桥梁转体施工.ppt

拱桥转体施工 一转体施工的定义及特点 转体施工是将拱圈或整个上部结构分成两个半跨 分别在河的两岸利用地形或简单支架灌筑或预制装配成半拱 然后 利用动力装置将两半拱转动至桥轴线位置上或设计标高合拢成拱转体施工法可减少大量的高空作业 施工安全 并可大幅度的减少对桥下交通的干挠 转体施工法可按转动方向分为三大类 竖向转体 平面转体和平竖结合转体三种 平转法 1979年我国四川省首创成功 二转体施工基本方法 1平衡转动体系转体施工的基本方法将拱圈分为两个半跨 分别在两岸利用地形做简单支架预制拱箱 或拼成桁架 利用结构本身及结构用钢组成扣锚体系 张拉扣索使拱箱 或主桁 脱架 拱箱 或主桁 平衡重 转盘上板及扣索组成转动体系 其重心通过转轴中心 借助于预先设置的具有摩阻系数很小的环形滑道 用卷扬机 或千斤顶 牵引 将拱箱转至河中心桥轴线就位合拢 2无平衡重转体施工的基本方法 无平衡重转体施工工艺 具有三大体系 即锚固体系 转动体系及位控体系锚固体系锚固体系由锚碇 尾索 平撑 锚粱及立柱组成 锚碇设于引道及边坡岩层中 锚梁支承于立柱上 两个方向的平撑及尾索形成三角形稳定机构 使上转轴为一确定的固定点 拱箱转至任一角度 则锚固体系平衡拱箱扣索力 从而可省去平衡转动体系的庞大平衡圬工 转动体系转动体系由上转轴 下转盘 拱箱及扣索组成上转轴由埋于锚梁中的轴套 转轴和环套组成 扣索一端与环套相连 另一端与拱箱顶端连接 转轴轴套与环套间均可转动下转盘为一马蹄形钢环 马蹄形两端各有一走板 两个走板在固定的滑道上滑动 两走板上方各做一铰座 拱箱拱脚两侧各做一铰 支承于铰座上 马蹄转盘卡于下转轴外 下转盘与滑道 下转轴与环道之间均有摩阻系数很小的滑道材料 可以转动 位控体系 上转轴与下转抽间设有一偏心值e 扣素张拉到设计吨位 T 后 拱箱离架 扣索力 T 产生一个向外的分力 F 即形成一个向外自转的力矩 M Te 因此 必须在拱箱顶端用一缆风索将拱顶拉住 用一台卷扬机放缆风素 拱箱即可自动向外转体就位 缆风索完全控制了拱箱转体速度与位置 这就是位控体系 3竖向转体 为解决平原区宽坦河流上建桥及拱式馆堂建筑的需要 将拱体结构在地面上预制拼装 利用桥梁转体施工方法进行施工 就已建成的近100多座桥的资料用地形及简单塔架及锚碇提机系统 或采用吊机 将结构向上竖转到设计高程 完成主体结构施工 省去庞大的拱架 从而达到节约施工用材 大幅度地减少工程造价除此之外 还可采用滑模施工 竖直浇注主体结构 安装机锚系统 将结构向下竖转至设计高程 完成主体结构施工 亦可取得较好的技术经济效益 竖转法主要用于肋拱桥 拱肋通常在低位浇筑或拼装 然后向上拉升达到设计位置 再合拢 竖转体系一般由牵引系统 索塔 拉索组成 竖转的拉索索力在脱架时最大 因为此时拉索的水平角最小 产生的竖向分力也最小 而且拱肋要实现从多跨支承到铰支承和扣点处索支承的过渡 脱架时要完成结构自身的变形与受力的转化 为使竖转脱架顺利 有时需在提升索点安置助升千斤顶 竖转施工方案设计时 要合理安排竖转体系 索塔高 支架高 拼装位置高 则水平交角也大 脱架提升力也相对小 但索塔 拼装支架受力 特别是受压稳定问题 也大 材料用量也多 反之亦然 在竖转过程中 主要要考虑索塔的受力和拱肋的受力 尤其是风力的作用 在施工工艺上 竖转铰的构造与安装精度 索鞍与牵转动力装置 索塔和锚固系统是保证竖转质量 转动顺利和安全的关键所在 国内的拱桥基本上为无铰拱 竖转铰是施工临时构造 所以 竖转铰的结构与精度应综合考虑满足施工要求和降低造价 跨径较小时 可采用插销式 跨径较大时可采用滚轴 拉索的牵引系统当跨径较小时 可采用卷扬机牵引 跨径较大 要求牵引力较大 牵引索也较多时 则应采用千斤顶液压同步系统 三转体施工设计基本原则 因地制宜 充分利用地形 减少支架材料应用摩阻系数小的滑道材料及合理的转盘结构 用简单的设备将庞大的结构物整体安装到位充分利用结构本身及结构用钢作施工设施 节约施工用钢量施工阶段结构轻型化 双曲拱 箱形拱 选择简明的结构体系 尽可能利用结构的永久构件 少用临时构件 使施工阶段结构简单 受力明确 内力易于控制 确定转动体系安全转体施工的牵引系统尽可能利用桥梁已成基础做反力支承结构 以省去庞大的锚碇设施 平衡转动体系主要计算项目 转动体系重心计算由于半跨桥梁结构 半跨拱箱 桁架 刚架 斜拉桥等 恳臂较长 应利用交界墩 临时平衡圬工 转盘上板及边跨结构 将转动体系的重心调至转盘轴心位置 使转动体系处于完全平衡状态 转盘上的交界墩 或塔架 应力计算交界墩 或塔架 在转体过程中 既是平衡重也是体系的重要受力部件 其受力较为复杂 应充分利用平面或空间有限元程序进行应力分析 