单柱双悬臂T型刚构桥梁转体施工技术研究及其应用

单柱双悬臂T型刚构桥梁转体施工技术研究及其应用

赵飞鸿

（合肥交投合滁高速公路有限公司 安徽省合肥市 231131）

摘要：T型刚构桥转体施工常用于大跨径涉公、铁路等项目中，本文结合明光至巢湖高速公路上跨沪蓉铁路立交工程2×65m单柱双悬臂T型刚构桥转体工程，浅析单柱双悬臂T型刚构桥施工步骤及技术控制要点，为今后此类转体桥梁施工提供参考。

关键词：T型刚构；转体；施工步骤；技术要点

引言

桥梁转体施工工艺最早于上世纪40年代在欧洲开始使用，根据转动方式可分为竖转法、平转法、平竖结合法三种[1-3]。起初采用竖转法施工不利作业的拱桥，随着大跨径斜拉桥、连续梁桥等的出现，平转法施工得到广泛推广使用[4-6]。桥梁转体施工在我国虽起步较晚，但因其具有较高安全性、可靠性及整体性，同时能够最大限度减少对既有跨越物的影响等，使得桥梁转体施工在我国推广迅速[7]。T型刚构桥是由桥墩和与桥墩固结的悬臂梁组成，因其固结端部负弯矩较大，主梁跨中处正弯矩值减小，使得该类桥跨中截面减小，从而增大了桥梁整体跨径[8,9]，通过采用对称悬臂施工T型刚构桥，并结合平转法转体施工工艺，可不搭设支架建设大跨径桥梁，避免因施工阻断既有铁路、公路等营运交通[10]。本文通过实际工程项目具体表述T型刚构桥梁转体施工步骤及技术要点把控。

一、工程概况

明光至巢湖高速上跨沪蓉铁路立交桥工程，新建桥梁为双向4车道，跨线孔径为2×65m预应力混凝土单柱双悬臂T型刚构桥，既有沪蓉铁路现状为双线电气化铁路，线间距4.6m，有砟轨道，设计速度目标值250km/h，交叉处既有铁路位于填方地段，填土高约7m。设计采用挂篮法平行于铁路对单柱双悬臂T型刚构桥进行对称悬臂浇筑，浇筑完成后左、右幅均按逆时针方向同步平行转体。

二、转体施工主要步骤及工序

转体的基本原理是T构重量通过墩身传递于转体支座，转体支座通过支座间的四氟乙烯板传递至支座垫石上和下承台，待箱梁主体施工完毕以后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于支座上，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、连续作用千斤顶克服转体支座之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩,使桥体转动到位[11,12]。本项目采用挂篮对称悬臂预制T型刚构，采用智能连续转体控制系统牵引两幅桥同步转体，确保梁体精确就位，通过微膨胀混凝土对转盘结果进行固封。主要施工流程有以下几步：

2.1墩柱及转体结构施工

（1）主墩桩基施工。（2）转体结构施工及临时固结。转体结构由下转盘（下承台）、转体支座、上转盘（上承台）、转体牵引系统等组成。因转体系统预埋在主墩下承台、上转台之间，需同步施工，且施工工序较为复杂。绑扎主墩承台钢筋的同时安装下转盘转体支座垫石钢筋及预留锚栓孔、下滑道定位劲性骨架，然后浇筑承台混凝土，再浇筑转体支座垫石，安装下滑道及转体支座，灌筑下滑道及转体支座下的高强水泥砂浆。下转盘完工后，安装转体支座上转盘劲性骨架，安装转体牵引索及钢撑脚，浇筑上转盘混凝土，浇筑承台顶反力座混凝土等，平转体系基本完成，最后临时固结并封闭。（3）过渡墩桩基、系梁墩柱、盖梁施工，其中过渡墩盖梁高侧背墙先不施工。邻近铁路的过渡墩必须按照铁路部门临近营业线的相关要求进行施工。

