关于转体桥施工研究精选论文图文并茂.docx

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关于转体桥施工研究精选论文图文并茂

关于转体桥转体部分施工的精度控制

作者：

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XXXXXXXXXXXXXXXXX公司

摘要：

随着我国城市交通的发展，道路立交化已经是大势所趋。

尤其是在既有公路和铁路上修建桥梁，施工阶段不但受行车运营制约，同时也对既有线路安全构成严重威胁。

所以转体桥梁施工技术应运而生，并在近几年取得飞速发展，其关键技术成为保障工程质量及安全的关键性因素。

在进行双幅同步转体施工时，常常会出现由于在转体施工时，对桥体进行线性控制不精确，导致工程就位后的桥体与设计要求有偏差，给后续的现浇合拢施工带来了很大的弊端，同时由于就位精度不高，在一定程度上也影响上跨铁路列车安全。

本课题着重研究上跨既有铁路和公路转体桥施工精度控制，在转体施工前根据现场实际情况进行分析，利用数控设备进行受力分析，同时使用精密测量仪器在关键部位时连续测定转体桥线型，将实际转体轨迹与理论行进图进行对比，从而控制转体精度。

关键词：

桥梁转体；关键技术；精度控制

引言：

转体桥是指将桥梁从跨中或距离边墩较近处分成两个半跨，半跨结构在偏离轴线位置施工，成型后通过转动体系将两个半跨结构同时旋转到位。

转体桥功法充分利用结构本身特点完全避免跨河道、铁路等复杂地形，不干扰地面公路、铁路交通安全，同时，转体施工技术发展迅猛，万吨级悬臂转体桥梁也越来越多的出现在桥梁建设中。

一、工程概况

1、工程简介

本工程为大秦铁路分离式立交工程上跨大秦铁路和邦喜公路，公路里程为K8+257.57～K9+202.00，全长944.43米，单幅标准断面宽16.5m，双向6车道布置；主线桥采用2×70m变高度预应力混凝土连续梁体系，主梁采用单箱双室箱形截面。

本桥采用双幅同步转体施工，先在铁路线两侧进行悬浇梁体施工,然后水平转动梁体，使主梁就位，调整梁体线形，封固上、下转盘，支架现浇T构两侧现浇段，然后浇筑边跨合拢段使全桥贯通。

单幅转体段梁长120m，转体角度62°，单幅转体总重量9907t。

2、桥型结构

主桥承台长、宽17.7m，高4m，内部设置球铰和滑道，其上设置转台，直径7.1m，高度0.8m，转台上接上转盘，上转盘为长、宽10m，1.5m切角的八边形结构，高2m，转体施工完毕后用混凝土永久固结。

主墩墩身为双薄壁变截面形式，墩高分别为13.5m和14m，墩梁固结，梁体采用2×70m变高度预应力混凝土连续梁体系，单箱双室箱形截面。

纵、横、竖三向预应力体系，箱梁顶板宽16.5m底板宽9.5m，两侧悬臂板长各3.5m，中支点处梁高7.5m，端部梁高3.5m，梁底线形按抛物线变化，边跨现浇段长8m，合拢段长2m。

二、方案的选定

根据本桥转体的结构形式、规模、桥位、地形条件等因素，充分考虑转体系统施工是本工程的关键部位，施工控制精度要求较高，为保证施工质量，本工程球铰制造单位选取中国船舶重工集团公司第七二五研究所控股的装备制造企业，是专门从事桥梁附件、特种钢铸锻件和特种金属材料部件研究与制造的高新技术企业。

拥有省级企业技术中心、先进减摩耐磨技术河南省工程实验室、河南省管道补偿工程技术研究中心及特种钢及耐蚀合金材料应用技术河南省工程实验室，承担多项国家课题和“863”项目，主持编制多项国家标准。

使用的球铰为高质量构件，确保转体施工质量。

在T构悬臂施工中，针对三角形挂篮、菱形挂篮等特点，结合现场桥梁规模及经济比选，最终确定挂篮选取三角挂篮与菱形挂篮相结合的方式，既提高挂篮施工稳定性，同时保证了悬浇梁施工质量要求。

二、转体施工关键技术

1、转体系统精度控制

转体系统为实施转体施工的关键部位，由上转盘、下转盘以及牵引系统组成。

下转盘主要构件组成包括下球铰、下滑道、定位销轴、千斤顶反力座，上转盘主要构件组成包括上球铰、撑脚，牵引系统主要构件组成包括牵引反力座、牵引索。

同时还包括临时固结系统、砂箱和支撑墙。

（1）滑道及下球铰精度控制

滑道、球铰骨架由专业厂家按照设计要求进行定制，钢材选用符合国家现行钢材使用相关标准要求水平截面椭圆度不大于1mm，球铰和接触球面粗糙度不大于Ra25µm。

滑道和下球铰采用吊装的方式进行安装，采用人工对其进行微调，利用固定调整架及调整螺栓将下球铰悬吊，调整中心位置，然后依靠固定调整螺杆上下转动调整标高，安装完毕后采用电子水准仪进行复核，要求球铰边缘各点的高程误差不大于1mm，骨架定位平面位置纵横向误差小于等于2mm。

