杜嘉俊中铁十七局桥梁转体法施工技术创新与展望20111219

桥梁梁转转体体法法施施工工技技术术创创新新与与展展望望杜嘉嘉俊俊中铁铁十十七七局局集集团团有有限限公公司司目录录1前言言2水平平转转体体系系统统创创新新3转体体平平衡衡检检测测方方法法创创新新4典型型桥桥梁梁转转体体实实例例5结束束语语1前言言桥梁梁转转体体法法施施工工———指在在偏偏离离设设计计位位置置将将桥桥梁梁浇浇筑筑或或拼拼装装成成形形，然后后借借助助动动力力将将桥桥梁梁转转动动就就位位的的一一种种施施工工方方法法。。根据据转转动动平平面面的的不不同同，，分分为为水水平平转转体体法法和和竖竖直直转转体体法法；根据据转动动体体支承承的形式式，，分分为为单单点点支支承承和和双双点点支支承承。1前言言外国国桥桥梁梁转转体体法法施施工工始始于于上上世世纪纪四四十十年年代代。大陆陆于1977年3月在在四四川川遂遂宁宁首首次次采采用用水水平平转转体体法法建建成成了70m跨径径箱箱肋肋拱拱桥桥。上个个世世纪纪，，山山区区公公路路桥桥梁梁采采用用转转体体法法施施工工的的较较多多。。本世世纪纪，，铁铁路路、、市市政政桥桥梁梁也也陆陆续续采采用用转转体体法法施施工工，，从从而而使使桥桥梁梁转转体体法法特特别别是是水水平平转转体体法法经经历历了了一一个个快快速速发发展展的的时时期期。。据不不完完全全统统计计，，目目前前大大陆陆采采用用转转体体法法施施工工的的桥桥梁梁已已有有数数百百座座。。2水平平转转体体系系统统创创新新承重重系系统统桥梁梁水水平平转转体体体体系系———转动动系系统统平衡衡保保险险系系统统2水平平转转体体系系统统创创新新上个个世世纪纪，，大大陆陆桥桥梁梁采采用用转体体法施施工工工工艺艺至至今今，，承承重重系系统统的结结构构形形式式大体体上上经历历了了钢钢轴轴一一环环道道、、钢钢管管混混凝凝土土轴轴一一钢钢滚滚轮轮、钢筋筋混混凝凝土土球球铰铰一一支支撑撑脚脚及钢钢管管混混凝凝土土轴轴—钢筋筋混混凝凝土土球球铰铰四四个阶阶段段。本世世纪纪，，承承重重系系统统以以钢钢结结构构为为主主，，出出现现了了钢钢球球铰铰、、钢钢平平板板铰铰和和组组合合铰铰。。结结构构以以工工厂厂加加工工为为主主，，施施工工工工艺艺日日趋趋简简单单，，转转动动体体重重量量剧剧增增，，转转体体更更加加灵灵活活。。b钢管管混凝凝土土轴—钢滚滚轮轮组组合合a钢轴轴—环道道组组合合c混凝凝土土球球铰铰—支撑撑脚脚组组合合d钢管管混混凝凝土土轴轴—混凝凝土土球球铰铰图1二十十世世纪纪承承重重系系统统结构构示示意意图图2水平平转转体体系系统统创创新新2水平平转转体体系系统统创创新新上个个世世纪纪，，桥桥梁梁转转动动体体的的重重量量一一般般为为几几百百至至几几千千吨吨，，转转体体阻阻力力相相对对较较小小，，转转动动系系统统多采采用用倒倒链链和和普普遍遍千千斤斤顶顶。随着着转转动动体体重重量量的的剧剧增增，，倒倒链链和和普普通通千千斤斤顶顶的的动动力力不不能能满满足足要要求求，，最最初初主主要要用用于于竖竖向向提提升升的的大大吨吨位位连续续张张拉拉千千斤斤顶顶被创创造造性性地地用用于于大大吨吨位位桥梁梁的平转转，，同时时还实现现了了近近距距离离桥梁梁的双幅幅同同步步平转转。