城市高架桥水平转体施工技术及施工实例

城市高架桥水平转体施工技术及施工实例天津第六市政公路工程有限公司

薛长迁

2014年5月主要内容第一部分转体施工技术概述

第二部分水平转体系统设计及关键问题一、结合某例简介水平转体系统设计二、水平转体施工中的关键问题第三部分水平转体施工实例一、实例工程概况二、水平转体系统设计与安装三、水平转体施工工艺四、工程结果第一部分转体施工技术概述

桥梁转体施工简介：桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作(浇注或拼接)成形后，利用摩擦系数很小的滑道及合理的转盘结构,通过转体就位的一种施工方法。它可以将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业。根据桥梁结构的转动方向，它可分为竖向转体施工法、水平转体施工法(简称竖转法和平转法)以及平转与竖转相结合的方法，其中以平转法应用最多。

转体施工的优点有:（1）转体施工法用桥梁结构本身做成转动体系，充分利用结构本身及结构用钢作施工设备，完全避免了在河道上搭设大量支撑管架，大大减少了钢管等周转性材料的投入，降低了成本。（2）改高空作业或水上作业为岸边陆地作业，扩大了施工场地，改变了施工环境和施工条件，施工安全得到了保证。（3）在航河道或车辆频繁的跨线立交桥的施工中可不间断通航，不干扰交通，且当主要构件先期合龙后，能给以后的施工带来方便。（4）用简单的机械就能使结构转体合龙，且能很好地控制桥梁成形后的线形和外观质量。（5）转体施工法施工简单快速，有利于加快工程进度，缩短施工周期，直接经济效益十分明显。转体施工法的关键技术:转体施工法的关键技术问题是转动设备与转动能力，施工过程中的结构稳定和强度保证，结构的合拢与体系的转换。（1）平面转体施工(2)竖向转体施工转动体系平衡系统转动牵引系统转动支承系统（关键）

上转盘（支承转动结构）下转盘(与基础相连)一、结合某例简介水平转体系统设计

转体系统的设计及施工转体系统也可分为轴心系统、牵引系统、平衡系统、限位装置这4个主要部分组成。轴心系统由球铰构成，主要承受转体部分的荷载；平衡系统由撑脚和滑道组成，主要起平衡支撑作用，承受不平衡弯矩；牵引系统由牵引设备、牵引反力座组成，提供转体的动力；限位装置主要由上承台上的限位块及下承台上的挡块组成。第二部分水平转体系统设计及关键问题1、总体布置承台分为钢筋混凝土下承台、钢筋预应力混凝土上承台、微膨胀混凝土封铰体3个部分。在上下承台间中心位置设置钢球铰，下球铰与下承台连接，上球铰与上承台连接。