2.2单柱双悬臂T型刚构及桥面附属施工

（1）主墩墩身施工。（2）T构0号块施工，0#块采用钢管立柱支架法施工。（3）在0号段上安装挂蓝，并进行预压消除非弹性变形。（4）对称悬臂浇筑1号节段混凝土。（5）移动挂篮，依次施工剩余梁段。（6）主梁施工完成后拆除挂篮。（7）浇筑外侧、次外侧及内侧防撞护栏砼。（8）安装电力监测网、防抛网。

2.3称重配重、试转体、转体、顶升

（1）转体准备及调试。转体前拆除上转盘和承台间的临时固结。（2）转体前进行称重配重。（3）对转体结构进行试转。（4）根据铁路管理部门确定的转体作业时间（天窗点），采用智能连续转体控制系统牵引两幅桥同步转体，确保梁体精确就位。（5）转体完成，并将上下转盘以微膨胀混凝土封固。（6）转体完成后顶升梁体端部，安装过渡墩支座，释放顶力。

2.4桥面铺装施工及其他后续引桥施工

（1）进行桥面铺装施工，进行两幅间封闭措施施工，安装防眩设施。（2）浇筑边墩盖梁高侧背墙，进行后续引桥小箱梁桥跨施工。

三、转体施工技术控制要点

双幅桥同步平行转体的单柱双悬臂T型刚构桥，施工控制精度要求较高，为确保施工过程的安全、顺利，简述以下施工注意事项及技术控制要点。

3.1 测量控制技术要点

（1）施工前，根据设计院交接桩，一级导线点、四等水准高程点复测和加密，并通过监理工程师审批。

（2）根据线路总体平、纵设计曲线计算并复核复核桥梁各部位坐标及标高，同时复核桥梁在转体前、转体过程、转体后跟既有铁路的平面位置关系及上跨净空界限关系。

（3）转体结构的位置和高程控制是转体施工的关键。

滑道安装的测量控制要点：滑道顶面相对标高高差小于2mm。滑道安装前先进行检查，主要对其表面平整度及结构检查是否满足设计加工要求。滑道共分为八段，施工按照“米”字型放，确保滑道定位准确。施工时分段吊装定位，逐段接续安装，每定位一段及时跟上一段连接牢固，直至滑道全部拼装完成。安装过程中及时测量滑道位置和滑道顶面标高，利用调整螺栓调整固定。

转体支座安装测量控制要点，精度要求：顺桥向±1mm，横桥向±1.0mm，转体支座顶面相对高差≤1mm。转体支座安装主要是支座顶面高程和支座平面位置的控制。首先精确定位及调整：在垫石中提前预埋转体支座支撑钢筋，通过角磨机来打磨每根钢筋的外露长度来调整支座的顶面高程；平面位置控制利用全站仪放样出中心点，然后用墨线弹出十字线，起吊支座将支座十字线与垫石上的十字线重合。第二步是复测及固定：精确定位及调整完成后，对支座的中心、标高、平整度进行复测，检查合格后向将锚栓孔内灌注支座灌浆料。最后灌注3cm厚注浆层，注浆采用坐浆法施工，确保转体支座下灌注密实。

撑脚安装测量控制要点，精度要求：撑脚与滑道顶面的间隙误差≤2mm。撑脚是转体过程的一道安全保护措施，安装过程中要确保8组撑脚与滑道顶面的间隙的在误差允许范围内。撑脚安装前，按照设计位置，在滑道顶面放样出每组撑脚位置，对应撑脚位置处，先铺设相应厚度石英砂，以预留撑脚与滑道之间的间隙，石英砂宜选择粒径1.2～1.8mm的粗砂和粒径0.5～1.2mm的细砂按照6:4的比例进行掺合，石英砂填充后利用钢模子对其压实收平，顶面高程误差不大于2mm。撑脚吊装就位，采用钢楔塞入撑脚底部，并焊接固定。