2水平平转转体体系系统统创创新新平衡衡保保险险系系统统一一般般由由撑撑脚脚、、环环道道和和保保险险柱柱组组成成。。在早早期期以以拱拱桥桥为为主主的的转转体体法法施施工工过过程程中中，，由由于于转转动动体体自自身身平平衡衡难难以以准准确确控控制制，，有有时时出出现现撑撑脚脚顶顶住住环环道道或或者者保保险险柱柱顶顶住住上上转转盘盘的的现现象象，，平平衡衡保保险险系系统统在在发发挥挥作作用用地地同同时时，，转转体体开开始始遭遭遇遇麻麻烦烦。。如何何预预先先准准确确检检查查出出转转动动体体的的平平衡衡性性能能、、确确保保顺顺利利转转体体的的问问题题，，在在本本世世纪纪初初通通过过采采用用称称重重试试验验方方法法，，得得到到有有效效解解决决。。2.1.1钢球球铰铰钢球球铰铰和和混混凝凝土土球球铰铰一一样样，，同同属属单单点点支支承承结结构构，，承承受受全全部部转转体体重重量量，，具具有有承承载载力力大大、、加加工工精精度度高高、、安安装装简简便便、、转转动动灵灵活活等等优优点点。。钢球球铰铰一一般般由由下下球球铰铰、、上上球球铰铰和和转转轴轴组组成成。。上上、、下下球球铰铰在在工工厂厂用用钢钢板板精精加加工工而而成成，，运运到到现现场场后后，，在在钢钢支支架架上上安安装装定定位位。。钢钢球球铰铰凹凹面面向向下下，，接接触触面面镶镶嵌嵌聚聚四四氟氟乙乙烯烯滑滑块块，，并并填填充充润润滑滑剂剂，，以以减减少少转转动动摩摩擦擦阻阻力力。。图2钢球球铰铰结结构构示示意意图图2.1承重重系系统统钢球球铰铰工工厂厂加加工工钢球球铰铰现现场场安安装装2.1.1钢球球铰铰2.1.2钢平平板板铰铰钢平平板板铰铰与与混混凝凝土土球球铰铰、、钢钢球球铰铰同同属属单单点点支支承承，，承承受受全全部部转转体体重重量量，，具具有有受受力力明明确确、、承承载载力力大大、、易易于于加加工工、、安安装装简简便便、、转转动动灵灵活活等等优优点点。。钢平板铰由由上钢板、、下钢板和和转轴组成成，上下钢钢板之间铺铺设不锈钢钢板或镶嵌嵌聚四氟乙乙烯滑块，，并填充润润滑剂，以以减少转动动摩擦阻力力。图3钢平板铰结结构示意图图2.1.2钢平板铰2003年8月，赣龙铁路吊吊钟岩大桥桥140m上承式劲性性钢管骨架架钢筋混凝凝土提篮拱拱在4台10t倒链拽拉下下分别平转转180°、81°合拢。承重系统采采用Φ4m钢平板铰，岸两侧半半跨转动体体各重3012t。2.1.2钢平板铰2004年8月，重8498t的贵州崇遵遵高速公路路鞍山大桥桥跨黔渝铁铁路2×51.5mT型刚构采用用Φ3.02m钢平板铰，平转45°后合拢。2.1.2钢平板铰2005年9月转体的黑黑龙江绥芬芬河市新华华街西延伸伸线2×100m独塔单索面面斜拉桥采采用Φ4m钢平板铰，转动体长长196m、重14000t，是大陆迄今为止转转动体最长长的斜拉桥桥。2.1.3组合铰由转轴、上上钢板、下下钢板、环道及撑脚组成成，上下钢钢板之间以以及撑脚与与滑道之间间均镶嵌聚四氟氟乙烯滑块块、填充润润滑剂，以以减少转动动摩擦阻力力。介于单点支支承和双点点支承之间间，转体重重量以撑脚脚承受为主主，转轴四四周上下钢钢板承受为为辅，受力力较为复杂杂，但承载载力大、稳稳定性高。。