桥梁智能测力转体支座工艺设计与安装

桥梁智能测力转体支座工艺设计与安装

施工关键技术

潘文藤

（中铁四局集团第一工程有限公司 合肥）

摘要：随着我国现代化进程加快，基础设施建设的蓬勃发展，转体桥梁逐步向着大吨位和大跨度的方向不断发展，对桥梁转体的稳定性和安全性提出了更高的要求。设计一种桥梁智能测力转体支座，在实施转体时，可对桥梁结构受力状态进行实时监控。同时对测力转体支座现场安装施工关键技术进行研究，提高了转体核心装置转体支座安装施工精度及安装效率，保障大跨度大吨位桥梁转体稳定和安全。

关键词：转体支座；工艺设计；测力；安装调平；灌浆；

0 引言

随着我国现代化进程加快，公共交通建设日益发展，为了疏导缓解城市交通拥挤状况，上下分层、多方向互不相扰的立交桥越来越多地应用于高速公路互通、城市快速路、主干道的建设中。当现场施工条件有限或跨区域、跨铁路线施工时，桥梁转体施工方法被广泛应用其中。现阶段国内转体桥梁逐步向着大吨位和大跨度的方向不断发展，对转体系统核心装置球铰质量性能及安装施工精度提出了更高的要求，以保证桥梁转体稳定性和安全性。目前在大吨位转体系统中核心装置球铰支座在转体时内部受力状态监控方面上还不够成熟，在转体系统施工安装精度控制方法还较为缺乏。基于此，本文结合工程实例对桥梁智能测力转体装置工艺设计和安装施工技术进行研究，为类似桥梁工程中的应用研究和施工提供借鉴。

1 工程背景

某上跨既有铁路桥梁采用2×85m预应力混凝土转体连续箱梁，桥面宽31.7m。连续梁为预应力混凝土变高度箱梁，箱梁采用单箱五室直腹板箱型截面，端支座处及边跨直线段梁高为4.0m，中支点处梁高8.5m，梁底线形按二次抛物线变化。桥梁首先平行于铁路采用大节段支架现浇预制，随后逆时针转体84°至设计桥位，转体重量约30000t。转体完成后浇筑合龙段，使边墩墩顶现浇节段与转体部分连接成为连续体系桥梁。

2 测力转体支座工艺设计

2.1 设计构造及原理

测力转体支座由上转板组件、平面耐磨滑板、衬板 、密封铜环、橡胶弹性体、盆式腔体、上锚固组件、下锚固组件以及测力传感器组成。传感器与测力转体支座连接方式采用螺纹连接。利用弹性橡胶体在密闭的容器内可看作近似流体的原理，通过传感器的一端与弹性橡胶体接触，传感器测出橡胶体的压强后，测定上部结构的竖向承载力值。

2.1-1 智能测力转体支座构造设计图

2.1-2 转体支座测力示意图

2.2 转体支座制作

（1）根据设计要求对上转板、活塞、底盆进行铸造，对各部件进行加工，对支座外表面喷涂桥梁用防腐材料喷漆防护。按要求在下座板的盆腔内涂均硅脂，然后将涂好硅脂的承压橡胶板放入盆腔内，橡胶板与钢盆底密贴后放入铜圈，放置套好密封圈的钢衬板。

（2）在钢衬板上面粘贴好改性超高分子量聚乙烯，然后在其上表面储脂槽中涂硅脂，中间钢衬板和盆式腔体分别设置第一通道（测力通道）和第二孔道（校准通道），并配备与其对应的双模测力原件，其中无腔平膜片压力变送器，均布在中间钢衬板上，传感器端面与中间钢衬板底板齐平。

（2）测力传感器端面直接接触承压橡胶板，利用处于三向应力作用下的橡胶垫各方向压强相等的原理，通过橡胶板的变形，测定上部结构的竖向承载力值，将带镜面不锈钢的上支座板安装在涂均硅脂的耐磨板上面。

（3）整体支座组装完后顶面高差不大于5mm，符合标准要求后，临时固结装置将转体支座连接成整体。

5.2-1 智能测力转体支座组件示意图5.2-2 智能测力转体支座示意图

3 转体支座安装施工关键技术

3.1 施工准备

（1）凿毛支座就位部位的支承垫石表面，清除预留孔中的杂物和积水，并用水将支承垫石表面浸湿。

（2）检查支座连接状况是否正常，支座锚栓是否紧密固定。

（3）支座安装前支座垫石施工时预埋φ32的螺纹钢，使支座底面与垫石顶面留有30mm灌浆层。

3.2 转体支座吊装

在支座安装时，根据支座重量选择合适吨位汽车吊整体起吊，支座锚栓对准锚栓孔后落下就位。

图3.2-1支座安装示意图图3.2-2支座安装示意效果图

3.3 精确调平

智能测力转体桥梁转体支座的调平方法，具体包括有以下步骤：

（1）首先在转体支座垫石上设置有多个桥梁转体支座调平装置，多个桥梁转体支座调平装置沿转体支座的周向均匀分布。

（2）将转体支座吊装至多个桥梁转体支座调平装置其转体支座托架的支撑面上，并进行卸压，由转体支座托架与调高滑块共同承受转体支座的重量。

（3）实测转体支座上表面边缘处各位置的标高，对于需要调高的边缘位置，将对应边缘位置的千斤顶进行顶推工作，调高滑块向转体支座的圆心水平运动，带动转体支座托架上移，直至将转体支座的边缘部向上托至标高，从而完成转体支座的调平工作。

（4）转体支座调平后，将转体支座托架上调平螺栓的底端拧长至与转体支座垫石接触，取代调高滑块给予转体支座的支撑力，然后千斤顶带动调高滑块背向转体支座的圆心水平运动，由调平螺栓与转体支座托架共同承受转体支座的重量。

（5）通过调高滑块将千斤顶的工作方向由竖向举升调整为水平顶推，千斤顶所施加的顶推力远远小于举升所承受的转体支座的重力，并引入调平螺栓作为支撑组件，保证转体支座纵横向误差和顶面高程小于1mm。

图3.3-1转体支座精确调平示意图1      图3.3-1转体支座精确调平示意图2

3.4 灌浆

（1）安装灌浆模板，并用水将支承垫石表面浸湿，清除预留锚栓孔内积水，灌浆用模板采用木模，底面设一层4mm厚橡胶防漏条，模板加固牢固。

（2）在支座吊装前，在垫石顶先安放十字钢板，以将转体支座底部灌浆面积平均分割成4个区域，每个区域利用软管伸入支座底部中心部位，通过增压设备压入灌浆，保证灌浆密实。

图3.4-1 支座高压灌浆示意图

（3）灌浆采用无收缩高强度灌注材料，抗压强度不低于50MPa。

（4）先灌注支座锚栓孔，当支座锚栓孔接近灌满时再灌注转体支座底部，灌浆时时依次从四个区域中间部位开始压入灌浆料，直至从模板与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。

（5）转体支座安装结束。

4 结语

本文针对桥梁智能测力转体支座工艺设计及安装施工关键技术进行了阐述，相比较传统的转体球铰及安装技术，本成果的应用具有能够精确控制安装精度，对转体支座受力状态进行监控，提高了工程施工质量，保证了转体施工稳定性和安全性。同时施工快捷、效率高、节约工期，因此在大吨位转体桥梁施工领域有广阔的应用前景。