（4）上转台、墩身、T构现浇梁的坐标计算和测量放样。依据设计图纸，计算上转台、墩身、T构的设计坐标，根据旋转角度，精确计算出上转台、墩身、T构的施工坐标，为保证数据准确定，必须采取换手计算和复核，项目总工审核无误后方可使用计算成果放样。

（5）T构梁端底部和过度墩盖梁顶的标高控制。施工前，应复核T构梁端底部和过度墩盖梁顶的设计标高是否满足顶升时千斤顶操作空间（否则预留干斤顶操作空间），确定无误后再行施工。施工过程中，加强控制。称重配重结束后及时复测T构梁端底部标高，确保T构梁端底部和过度墩盖梁顶之间高差满足要求，保证转体顺利。

（6）T构梁体标高控制。挂篮法悬臂浇筑T构施工前，建立模型计算预拱度，施工过程中进行应力状态和线型监测，加强标高控制，确保T构标高满足设计及规范要求。

（7）转体角度测量控制。T构就位情况以旋转角度和梁体线型位置双控。旋转角度以智能连续转体控制系统显示的旋转角度和在转盘上张贴的角度标识双控。位置测量是转体过程中对梁端位置实时测量测坐标，通过实测坐标和设计坐标之间的坐标差值计算出剩余转体角度。转体前，在T构顶面端部梁体中心线处设置360°棱镜，并实测出该点的坐标，在引桥或者其他便于全站仪观察的位置设置测站，每梁端每移动五米，观察端部棱镜坐标，计算转体剩余角度，并于转体角度进行对比，转体最后点动时段，每点动一次，测量一次，对比一次，直至T构转体就位。

3.2 施工工序控制技术要点

（1）转体结构施工技术要点。

下承台基坑开挖按照设计及规范要求进行支护和放坡，设置排水设施。上、下承台混凝土为大体积混凝土，需预埋冷却水管，加强养生。上承台下部1m高缠绕牵引索的圆柱形结构，模板制作及安装应加强验收，确保其形状及直径符合设计及规范要求。下承台、上转盘均为预应力结构，钢筋绑扎时同步安装预应力孔道、预应力筋、锚固端（P锚）；波纹管必须定位准确，张拉段和锚固端交替布置，张拉及压浆相关要求必须满足设计及规范要求。

转体支座是平转法施工的转动系统的核心，它是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高，必须精心制作，精心安装。产品的设计、制造符合 T/TMAC 003-2017《桥梁转体装置》的相关规定。转体支座的竖向承载力必须满足设计要求，各零件的外形尺寸及公差使用钢直尺、卷尺测量，应符合设计图纸的要求。支座上、下的工作球面需进行机加工，加工后的球面应表面光滑、各处的曲率半径应相等、水平截面应为圆形、支座边缘各点高程应相等、支座边缘不得有挠曲变形，在下球面板上镶嵌有填充改性聚四氟乙烯复合夹层滑板，与上球面板组成摩擦面，支座间滑动转动摩擦系数不大于0.06，静摩擦系数不大于0.1。上、下球面的定位中心轴应与转动轴重合，且钢柱中心轴与球面截面圆平面保持垂直。支座由专业厂家生产并进行现场安装技术指导。转体支座安装精度要求：顺桥向±1mm，横桥向±1.0mm，转体支座顶面相对高差≤1mm。

滑道和撑脚是转体系统的辅助结构，由转体支座生产厂家同步制作。滑道不锈钢板顶面应镀铬后刨光，加工精度为2级。转体时保证撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。滑道安装时要求滑道顶面高出下转盘混凝土顶面 lcm ，且整个滑道面在同一水平面上，其相对高差不大于2mm。牵引索预埋也是转体结构的关键点，同一对牵引索的锚固端在同一直线上且对称于转台的圆心，每根索的预埋高度和牵引力方向应一致，固定点的P锚要安装牢固且埋入转盘长度不小于4m，牵引索外漏部分圆顺缠绕在转盘周围并做好防护措施，防止施工过程中钢绞线损坏或生锈。