图4组合铰结构构示意图2.1.3组合铰2000年6月建成通车车的广州丫髻沙大桥桥采用(76+360+76)m连续自锚中中承式钢管管混凝土系系杆拱跨越越珠江，江江两岸半跨跨主拱肋卧卧拼竖转之之后连同边边跨拱肋一一并分别平平转92°、117°合拢。承重系统即即采用组合铰，由Φ300mm转轴、Φ2m上下钢板、、Φ33m××1.1m环道以及14对撑脚组成成。转动体体长258.7m、宽39.4m、高86.3m，重量13685t。转体重量，撑脚承受约2/3，转轴四周周上下钢板板承受约1/3。图5丫髻沙大桥桥组合铰结构构图2.1.3组合铰丫髻沙大桥桥平转过程中中2.1.3组合铰2006年1月，广东佛佛山东平大桥(43.5+95.5+300+95.5+43.5)m连续梁-自锚式钢箱箱拱采用与与丫髻沙大大桥类似的的组合铰，两岸分别转转动体平转104.6°、180°后合拢，转转动体重14800t。一、竖转过过程中二、平转过过程中2.2转动系统转动系统一般由由钢绞线、、反力座、、穿心式张张拉千斤顶顶、液压泵泵站和控制制台组成。。转体时，千千斤顶对称称布置在下下转盘两侧侧的反力座座后方，通通过拽拉一一端锚固在在上转盘中中的钢绞线线，使桥梁梁匀速、平平稳转动。。图6转动系统平平面布置示示意图2.2转动系统穿心式千斤顶液压泵站主控台3转体平衡检检测方法创创新中国铁道科科学研究院院于2003年结合北京京五环石景景山(45+65+95+40)m连续独塔单单索面预应应力混凝土土部分斜拉拉桥14000t转体施工，，率先进行行了不平衡衡重称重试试验研究。通过称重试试验，可以以计算得到转转动体的不平衡力矩矩、偏心距、摩擦阻力及静摩擦系数数，从而确定定转体作业业所需动力力大小以及及是否需要要配重。3转体平衡检检测方法创创新3转体平衡检检测方法创创新图7桥梁转动称称重试验受受力示意图图4典型桥梁转转体实例上个世纪，桥梁梁转体法施施工多用于于山区跨河河越谷公路桥梁施工，，桥型以拱拱桥居多，，另有少量量的刚构桥桥和极少量量的斜拉桥桥、钢桁梁梁桥。本世纪近十余年以以来，桥梁梁转体法施施工呈现桥桥型多、转转体重量大大、跨铁路路和高速公公路桥梁应应用多、由由中西部山山区向东部部平原推广广等特点，，涌现出一一批典型工工程。4.1刚构桥在刚构桥中中，T型刚构桥因因自平衡性性能强、便便于支架现现浇或悬灌灌等特点，，目前在大陆桥梁转体法法施工中占占有很高比比例，并且且转体重量量超过万吨吨。4.1刚构桥2004年6月，贵州崇崇遵高速公公路楚米大大桥采用连连续张拉千千斤顶，首首次实现了了2座2×51.5mT型刚构双幅同步平转跨越黔渝铁铁路。一、转体前前二、转体后后4.1刚构桥2008年7月，郑西铁铁路客运专专线洛河特特大桥跨二二广高速公公路(48+80+48)mV型墩连续刚刚构成功转转体，两侧侧的2×39mV型刚构转体体重量约3800t、转角57°，成为首座平转施工的铁路路V型刚构桥。一、支架现现浇二、转体系系统布置三、先后转转体二、转体就就位4.1刚构桥2010年1月，河北保保阜高速公公路跨京广广铁路及107国道立交桥桥2×80mT型刚构转体体到位，转转动体重14400t、长128m，成为转动体最长长的T型刚构。4.1刚构桥2010年6月，河北磁县跨京广铁路、107国道立交桥转体体成功，2×55mT型刚构重量量为15300t，创转体T型刚构重量量之最。