大跨度大吨位T型刚构转体控制技术.docx

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大跨度大吨位T型刚构转体控制技术

大跨度大吨位T型刚构转体控制技术

5大跨度大吨位T型刚构转体控制技术

京广铁路是国内铁路主干线之一，铁路运输繁忙，平均约5分钟就有一辆列车通过，且在桥梁转体区域存在大量接触网，其立柱横梁距离转体梁梁底的距离最小为80cm，梁悬臂较长后造成挠度比较大，因此梁体的线型控制极为关键。

另外，如能避免在既有线上方施工则可最大限度的减小施工风险。

因此，余家湾上行特大桥T型刚构转体桥采用自平衡平面转体施工，中间不设合拢段，一次转体到位，转体梁段直接落于边墩支座上，以避免上部结构施工对既有线行车安全的影响。

5.1转动系统设计与安装

5.1.1转动系统设计

转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。

下转盘设置于下承台上；下承台顶面设置环形滑道、助推反力支座、牵引反力支座等设施。

球铰布设在上下承台之间，上下球面板设置圆柱形滑块，上球面板顶面与托盘相连，托盘上设置转盘，采用钢管混凝土支撑（钢管直径900mm、壁厚16mm），对称预埋钢绞线作为牵引设施，在转盘上浇筑上承台、墩身、梁体。

球铰由上、下球铰、球铰间四氟乙烯板、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架组成。

球体半径R8000mm，球面投影直径4000mm（图5.1.1-1）。

5.1.2转体系统安装

施工顺序先施工下转盘，下转盘构造分三次浇筑，（下转盘混凝土浇筑时，预留钢筋接头、定位钢筋以及一定空间，方便环道及球铰支架的定位）完成，浇筑下承台第一次混凝土→安装球铰定位底座→安装下球铰、环道→浇筑环道下、球铰下混凝土→浇筑反力支座。

再施工安装上球铰及销轴，设置受力砂箱及撑脚安装（上转盘设有6组撑脚，每个撑脚为双圆柱形，下设20mm厚钢走板）。

图5.1.1-1转动体系布置图

下球铰上镶嵌聚四氟乙烯滑动片，球铰间填充黄油聚四氟乙烯粉；定位销轴采用

27cm的钢销。

上转盘（上承台）分两次浇筑施工，第一次在上球铰安装完毕和钢撑脚完成后，绑扎上球铰钢筋网片及转盘钢筋，浇筑砼；第二次在转体完成后封铰，浇筑上转盘剩余部分混凝土（图5.1.2-1）。

承台施工工艺流程如图5.1.2-2所示：

1球铰安装

转体球铰为焊接后机加工结构，下球面板上镶嵌有填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，与上球面板组成摩擦面，并涂抹120:

1的黄油四氟粉润滑。

转体球铰的球面板采用Q345钢板，转体球铰的加强肋板采用Q235钢板，销轴采用45锻钢，支座骨架采用Q235角钢。

球铰各零件的外形尺寸及公差使用钢直尺、卷尺测量，各零件的组焊严格按焊接工艺要求操作，焊缝光滑平整，无裂纹、咬边、气孔、夹渣等缺陷；上、下球铰的球面板拼焊时开坡口，球面板采用压制成型，成型后与放射筋及环形筋组焊；工作球面加工后要求表面光滑，其表面粗糙度不大于Ra63。

加工后的球面各处的曲率半径相等，使用样板和塞尺检查，球面与样板的误差在0.85mm以内。

上、下球铰球面的水平截面为圆形，椭圆度不大于1.5mm。

球铰边缘各点高程相等，球铰边缘不得有挠曲变形。

图5.1.2-1下承台混凝土三次浇筑示意图

下球铰凹球面镶嵌的聚四氟乙烯滑片顶面在同一球面上，且其球心与下球铰凹球面的球心重合，同心圆内高程要求在0.5mm以内。

使用样板和塞尺检查，滑片顶面与样板的误差在0.85mm以内。

上、下球铰焊接的定位轴套管中心轴与转动轴重合，轴与轴套四周间隙为10mm（图5.1.2-3）。

图5.1.2-2承台施工工艺流程图

图5.1.2-3球铰安装图

2下球铰定位钢骨架安装

浇筑下承台第一层3m厚混凝土时，在混凝土顶面预埋钢板和定位角钢，预埋位置与钢骨架的四角一一对应，角钢沿钢骨架内外对称布置。

安装定位钢骨架，下球铰骨架采用吊车吊入，而后人工调整安装精度在1mm以内。

骨架调整完成后将下承台架立角钢与骨架预留钢筋焊接牢固，固定好球铰定位底座后，绑扎钢筋、立模浇筑下球铰骨架砼（同时绑扎滑道及下转盘两侧钢筋，安装预留槽模板，留出滑道钢板及球铰预留槽。

