桥梁转体工艺的研究及应用

桥梁转体工艺的研究及应用

吴海涛

中铁十局第一工程有限公司山东济南250000

摘要：本文通过两座公路桥梁跨铁路采用转体施工工艺的方法，叙述了桥梁转体施工工艺的特点、流程及施工方法，该工艺填补了山东地区路桥梁跨铁路转体施工的空白。

关键词：桥梁转体施工工艺；转动体系；转体合拢

1工程概况

滨州至德州高速公路南北线两孔布置为50+5Om连续“T”构预应力混凝土箱梁跨京沪铁路，为保证铁路正常运营，采用转体施工工艺施工。滨德高速跨京沪铁路施工采用在铁路安全界限外预制上部构造，南线桥顺时针转体45.4°到位；北线桥顺时针转体47.7°到位，均为平转。转动时同时启动南北线转体控制油泵，正常转动时转动线速度不大于1.14m／min（角速度1.72度/分）转体箱梁立面布置图、转体牵引体系图如下所示。

2．转动体系

转体系统为桥梁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及其骨架、下滑道及其骨架、中心定位轴、千斤顶反力座；上转盘主要构件组成包括上球铰及其骨架、撑脚；牵引系统主要构件组成包括牵引反力座、牵引索。

在施工中，采用直径为2.5m的C40混凝土轴心作转动体系，中心转盘球面半径为5.67m，上转盘球缺高0.291m，下转盘球缺高0.201m、直径2.5m，定位中心转轴的直径为260mm。球铰由上下两块钢质球面板组成，上面板为凸面，通过圆锥台与上部的牵引转盘连接，上盘就位于牵引转盘上；下面板为凹面，嵌固于下盘顶面。轴心的顶面做成球缺型，球缺表面可承受上部构造传递的13000T压力。而这两座试验桥上部构造传递到每个混凝土轴心的压力均不到4100T，所以比较安全。

2.1下转盘制作

采用C40混凝土现浇而成，下转盘上设置转动系统的下球铰、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等，滑道钢结构采用预制拼装办法施工。由于下球铰水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，为此，在下转盘上提前预留了4个较大的混凝土振捣孔，并隔一定距离设置排气孔和压浆孔，以到达混凝土捣固密实的要求。

2.2上转盘制作

上转盘由主墩、撑脚、上球铰、牵引体系等组成，转动体系的重量由球铰传递给下转盘，环道仅起稳定的作用。在上盘布置三向预应力钢筋。上盘边长800cm、高300cm；转台直径660cm、高80cm。转台预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向应一致。每根索埋入转盘锚固长度应大于3m，每对索的出口点对称于转盘中心。牵引索外露部分圆顺地缠绕在转盘周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并做好保护措施。

2.3球铰制作安装

球铰分上、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。球铰的加工及安装精度直接影响转体效果，下球铰骨架固定牢固后，吊装下球铰使其放在骨架上，纵横向误差不大于1mm。在下球铰上安装四氟乙烯片，安装后要求顶面在同一球面上其误差不大于0.2mm。转盘盘面用多层塑料布进行封闭。下转盘混凝土施工完成后，将Φ260mm转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰四氟乙烯滑动片的安装和上球铰的安装。上球铰精确定位并临时锁定限位后，用胶带缠绕密封上下球铰吻合面，严禁泥沙杂物进入球铰摩擦部。

2.4撑脚和滑道的作用

由于箱梁T构的前后左右重量相对于钢轴很难保证平衡，箱梁转体的稳定就由环道来控制。环道为不锈钢板和四氟板组成的滑动面，其宽度为50cm，墩底全宽设置。环道的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。上盘撑脚即为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，转体时保险撑脚在滑道内滑动，以保持转体的结构平稳性，同时也能承受转体过程中的不平衡力。