在下承台上设置环状滑道、牵引反力座、挡块等设施，在上承台内预埋牵引索，滑道上部设置撑脚，撑脚与上承台连接。2、球铰的的设计及及安装（1）球铰由由定位骨骨架、下下球铰、、上球铰铰及中心心销轴构构成。下下球铰表表面镶嵌嵌聚四氟氟乙烯滑滑块。球球铰设计计时最关关键的一一环是要要选取适适当的直直径，其其主要受受下部混混凝土抗抗压强度度、滑块块抗压强强度及滑滑块布置置的制约约。（2）球铰受受力一般般分为2种情况：：其一，，当转体体段平衡衡时，球球铰承受受上部所所有荷载载，即球球铰处竖竖向反力力等于转转体段质质量；其其二，当当转体段段失去平平衡时，，球铰与与撑脚共共同受力力，球铰铰与撑脚脚的反力力合力等等于转体体段质量量。显然然第一种种情况球球铰受力力较大，，因此取取该情况况计算球球铰平面面直径。。上球铰安安装试转转完成球铰四氟氟板3、滑道及及撑脚的的设计及及安装滑道、撑撑脚在转转体段不不平衡时时起平衡衡支撑作作用，设设计时其其主要的的内容有有：滑道道的平整整度，避避免在转转体时产产生爬坡坡现象；；撑脚的的承载力力能满足足T构两端质质量差达达到10%时工况的的需要；；滑道、、撑脚接接触面的的减摩处处理；滑滑道、撑撑脚之间间间隙满满足上部部结构线线形调整整的需要要4、牵引引系统的的设计及及安装牵引系统统主要由由牵引索索、反力力座、牵牵引千斤斤顶及控控制台等等组成。。根据转转体的受受力分析析，转体体系统的的受力分分为3种情况：：一是仅仅磨心受受力。二二是撑脚脚受力。。三是磨磨心与撑撑脚共同同受力。。转动支承承系统是平转法法施工的的关键设设备，由由上转盘盘和下转转盘构成成。上转转盘支承承转动结结构，下下转盘与与基础相相联。通通过上转转盘相对对于下转转盘转动动，达到到转体目目的。转转动支承承系统必必须兼顾顾转体、、承重及及平衡等等多种功功能。（1）磨心支承承有钢结构构和钢筋混混凝土结构构。在我国国以采用钢钢筋混凝土土结构为主主。由中心心撑压面承承受全部转转动重量，，通常在磨磨心插有定定位转轴。。为了保证证安全，通通常在支承承转盘周围围设有支重重轮或支撑撑脚正常转转动时，支支重轮或承承重脚不与与滑道面接接触，一旦旦有倾覆倾倾向则起支支承作用。。在已转体体施工的桥桥梁中，一一般要求此此间隙2～20mm，间隙越小小对滑道面面的高差要要求越高。。上下转盘盘弧形接触触面的混凝凝土均应打打磨光滑，，再涂以二二硫化铜等等润滑剂，，以减小摩摩擦系数(一般在0.03～0.06之间)。（2）撑脚支撑撑形式在转转体结构悬悬臂较大，，抗倾覆稳稳定要求突突出时，往往往被采用用。下转盘盘为一环道道，上转盘盘的撑脚有有4个或4个以上，以以保持平转转时的稳定定。转动过过程支撑范范围大，抗抗倾稳定性性能好，但但阻力力矩矩也随之增增大，而且且环道与撑撑脚的施工工精度要求求较高，撑撑脚形式有有采用滚轮轮，也有采采用柱脚的的。滚轮平平转时为滚滚动摩擦，，摩阻力小小，而且常常因加工精精度不够或或变形使滚滚轮不滚。。采用柱脚脚平转时为为滑动摩擦擦，通常用用不锈钢板板加四氟板板再涂润滑滑剂，其加加工精度比比滚轮容易易保证，通通过精心施施工，已有有较多成功功的例子。。（3）支承为磨磨心与撑脚脚共同支承承。国内某某立交桥采采用一个撑撑脚与磨心心共同作用用的转动体体系，在撑撑脚与磨心心连线的垂垂直方向设设有保护撑撑脚。如果果撑脚多于于一个，则则支承点多多于2个，上转盘盘类似于超超静定结构构，在施工工工艺上保保证各支撑撑点受力基基本符合设设计要求比比较困难。。广州某大大桥原采用用多撑脚与与磨心共同同受力体系系，后考虑虑到这种困困难，减小小了磨心受受压的比例例，使其蜕蜕化为撑脚脚体系。5、限位位系统由于于转体施工工是单向动动作，如过过转将无法法逆向调整整，所以必必须设置限限位系统防防止过转，，以确保轴轴线的正确确性。限位位系统由上上承台上的的限位块及及下承台上上的挡块组组成。在上上承台轴线线位置设置置钢筋混凝凝土限位块块，根据转转体角度推推算就位位位置，在下下承台的相相应位置上上设置挡块块。二、水平转转体施工中中的关键问问题1、水平转体体施工中，，能否转动动是一个很很关键的技技术问题。。