桥梁转体施工方法具有以下优点:
(1)施工所需机具设备少,工艺简单,操作安全。
(2)结构合理,受力明确,力学性能好。
(3)转体法可以较好地克服在高山峡谷、水深湍急的河流或通航频繁的地方架设大跨度结构的困难,尤其适用于交通繁忙的城市立交桥和铁路立交桥的建设,其优势更加明显。
(4)建设速度快,成本低,节省投资。在同等条件下,与传统的悬拼法、桁架臂延伸法和架设法相比,拱桥转体法具有显著的经济效益和社会效益。例如,转体法施工的湖南省资兴市游龙大桥,与悬拼法和架设法相比,造价降低了11.5 ~ 17.4%。
2.0转体施工方法的关键技术
转体施工方法的关键技术问题是旋转设备和旋转能力、施工过程中的结构稳定性和强度保证、结构合拢和体系转换。
2.1竖转体法
竖转体法主要用于肋拱桥。拱肋一般在较低位置浇筑或组装,然后拉起至设计位置再合拢。
垂直旋转系统一般由牵引系统、索塔和缆绳组成。当竖向索力脱离框架时,索的水平角最小,竖向分力也最小。而且拱肋要实现从多跨支撑到扣支点铰支和索支的过渡,结构本身的变形和应力转换要在拆模时完成。为了使垂直旋转平稳地离开机架,有时需要在提升索点安装千斤顶。
设计垂直旋转施工方案时,应合理安排垂直旋转系统。索塔高、支座高(拼装位置高)时,水平交角也大,离架提升力相对较小,但索塔和拼装支座受力(尤其是压力稳定性问题)也大,材料消耗也大;反之亦然,达拉斯到观众席在竖向旋转过程中,索塔和拱肋的受力,尤其是风力,都要考虑。
在施工工艺上,竖铰、索鞍及牵引动力装置、索塔、锚固系统的施工安装精度是保证竖转质量、顺利、安全的关键。国内拱桥基本都是无铰拱,竖铰是临时建筑结构。因此,应综合考虑竖铰的结构和精度,以满足施工要求并降低成本。跨度较小时,可采用螺栓式,跨度较大时,可采用滚轮式。当缆索牵引系统跨度较小时,可用绞车牵引;当跨度大、牵引力大、牵引索多时,应采用千斤顶液压同步系统。
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