下球铰混凝土浇筑的关键在于混凝土的密实度、浇注过程中下转盘球铰应不受扰动、混凝土的收缩不至于对转盘产生影响。

为解决这几个问题可采取以下措施：

①利用下球铰上设置混凝土浇注及排气孔分块单独浇注各肋板区，混凝土的浇注顺序由中心向四周进行。

②在混凝土浇注前搭设工作平台。

人员在工作平台上作业，避免操作过程对其产生扰动。

③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。

现场球铰摆放滑道骨架安装

骨架定位滑道骨架安装

骨架固定骨架微调

滑道钢板打磨安装位移传感器

安装球铰、调整滑道标高

（2）上球铰精度控制

下球铰施工完毕后，安装四氟乙烯滑动片并进行编号，下球铰内球面各镶嵌四氟板顶面高差不大于1mm，将黄油填充至下球铰套筒内，定位销轴采用汽车吊进行吊装至套筒内，球铰上、下球面形心轴与球铰转动中心轴误差不大于2mm，然后将黄油四氟乙烯粉均匀充满乙烯滑动片之间的空间，并略高于四氟乙烯滑动片，保证其顶面有一层黄油四氟乙烯粉，接着吊装上球铰，人工进行试转，挤出多余黄油。

安装四氟乙烯滑动片

涂抹黄油四氟乙烯粉安装定位销轴

上球铰试转

（3）转台施工精度控制

转台混凝土浇筑前先进行撑脚及砂箱的安装，砂箱内使用石英砂填充，安装前应采用千斤顶反顶方式做承载力试验，确保砂箱压力一致。

转台是球铰、撑脚与上转盘相连接的部分，又是转体牵引索直接施加的部位。

转台内预埋牵引索固定端采用P型锚具，同一对牵引索的锚固端应在同一直径线上并对称于圆心，注意每根牵引索的预埋高度应和牵引方向一致。

每根牵引索的出口点也应对称于转盘中心。

牵引索外露部分应圆顺地缠绕在转台周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并做好保护措施。

砂箱填砂安装撑脚及砂箱

支护转台模板转台钢筋绑扎完成

预埋牵引索转台成型

2、转体施工控制

（1）与铁路部门沟通协调

跨铁路转体施工应提前与铁路主管部门进行多次沟通协调，每月按时提交月度施工计划，与各站段签订安全协议后进行转体要点施工。

（3）转体设备选取

①千斤顶

每套连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，额定油压25MPa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶（前、后顶）前端均配有夹持装置。

②液压泵站

泵站采用可调节流量的柱塞泵头，可根据设计要求实现无级调速，适合于转体系统及其他需要双向回路的液压系统泵站。

③主控台

主控台由主控单元、检测单元、显示单元及执行机构等组成。

（2）称重配重

称重试验内容:

转动体部分的纵桥向不平衡力矩和纵向偏心距、转体球铰的摩阻力矩及静摩擦系数、完成转体桥梁的配重方案。

在解除临时固结措施和拆除砂箱及撑脚下的沙盘以前，在上承台四周埋设千分表，记录初始读数及拆除过程中读数变化，拆除支架、砂箱及撑脚下的沙盘后测定撑脚与滑道之间间隙变化和梁体竖向位移，判断转体体系的平衡状态，确定配重方案。

结构配重采用砂袋法。

吊车支立在主墩远离既有线侧，施工时将填充好的砂袋按照称重过程中计算出来的重量及位置整齐码放在梁顶，进行配重。

（3）试转

在正式转体前1天进行桥体试转，通过小角度试转确定牵引设备、转体系统是否能够安全运转、以及各项运行参数，本桥试转角度6°，试转结束后在撑脚与滑道钢板之间采用铁楔固定。

试转过程中掌握转体结构在转动过程中的主梁前端竖向位移、撑脚位移、转动速度、主梁前端横向加速度、主梁前端竖向振动和转体前后控制断面应变的变化情况，通过图表进行数据分析。