一般情况况下可把启启动摩擦系系数设在0.06～0.08之间，有时时为保证有有足够的启启动力，按按0.1配置启动力力。因此减减小摩阻力力，提高转转动力矩是是保证平转转顺利实施施的两个关键。转动力通通常安排在在上转盘的的外侧，以以获得较大大的力臂。。转动力可可以是推力力，也可以以是拉力。。推力由千斤斤顶施加，，但千斤顶顶行程短，，转动过程程中千斤顶顶安装的工工作量又很很大，为保保证平转过过程的连续续性，所以以单独采用用千斤顶顶顶推平转的的较少。转转动力通常常为拉力，，转动重量量小时，采采用卷扬机机，转体重重量大时采采用牵引千千斤顶，有有时还辅以以助推千斤斤顶，用于于克服启动动时静摩阻阻力与动摩摩阻力之间间的增量。。2、平转过程程中的平衡衡问题也是是一个关键键问题。对对于斜拉桥桥、T构桥以及带带悬臂的中中承式拱桥桥等上部恒恒载在墩轴轴线方向基基本对称的的结构，一一般以桥墩墩轴心为转转动中心，，为使重心心降低，通通常将转盘盘设于墩底底。对于单跨拱拱桥、斜腿腿刚构等，，平转施工工分为有平平衡重与无无平衡重转转体两种。。有平衡重重时，上部部结构与桥桥台一起作作为转体结结构，上部部结构悬臂臂长，重量量轻，桥台台则相反，，在设置转转轴中心时时，尽可能能远离上部部结构方向向，以求得得平衡，如如果还不平平衡，则需需在台后加加平衡重；；无平衡重重转体，只只转动上部部结构部分分，利用背背索平衡，，使结构转转体过程中中被转体部部分始终为为索和转铰铰处两点支支承的简支支结构。一、实例工工程概况SJ高架桥工程程是XX市五环快速速路SJ南站编组站站（7条运营铁路路线组成））的关键工工程。桥长长1187m，主体为45m+65m+95m+40m的四跨连续续独塔单索索面预应力力混凝土部部分斜拉桥桥。全桥平平曲线半径径为1900m，竖曲线半半径为16000m，线形十分分复杂。主梁为单箱箱三室大悬悬臂C50预应力混凝凝土箱梁。。箱梁顶板板宽28.76m、底板宽17.0m，梁高2.5m，箱梁整体体向曲线内内倾斜2%。主塔梁面面以上高39m，为了加强强顺桥向刚刚度，改善善景观效果果，结构设设计为倒’’Y’’形。第三部分水水平转转体施工实实例全桥设斜拉拉索6组，共12根OVMPES（FD）7-451带有双层PE热挤聚乙烯烯保护层的的低应力新新型拉索。。拉索钢丝丝为高强低低松弛镀锌锌钢丝，极极限抗拉强强度1670Mpa。为了成桥桥后能更换换缆索，在在塔梁上均均预留备用用索道管。。桥式立面图图鉴于拟建桥桥下的列车车运营流量量大，无法法采用常规规施工方法法。为既快快速、安全全地建成高高架桥，又又最大限度度地减少对对铁路运营营的干扰，，经过反复复技术经济济论证决定定采用转体体法施工。。转体法施施工可以最最大限度地地避免对运运营列车线线路的干扰扰（跨线桥桥），避开开水中施工工（跨河桥桥），具有有经济效益益和社会效效益。转体体段总长166.7m，主跨悬臂臂长86.7m，边跨端悬悬臂长80m。先在平行行铁路线的的北侧场地地完成斜拉拉桥的现浇浇，再将其其旋转49°到桥位。如如下图：：转道采用环环道与中心心支撑相组组合的转盘盘结构，由由上下转盘盘与球铰构构成。球铰铰直径为3.8m，采用厚55mm的钢板整体体压制成型型，分上下下两片。钢球铰转盘盘两片之间涂涂以黄油聚聚四乙烯粉粉，并垫以以756块聚四氟乙乙烯板片。。球铰中中心设直径径300mm钢质转轴，，预埋于上上转盘混凝凝土中，保保证转体时时轴心不发发生偏位。。球铰四氟板板上转盘底设设8组钢管混凝凝土撑脚，，撑脚按圆圆周等距布布置。撑脚脚下设不锈锈钢环道，，环道与撑撑脚间预留留间隙4mm，保证转体体的稳定。。环道上对对称于转盘盘中心设12对助推千斤斤顶反力座座。参考下下图。下转盘与助助推反力座座上转盘侧面面设2束19-7直径5钢绞线，固固定端埋入入混凝土内内，自由端端在转盘侧侧面绕四分分之三周后后安放于主主牵引反力力座的牵引引槽口内，，用两台连连续张拉千千斤顶牵引引。牵引反反力座为2m乘以1.8m乘以1.8m，设于承台台上。