4.1刚构桥2010年10月，高度48m的山西阳泉至至盂县高速速公路桃河河大桥跨石石太铁路2×50mT型刚构转体就位，创转体T型刚构高度度之最。4.2斜拉桥1980年10月，四川金川县县(71+40)m独塔斜拉桥桥(曾达桥)首次采用转体法施工工，之后很长长一段时期期没有应用用。1997年，大秦铁铁路秦皇岛岛疏解区大里营斜拉拉桥成为大陆首座采用水平转体法施工工的铁路斜斜拉桥。进入二十一一世纪，采采用转体法法施工的斜斜拉桥日益益增多，转转体重量多多超过万吨吨。4.2斜拉桥2000年7月，黑龙江江省哈尔滨滨市跨金水水河(140+60)m无背索钢斜斜塔斜拉桥桥(太阳桥)倒Y形索塔的双双塔柱长35.8m，重314.4t，卧拼成形形后，采用用履带吊车车竖转60°就位，成为为大陆首座采采用部分竖竖直转体法法的斜拉桥桥。4.2斜拉桥2008年3月，西安市市浐灞河（145+48+42）m拱门式斜塔塔斜拉桥重重1621t的斜塔竖转转75°就位，已成成为西安浐灞生态区中的的一座景观观桥，为2011年第41届世界博览览会的圆满满召开增添添了风采。。4.2斜拉桥2008年7月，北京西西六环跨丰丰沙铁路(56+100+70+37)m子母塔单索索面预应力力混凝土斜斜拉桥的母母塔及前后后跨(92m+90m)长的箱梁在在支架上分分段现浇后后，在墩顶平转40°就位，转体重15000t，成为世界上首座座在墩顶转转体就位的的斜拉桥。4.2斜拉桥2010年1月，郑州市市中心区横横跨京广、、陇海铁路路11股道的(106+248+106)m双塔单索面面斜拉桥平平转60.4°°就位，转动动体长120m、重17100t，是目前大陆转体重量最最大的斜拉拉桥。4.3预应力混凝凝土连续梁梁大陆较早采用转转体法施工工的公路预预应力混凝凝土连续梁梁桥有2003月5月转体就位位的G312改道线跨沪沪宁高速公公路(40+70+40)m连续梁，该该桥在高速速公路两侧侧支架分段段现浇成2座2×33.5m“T构”后转体，重重量5400t、转角90°。“十一五”期间，哈达铁路客运专专线、京沪高速铁路、、京石铁路客运专专线、集包铁路第二双双线、南广铁路客运专专线、盘营铁路客运专专线等部分分铁路预应应力混凝土土连续梁陆陆续采用了了转体法施施工。4.3预应力混凝凝土连续桥桥2010年9月，集包铁路第第二双线霸霸王河1号大桥跨京京包铁路(60+100+60)m连续梁转体就位。。合拢段首次次采用与梁体外形形一致的高高强度钢壳壳作为外模模，大大降低了了跨电气化化铁路桥梁梁转体就位位后的施工工风险。一、转体前前二、转体后后4.3预应力混凝凝土连续桥桥2011年4月，南广铁路客客运专线独独屋大桥跨跨黎湛铁路路(60+100+60)m连续梁转体就位。。首次采用普普通千斤顶顶实现连续续转体。一、转体前前三、转体后后二、普通千千斤顶4.3预应力混凝凝土连续桥桥2010年8月，京石铁路客客运专线滹滹沱河大桥桥跨京广铁铁路柳辛庄庄车站(80+128+80)m连续梁转体就位，转动体长长126m、重12000t，成为转体跨径和和重量最大大的铁路预预应力混凝凝土连续梁。4.3预应力混凝凝土连续桥桥2010年10月，山西长平高高速公路微微子大桥跨跨邯长铁路路(72+120+72)m连续梁转体就位，转动体长长118m、重12300t，成为转体跨径和和重量最大大的公路预预应力混凝凝土连续梁。