试转时为保证转体精确到位同时又不发生超转现象，必须设置限位装置。

该装置采用4根I28型钢与内、外千斤顶反力连接，在转体到位时可起到限位作用。

（4）正式转体

根据太原铁路局批准确定的转体作业时间进行转体。

转速控制在梁端线速度1.16m/min，转动总弧长64.93米。

平转过程中测量人员反复观测墩身轴线偏位，梁端部位高程变化。

给点后，同步张拉牵引千斤顶，采取分级加载直至使其在“自动”状态下运行。

转体结构到达设计位置（主梁悬臂段中心点距离设计桥轴线100cm）时，系统“暂停”，动力系统改由“手动”状态下点动操作。

每点动操作一次，测量人员测报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。

为保证转体就位准确，在反力座之间插入限位型钢防止超转，即使发生转体过位，仍可利用反力座做支撑，用千斤顶反推就位。

在转体到位后，在保险支腿与环道钢板之间采用楔铁楔紧并固定。

转体达到要求后检查既有线是否侵线等情况，申请消点，开通线路。

（5）姿态微调

测量人员对T构梁端高程进行测量，采用点动牵引法对梁体姿态进行调整，直至T构梁端轴线位置和高程满足设计要求。

转体结构精确就位后，采用铁楔子对撑脚滑道间间隙进行固定，并用电焊将铁楔子同撑腿支撑底面钢板、连同滑道钢板立即进行全面焊接联接，保证精确就位的结构不致发生轻微偏移。

（6）封固上下转盘

姿态微调达到设计要求后立即进行封盘混凝土浇筑施工，以最短时间完成转盘结构固结。

箱梁转体到位后，清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。

3、转体桥施工常见问题及处理方法

3.1首次不能正常起动

根据检算，正常情况下两侧张拉千斤顶完全可以满足转体正常起动。

若由于其他因素影响而导致首次起动ZLD牵引系统两台千斤顶加载时仍不能正常起动，可借助已经安装到位的三台助推系统千斤顶均匀加力，使结构转动。

但当ZLD牵引系统四台千斤顶、三台助推系统千斤顶均加载时，转动体仍然不转动，此时应检查撑角与环道接触处是否有杂物将其卡住，环道在此处是否形成上坡。

此时可利用ZLD千斤顶前、后顶同时起动、手动增加牵引力使转动体转动。

3.2牵转困难

（1）牵引动力不足

①加大牵引动力储备。

静摩擦系数μs=0.10；动摩擦系数μd=0.06（根据相关转体施工资料此摩擦已经加大）。

转体牵引索采用钢铰线，一端采用P型锚，固定于主塔墩砼牛腿上，另一端用于张拉。

转体牵引系统，由两台200t千斤顶、泵站及主控台组成。

②设置辅助牵引。

在加大牵引储备的同时设置辅助牵引，以保证启动的顺利。

辅助牵引力为100t。

（2）有障碍

当牵引系统的千斤顶达到计算牵引力而桥梁结构仍不发生转动时，应检查撑脚与滑道、上下转盘之间接触处是否有杂物将其卡住，待清理后重新启动。

3.3设备运转不正常

（1）备用2台150t的辅助千斤顶及1台200t连续千斤顶。

（2）设备提前进行检修，提前进行试转，试转后解决发现的问题。

3.4中途停下后的再次起动

由于特殊情况不得不在中途停止，然后再次重新起动时，为预防助推系统难以找到反力位置，已经预先在环道两侧沿径向预留坑洞，必要时，可插入钢轨，用槽钢作反力横梁即可进行二次起动。

3.5牵引系统发生故障

（1）张拉端反力梁变形过大。

（2）牵引索张拉端锚固端是否滑束，钢丝线是否断滑丝。

（3）施工设备故障。

如发现上述现象发生，应对其结构的安全影响进行评估，确定是否采取安全措施。

针对第1种情况，可采用增加反力梁刚度的处理措施；针对第2种情况，可采用增加钢束数量、在张拉前对每根钢绞线预先分别施加应力预紧、在施工过程中加强对预埋钢束的保护等措施；针对第3种情况，可采用增加备用设备以及立即进行设备检修等处理措施。

3.6在转体过程中出现擦脚

在转体之前进行认真检查，发现问题提前处理。

特殊情况下，采取拆除局部滑道钢板的办法。

3.7结构应力应变异常

如监测到结构应力、应变发生异常，监控系统发出警报后。

立即检查异常部位的构件是否因材质、制作及安装质量、设计缺陷等原因产生异常。

同时确认监测结构是否可靠。

找出原因后，采取相应的补救措施。

3.8突然停电

为防止动力线路出现故障造成突然停电，在铁路东西两侧各安装一台200KW的柴油发电机和一台90KW的移动柴油发电车，能为转体桥施工提供充足的电力保障。

四、结语

总之，转体桥技术是尤为重要的桥梁施工方法，随着世界桥梁科技的发展，桥梁转体施工技术总在不断突破且日益成熟起来，能够更好的推进不断提高的施工要求，在施工全过程中不仅提高对特殊地形的安全要求，同时使桥梁结构和强度均得到可靠保障。

转体施工中必须对结构个部件设计合理，尤其是转体系统中球铰、转盘和牵引索装置。

转体施工结构有较强的整体性和稳定性，加快桥梁施工进度，带来更高的经济效益和社会效益。