以保证转动体系的安全转盘上板是转动体系的主要基础其构造布置及受力状况 应全面认真设计分析 实践中上板开裂的情况时常发生 应子重视 半跨结构转体阶段的设计计算个跨结构在转体施工中处于悬臂状态 合拢后结构体系转换 以及合拢后逐步形成拱圈 或结构全截面 各施工阶段均应认真进行设计与计算分析 重要部位的设计与分析拱箱 或桁架 扣点 扣索 锚固点 拱脚铰 转轴等重要受力部位 应做局部应力分析与加强构造设计 转动牵引力的计算根据转体质量 摩阻材料及牵引设施布置 计算转动牵引力 并考虑足够的牵引力储备 转动体系的稳定计算根据不同结构 应作转动体系总体及重要杆件的稳定计算分析 以及整体的倾覆安全度的验算转动体系的抗风计算整体转动体系在不同地区 不同施工季节应具打不同的抗风标准 在设计选定的抗风等级状况下 结构应具有足够的抗风能力 并适当设置抗风设施 环道或走板的应力计算根据环道及中心支承 走板材料 通过分析计算 设计恰当的接触面积及承压应力 使转动顺利 四润滑材料的选择 转体施工常用的润滑材料为 黄油 二硫化钼 聚四氟乙烯 简称四氟 黄油四氟粉 体积比1 1 硅脂等黄油的摩阻系数为0 06左右 二硫化钼的摩阻系数为0 10左右 取构方便 价摩物美 一般中小跨径的桥梁采用钢筋混凝土磨心的中心支承转盘结构时较多地使用这两种润滑材料 转体质量一般在2000t以下硅脂作转盘滑润剂的桥不多 其摩阻系数在0 10以下 但由于稠度较稀 多数在加载或在转动过程中硅脂易碾出 使转动困难 选用时应慎重 聚四氟乙烯干岛走板及黄油四氟粉 其摩阻系数在0 03 0 06范用内 在大跨径 转体质量较大的重要桥梁转体施工中 为首选的润滑材料 四氟的特性 压力大 摩擦系数小 速度快 摩擦系数增大 因四氟右较大的蠕变 一般工作压力选为10MPa 滑移速度为0 2 0 5mm s由于四氟摩擦系数小 可特大型构造物移动安装就位 因此 有可能给拱桥施工提供又一种较为经济 安全的施工方法 五转盘构造 环道与中心支承相结合的转盘结构和中心支承转盘结构在桥跨径较大 转动体系重心较高的转体施工 宜采用环道与中心支承相结合的转盘结构 以确保整个转动体系的稳定 防止倾覆 其环道与转动体系悬臂长度之比一般为1 6或1 10 中 小跨径的桥转体施工多采用中心支承的转盘结构 转动体系的重心应较精确地调整到支承中心 以防止过大的倾覆力矩对转体造成危险 一般在环道上设有4 6个保险支墩 或临时设置4 6个千斤顶支点 其上放双层四氟板 以保证转动体系的重心的调整 中心支承转盘结构 由于摩阻力集中在中部 摩阻力力臂小 而转动牵引力力臂大 转动牵引力小 容易转动 且转盘加1 较易 费用极省 中 小跨径的桥采用较多 1环道与中心支承相结合的转盘结构 这种转盘结构是由轴心 中心支承及环形滑道组成 2 中心支承的转盘结构 为减小转体施工转动牵引力 在实践中将转动体系的重心较准确地调整到转动中心 整个转动体系的重量全部由直径为150 250cm 顶面为部分球形曲面的混凝土中心支承承受 混凝土中心支承顶的曲面上涂二硫化钼或黄油 黄油四氟粉 其上盖的内弧面吻合 并做实边 以控制水平位移 确保安全 在上 下转盘环道上均设4 6个保险墩 必要时可进行支垫 以保证安全 在环道上临时安装4个千斤顶 千斤顶上放双层四氟板 若转动体系重心偏移时 千斤顶受力 但仍可转动 六转体施工经验教训 桥梁转体施工P68 桥址 四川省巫山县主跨结构 122米钢筋混凝土箱形拱桥施工方法 无平衡重平面转体施工法 首次采用 箱拱预制 右岸半跨是全宽一次预制 左岸半跨分成单箱分别在上 下游预制 不对称转体到对称转体再合拢 巫山龙门桥 桥址 广州东南西环高速公路西环线上跨越珠江主航道主跨跨径组合 76 360 76 m 全桥总长1084米 桥下净高 34米设计荷载 汽 超20 挂车 120级 8级地震设防主拱矢跨比 1 4 5桥跨结构 三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥钢管混凝土的主拱 劲性钢骨架外包混凝土的边拱肋 高强度钢绞线构成的系杆 主拱肋截面 8 79x3 45m 4 75mx3 45m拱座尺寸 长20米 宽10 5米 高9 888米承台尺寸 52 95mx36 5mx5m桩基 9 墩 54 95mx26mx5m桩基 10 墩 施工方法 岸上立架拼装拱肋 然后竖转加平转 合拢成拱 随着施工加载顺序逐步张拉系杆中的预应力束 以平衡主拱所产生的水平推力 最终形成对拱座基础只有较小水平推力的拱桥 使拱座相应变得轻巧 主要工程量 主桥桩基础 3 0 1 5 1727m3 92根主墩承台混凝土 14388m3拱座混凝土 4632m3上部钢结构 7498t其它结构钢材 3135t上构 桥面系及其它结构混凝