）混凝土的浇筑过程中避免扰动下球铰骨架（图5.1.2-4，图5.1.2-5）。

因梁体结构绕轴心转动，T构在球铰安装时考虑重心，按绕重心控制。

图5.1.2-4骨架中心对位图

图5.1.2-5滑道骨架安装图

3下球铰安装及精调

安装前对下转盘球铰表面椭圆度及结构进行检查；下球铰采用80T吊车吊装就位，就位后将其连接到骨架上，带上螺母，对其进行对中和调平。

用全站仪采用坐标放样法，进行定位控制，对中要求下球铰中心，纵横向误差不大于1mm；水平调整先使用普通水准仪粗调，然后使用精密水准仪精平，具体做法是：

在球铰圆周上取10个点进行观测对比，使其周围顶面各点相对误差不大于1mm，球铰调整校平由调节螺母实现。

最后进行综合检查，确定在允许误差范围内，将调整螺栓固定（图5.1.2-6）。

图5.1.2-6下球铰安装示意

依靠固定调整螺杆上下转动调整标高，对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查。

中心位置利用全站仪检查，标高采用精度0.01㎜的精密水平仪及铟钢尺多点复测，合格后进行固定；竖向利用调整螺栓与横梁之间拧紧固定，横向利用承台上预埋型钢固定（图5.1.2-7）。

图5.1.2-7下球铰定位安装图

为避免浇筑过程中下转盘球铰不受扰动、混凝土的收缩对转盘产生不良影响，采取一次性分层浇筑施工上下转盘混凝土，浇筑顺序为“自内向外、分层浇筑、一次成型”。

考虑到球铰及环道下钢筋网片布置较密，混凝土塌落度控制在160±10mm范围，混凝土采用泵送入模。

混凝土浇筑前打开下球铰预留的振捣孔盖板，混凝土从下球铰的一侧布料，通过球铰盘面向另一侧流动。

等混凝土浇筑面与环道还有10cm时，振动棒通过球铰上预留的振捣孔捣鼓，同时振动棒沿球铰斜插捣鼓，确保下球铰下混凝土密实。

环道下混凝土用两个振动棒对称环道斜插振捣，确保环道下混凝土密实。

利用下转盘球铰上设置的混凝土排气孔分块单独浇筑各肋板区，混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行。

人员在搭设好的工作平台上作业，避免操作过程对其产生扰动。

混凝土凝固后采用中间敲击边缘观察的方法进行检查，对混凝土收缩产生的间隙用钻孔压浆的方法进行处理。

下球铰下混凝土浇筑完成后进行牵引墩浇筑。

4球铰盘面清理及销轴安装和聚四氟乙烯滑块安装

下球铰混凝土浇筑完成后，将转动中心轴φ270mm的钢棒放入下转盘预埋管中。

然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰安装。

聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安装聚四氟乙烯滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。

安装滑片，在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板，用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙，使黄油面与四氟滑板面相平；四氟乙烯滑片安装时，按照事先编好的编号与下球铰上的编号对号入座，然后涂黄油四氟乙烯粉，（黄油四氟乙烯粉重量配比为，黄油：

四氟乙烯粉=120:

1），编号向下，白色部位朝上，相邻滑片间和滑片上面涂满黄油四氟乙烯粉。

涂抹完黄油聚四氟乙烯粉后。

聚四氟乙烯滑动片安装完成后，保证其顶面在同一球面上，误差不大于1mm。

检查合格后再球面上各聚四氟乙烯滑动片见涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油与聚四氟乙烯粉均匀充满聚四氟乙烯滑动片之间的空间，并略高于聚四氟乙烯滑动片，保证其顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。

整个安装过程应保持球面清洁，严禁将杂物带至球面上（图5.1.2-8，图5.1.2-9）。

图5.1.2-8清理球面及安装滑片

图5.1.2-9涂抹黄油聚四氟乙烯粉及销轴安装

5安装上球铰及试转

中心销轴放到套管中（预先放入黄油四氟粉），调整垂直度与间隙。

将上球铰吊装到位，套进中心销轴内。

微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙垂直。

中心钢销轴定位后，吊装上球铰，吊装上球铰前，将锅形上球铰底面用抹布擦洗干净，均匀涂抹少量黄油，然后进行吊装。

上球铰精确就位并将上球铰用角钢与承台焊接相连，防止长时间放置，而影响精度。

上下球铰吻合面四周用胶带缠绕密封，严禁泥沙或杂物进入球铰摩擦部位。

球铰安装完毕对周边进行防护，上下球铰之间缠绕包裹严密，确保杂质不进入到摩擦面内（图5.1.2-10）。

图5.1.2-10上球铰安装图

采用人工加力杆的方式对上转盘进行试转，靠上转盘的自重将其与滑块顶面充分密粘，试转完成后，人工去除被挤出的润滑油脂，并用宽胶带将上下球铰边缘的缝隙密封，防止杂物进入球（图5.1.2-10）。