（2）单柱双悬臂T型刚构施工技术要点

T型刚构采用挂篮悬浇法施工，属于超过一定规模的危险性较大工程，施工前应编制专项施工方案且需经过专家评审。0#块的钢管立柱支架及挂篮需由具备一定资质的单位或者人员进行设计和计算。

挂篮设计方面，挂篮的前吊带应设有调整标高的功能，挂篮自重不得大于最重的梁段自重的0.4 倍。为了保证挂篮的稳定，应尽量增加挂篮刚度，并进行试压，测定其刚度和强度满足使用要求后方可使用。T构施工前，所有用于支架和挂篮的材料应进行专项验收。T构施工过程中宜对称平衡施工，控制两端最大不平衡重不超过10吨。挂篮安装应提前根据应力和线型的要求提前设置预拱度，施工过程中为确保桥梁线型、应力状态等符合设计要求，应安排第三方对施工过程进行实时监控、监测，主要监测挠度、中线高程和断面尺寸。预应力张拉及压浆也是T构挂篮施工关键工序，预应力管道安装、预应力筋的安装及张拉力控制和压浆等均要满足设计及规范要求。

（3）称重配重、试转体、转体、顶升施工技术要点

称重配重试验，即采用支座转动测试不平衡力矩的方法，测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求，以保证转体阶段的结构安全,提高施工质量。本桥邻近铁路，T构采用双向称配重，桥横向宜采用平衡配重，桥纵向配重采用重心远离铁路方向，偏心距不大于2cm控制，根据称重结果进行配重。

根据摩阻力矩和摩擦系数进行计算牵引力，在保证转体启动时动力储备安全系数和转动时动力储备安全系数的情况下，选择满足需求的智能连续牵引系统（牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成）。

转体前必须把转体范围内障碍调查并清除干净。在转体前2天左右进行试转体，试转体目的主要有：①对整个转体准备工作进行全面检查；②检测理论牵引力的准确性，测定摩擦系数，最大启动力等关键参数；③检验牵引力及助推系统，为正式转体提供保障。④检验转体平衡情况。试转体也需监测每分钟转速、点动位移、惯性位移值、启动时油压、转动时油压等参数。

正式转体前，分析试转体采集的各项数据，对转体实施方案进行修正，在批准的施工天窗点内且气候条件符合要求方可进行正式转体。正式实施转体的命令发出后，启动智能连续牵引系统，并使其在“自动”状态下运行，及时核对实际转动速度与预计速度的差值，确定“自动”状态下运行的时间。匀速转动过程中，梁端每转动5m，复核一次转体角度，在梁端距终点5m时减速，降低转体速度。在梁端距终点1m时，将智能连续牵引系统调至“点动”，每10cm报告一次；在梁端距终点20cm时，每转过1cm报告一次，以便控制系统操作人员能及时掌握转体情况，直至转体梁准确到达设计位置。在转体过程中应踪监测转体支座、撑脚应力变化，在必要时对结构做及时调整，确保转体安全、顺利进行。转体结构精确就位后及时对中线及高程进行复测，均满足要求后，采用钢楔块进行抄垫固定撑脚，并用电焊将钢楔块同滑道钢板，连同上转盘预钢筋进行全面焊接联结。

梁体端部顶升的技术要点试采用顶升位移和顶升力双控，并以顶升位移为主，顶升完成后安装边墩支座，释放顶升力。

四、结语

桥梁转体施工核心就是转体结构施工的过程控制，转体结构施工步骤、工序转换较多，工艺要求严格，尤其是转体支座、滑道、撑脚的安装更是重中之重，施工过程中必须熟悉转体结构施工工序及技术控制要点，严格按照设计及规范要求施工，严格控制各工序质量，并对转体结构施工工艺不断总结和提升，确保转体结构施工质量和安全。

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