2.5转体动力系统

转体系统动力系统包括牵引系统和助推系统两部分。本桥的平转牵引体系由牵引动力系统、牵引索、反力架、锚固构件组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统，具有同步、牵引力平衡等特点。两台连续千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平，同时要求两千斤顶到上转盘的距离相等，且距牵引索脱离转向索鞍的切点距离大于3m。千斤顶放置于配套的反力架上，反力架通过电焊或高强螺栓与反力墩固定，反力墩与反力架承受200T拉力的作用。转体牵引体系见下图。

2.6牵引动力系统

自动连续转体系统选用LSD主从随动控制液压提升系统（由两台LSD200型连续提升千斤顶、两台YTB液压系统和两台QWIT16控制系统及多台辅助千斤顶等组成通过高压油管和电缆线连接组成）。每台LSD200型连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。

LSD200自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台3部分组成。其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位，以主控台保证同步加压，并兼具自动和手动控制功能。

2.7牵引索

转体转盘埋设有两束索引索，牵引索由12根φ15.2mm钢绞线组成，预埋牵引索时清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过LSD200型连续顶推千斤顶。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，埋入深度大于3m以上，作为牵引索固定端。先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。

牵引索用钢绞线安装时要保证钢绞线缠绕方向一半顺时针，一半逆时针，防止连续千斤顶张拉时钢绞线扭转，带动千斤顶转动。

牵引索的另一端设锚，在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，在钢筋焊接过程中避免可能对钢绞线造成损伤。

反力架和锚固构件均采用钢板和型钢焊接的组合构件。转体的左、右幅分别单独成为一套牵引体系。

锚固构件采用20mm16Mn钢板组焊预埋在转盘内，锚固构件按照计算拉力控制计算；反力架设置在承台上，反力架是由型钢和钢板组焊构件，承台施工时，在承台上预留槽口，上部悬臂箱梁施工基本结束后，进行反力架安装，调整到安装精度要求后固定，并浇筑预留槽口内的混凝土，反力架按照张拉力控制计算。

3．上部构造施工

转体施工的桥梁，大部分是钢筋混凝土结构，可以部分现场浇注（或全部现场浇注）。采用转体施工工艺，上部结构的进展程度可根据转动体系轴心承载能力的大小决定。轴心承载能力大，可完成部分桥面系工程及部分栏杆、扶手安装工程，待合合拢后完成桥面混凝土铺装，也可用上部构造安装的多少，调整转动体系的平衡（无平衡重转体施工时尤其适用）。有平衡重转体施工由于桥面施工增加后的配重，宜合拢后施工桥面为宜，以减少配重。

4．转体合拢

上部构造预制、连接完成后，进入转体合龙阶段。为了使转动轴心以上部分整体平衡转动，有平衡重转体时应详细计算配重量，并用钢丝绳将桥梁接头部位与配重部分连接好，使整个上部与配重部分连成一个整体。为了防止上部转体倾斜，在上下转盘中间加设“保险撑脚”，也可设几组沿固定轨道转动的支重轮，靠支重轮来防止旋转体倾斜。接头混凝土达到强度后，封闭上下转盘，进行桥面系正常施工。

5．几点体会

桥梁转体施工是近年出现的一种新工艺，最适宜在跨越深谷、急流及公铁立交情况下采用，通过有平衡重和无平衡重两桥试验，结果分析认为桥梁转体施工工艺有以下特点：

（1）转体法能较好地克服在高山峡谷、水深流急或经常通航的河道上架设大跨度构造物的困难，尤其是对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥，其优势更加明显。

（2）无平衡重转体施工比有平衡转体施工安全、平稳。

通过两座试验桥采用转体施工工艺的研究分析，桥梁转体施工工艺，无论从技术上和经济上都是可行的和经济的，特殊桥位处采用此工艺最好。

参考文献：

[1]秦海红.铁路桥梁中转体施工法的应用[J].中外企业家，2014，27：233-234.

[2]张振华.桥梁转体法施工的关键技术研究[J].建筑施工，2013，03：251-253.