图5.1.2-10上转盘试转图

6滑道及撑脚制作与安装

滑道钢板厚度20mm、宽度1150mm。

加工时按4等分加工，现场安装拼装成整体。

撑脚采用φ900×16mm型Q235A材质，地下走板采用20mm厚钢板加工。

环形滑道设置在在钢撑脚的下方，利用调整螺栓调整固定。

为保持转体结构平稳，撑脚转体时在滑道内顺畅滑动，要求环道、球铰支架定位牢固，角钢顶面平整、水平，相对高差小于5mm，环道钢板由螺母调整调平，顶面高程误差控制在±0.5mm。

环道钢材表面加工平整，加工完毕后，做好防腐、防锈工作，特别在安装到位后做好防尘、防腐、防锈措施。

滑道顶面设置排气孔，在混凝土浇筑过程中对不密实的位置采用注浆填充的方法保证其密实。

上转盘共设直径900mm的6组撑脚，高为1.42m的钢筒，壁厚16mm，钢管内灌注C55微膨胀混凝土，对称分布于纵轴线的两侧。

在撑脚的下方（即下盘顶面）设有1.15m宽的滑道，滑道面放置5mm厚聚四氟乙烯板。

安装撑脚时确保撑脚与下滑道的间隙为20mm，撑脚内灌注C55微膨胀混凝土。

在下转盘混凝土浇筑完成上球铰安装就位时即安装撑脚（图5.1.2-11）。

图5.1.2-11撑脚安装示意图

为确保上部结构施工时转盘、球铰结构不发生移动，用薄砂箱配合钢楔将撑脚与环道之间临时固定。

7上转盘支撑及临时加固措施

为保证上部梁体的稳定，施工时在上、下承台之间设置6组砂箱承受上部荷载，砂箱内用干燥细砂填充。

砂箱上部支撑选用钢管，钢管内填充微膨胀性混凝土，砂箱根部设置卸砂孔。

砂箱在转体前拆除，使上部荷载集中于球铰之上，形成转动体系。

砂箱选用Φ500mmδ15mm与Φ460mmδ15mm钢管组合而成，砂箱内用砂选用干燥细砂。

砂箱上部钢管内填充微膨胀性混凝土，采用M24mm螺栓封闭，脱架时拧去螺栓，让砂流出即可，或者用高压水枪冲击（砂箱内填充的为干燥细砂，安装砂箱前将砂箱做静态预压，以消除因砂在砂箱内不密实受压产生的变形）。

砂箱均匀布置在撑脚之间，设6组，每组四个（图5.1.2-12，图5.1.2-13）。

图5.1.2-12砂箱示意图

图5.1.2-13砂箱布置示意图

为更有效确保转体前转盘、球铰结构不发生移动，用薄砂箱配合钢楔将钢管砼撑脚与环道之间塞死，其次砂箱受力也作为临时固结措施之一，保证上下转盘纵向、横向临时锁定，确保上转盘及T构在施工过程中不发生滑移。

8上转盘施工

上转盘为直径为13m的圆盘，内镶上球铰、撑脚、牵引索锚具，外面缠绕牵引索钢绞线。

本转体系统牵引索采用强度级别1860MPa的12-φj15.2钢绞线两束，锚具采用P型锚具OVM15-15P两套（图）。

浇筑上转盘前按照施工放样位置，将牵引索分散预埋，牵引索锚固端埋入转盘4m以上，同一对索的锚固端对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致，每对索的出口点对称于转盘中心，并圆顺地缠绕在转盘上，在施工时特别注意牵引索的牵引方向，埋入上转盘深度不小于4m。

图5.1.2-14上转盘示意图

5.2梁段转体与控制

5.2.1转体方案

转体结构脱架后，对转体进行称重试验，按照试验结果进行合理配重。

人工将牵引索按照顺序均匀排列并临时固定在牵引墩边，对牵引钢索进行预紧；安装全自动连续顶推千斤顶、液压泵站及主控台组成整套转动动力系统后进行试转，实际测定动、静摩阻系数及转体过程中惯性影响