4.3预应力混凝凝土连续桥桥在建即将转转体的跨度度最大、重重量最重的的公路预应应力混凝土土连续梁——江西共安大大桥，主桥桥跨径(70+125+70)m，转动体长长123m、重量14510t。4.4连续钢箱梁梁2009年4月，石家庄庄市和平路路跨京广、、石德及石石太铁路立交桥(47+54)m跨连续钢箱箱梁成功实实现了墩顶顶平转，转转体重量1780t、转角86°。一、转体前前二、转体后后4.5简支钢桁梁梁集包铁路第第二双线古古城湾特大大桥跨京包包铁路132m双线简支钢钢桁梁采用用双点支撑撑、无平衡衡重转体就就位，转角角15°，重量2461t，是目前大陆转体法施工工跨度最大大的铁路双双线简支钢钢桁梁。4.5简支钢桁梁梁一、支架拼拼装二、后支承承点三、转体过过程中四、转体后后4.6拱桥2002年9月通车的水水柏铁路北盘江大桥桥主桥为236m上承式钢管管混凝土拱拱桥，江两两岸半跨拱拱肋借助Φ3.5m钢球铰平转转就位，重重10230t，是大陆首座转体法法施工的铁铁路拱桥，也是当时时世界上转转体法施工工的最大跨跨、有推力力铁路拱桥桥。4.6拱桥2007年9月，贵州务务彭公路珍珠大桥以120m钢筋混凝土土箱形拱跨跨越垂直落落差达110m的陡峭洋岗岗河谷时，，两岸的半半跨61.4m长箱形拱肋肋竖向逐节现现浇成形后，竖竖转72°合拢，一改改大陆转体拱桥大大多卧拼竖竖转的常规规方法，拓拓宽了拱桥桥转体思路路。4.6拱桥2010年5月，沪杭铁铁路客运专专线跨沪杭杭高速公路路(88+160+88)m连续自锚上上承式箱形形拱组合桥桥平转合拢拢，单侧转转动体长160m、重16800t，成为大陆转体法施工工跨度和重重量最大的的铁路拱桥桥。4.6拱桥2010年6月，京沪高高速铁路跨跨京开高速速公路(32+108+32)m连续中承式式钢箱混凝凝土拱在公公路两侧支支架上拼装装后，同步步平转81°、99°合拢，成为为京沪高速铁铁路进出北京的标志性桥桥梁。4.6拱桥4.6拱桥目前，在建建待转的云云南大瑞铁铁路澜沧江大桥桥以342m上承式劲性性钢管骨架钢筋混混凝土箱形形提篮拱跨跨越小湾水水电站水库库，受地形形限制，两两岸半跨劲劲性钢管骨架拱肋均均分成2段依附山势势分别在支支架上拼装装成形，然然后分别二次竖转合拢。该桥的规模模远远超过过同样采用用二次竖转转施工方法法的2006年建成、主主跨220m的西班牙艾尔卡塔大大桥，将极大地地提高大陆桥梁竖转法法施工技术术水平。4.6拱桥澜沧江大桥桥钢管拱肋二次竖转示示意图一、支架拼拼装钢管拱拱肋二、钢管拱拱肋一次竖竖转三、钢管拱拱肋二次竖竖转4.6拱桥艾尔卡塔大大桥拱肋二次竖转示示意图5展望纵观本世纪纪桥梁建设历程，大陆采用转转体法施工工的桥梁数数量已居世界之首。尽管管如此，仍仍有一些问问题有待解解决：⑴近年来平转转法施工的的桥梁大都都采用钢球球铰，球铰铰连同定位位支架、环环道、撑脚脚等用钢量量很大，再再加上钢球球铰加工需需特殊设备备，只有极极少数专业业厂家可以以承担，费费用昂贵，，不利于在在经济相对对落后的地地区推广，，今后应该该注重投资资效益，针针对不同转转体重量，，适当采用用造价较低低的钢平板板铰或混凝凝土球铰以以降低工程程成本。5展望⑵大部分桥梁梁平面转体体法施工时时的平衡保保险系统采采用上转盘盘撑脚加下下转盘