二、水平转转体系统设设计与安装装1、转动体称称重斜拉桥的转转动体是完完全自平衡衡体系，必必须确保横横桥向与顺顺桥向对转转盘中心的的力矩平衡衡，在转体体前要进行行称重验证证。如转体体不平衡，，则采用在在梁面配重重的方法调调整到平衡衡状态。转体部分重重心向曲线线内侧偏109mm，向边跨侧侧偏50mm，以便横桥桥向对转体体中心平衡衡；同时使使顺桥向力力矩偏向边边跨，使球球铰与边跨跨的撑脚共共同受力，，产生一定定的稳定力力矩，保证证转体的稳稳定。但撑撑脚与滑道道间的摩阻阻力力臂大大，如偏心心过大，将将使转体牵牵引力显著著增加，所所以在施工工中应严格格控制转体体箱梁尤其其是箱梁悬悬臂端的模模板尺寸，，使梁体偏偏心力矩满满足设计要要求。称重方法如如下：（1）在对称于于距3号墩中心线线70m处设梁端反反力架、千千斤顶、传传感器。（2）在一端向向上施力顶顶升梁体，，当转体发发生转动的的瞬间（通通过设于转转盘与承台台间的位移移计来判断断），记录录传感器顶顶升力。（3）通过顶升升力与力臂臂求得力矩矩。（4）通过对于于球铰中心心的力矩平平衡方程，，推算球铰铰摩阻。在正常状态态下，转动动球铰的摩摩阻力矩大大于转动体体的不平衡衡力矩，如如施工误差差过大，也也有可能出出现转动球球铰的摩阻阻力矩小于于转动体的的不平衡力力矩。2、平转动力力计算。（1）转体支承承点竖向反反力，（2）平转牵引引力（3）平转助推推力（4）牵引索钢钢铰线的选选用3、平转牵引引系统，平转牵引系系统由牵引引反力座、、转盘、牵牵引索（钢钢铰线）及及连续作用用千斤顶组组成。其安安装步骤如如下。（1）清理反力力座上的张张拉槽、上上转盘周边边、清楚牵牵引索表面面浮锈及其其杂质。（2）在反力座座后撘平台台，反力座座后受力部部位加垫板板，将千斤斤顶安装到到位。（3）将牵引索索理顺，绕绕转盘上约约四分之三三周，将自自由端引入入千斤顶反反力座张拉拉槽内；要要求各束钢钢铰线平直直、不打绞绞、扭结。。（4）按照设计计要求，依依次在钢铰铰线上套入入千斤顶锚锚环、夹片片、撑脚，，组成QCDL2000型连续张拉拉千斤顶总总成。（5）安装油管管、配电柜柜。（6）对千斤顶顶、牵引索索、锚具、、泵站进行行调试。4、助推系统统（1）助推系统统用于克服服静、动摩摩擦力矩间间的差值。。使整个转转体启动。。助推由助助推分配梁梁及助推千千斤顶组成成，安装于于转盘的钢钢管撑脚与与助推反力力座之间。。其安装方方法是；清理环形滑滑道，检查查滑道与撑撑脚间的间间隙，在其其内垫四氟氟板，并在在滑道上涂涂抹黄油四四氟粉。在助力反力力座上安装装助推分配配梁及助推推千斤顶。。使反力座座提供的助助推力由分分配梁传给给千斤顶，，由千斤顶顶传给撑脚脚。安装配电柜柜、油管路路，接至泵泵站并对其其进行调试试。5、微调系统统为了对转体体转动中可可能出现的的偏移及时时调整，在在转盘下对对称设置四四台YCW6000型千斤顶，，用于精定定位前调整整转体顺桥桥向与横桥桥向大体姿姿态。6、限位系统统：为确保梁体体旋转到位位后不继续续前行，转转体到位前前，将助推推千斤顶与与反力座反反向安装于于助推反力力座下进行行限位。7、测量及监监控标志（（转体前在在梁体、塔塔身与转盘盘上作好相相应的线性性监控点））1、转体施工工艺流流程图三、水平转体施施工工艺2、体系转换整个斜拉桥箱梁梁采用支架法现现浇，在转体前前要完成支架承承重向球铰承重重的体系转换，，转换按以下步步骤完成。（1）拆除上转盘与与承台间的砂箱箱，使墩柱承受受的重力直接由由球铰承担。（2）通过斜拉索张张拉，将支架承承受的部分荷载载转由斜拉索并并通过主塔、墩墩柱传递给球铰铰.（3）拆除全部梁底底支架，使所有有转体部分的荷荷载全部作用在在球铰上，完成成全部体系转换换。斜拉桥的转体转体是整个斜拉拉桥成功的关键键工序，其步骤骤如下：(1)对箱梁内外进行行清理，除去杂杂物、多余荷载载。对各关键部部位复查，包括括塔梁固结点、、上转盘、塔柱柱锚固区、球铰铰等部位，确认认并签证。(2)监测人员与仪器器就位(3)拆除称重支架与与梁底前的支撑撑，静置24h后，进行应力与与线性监控，确确认是处于平衡衡状态。(4)进行现场技术交交底，对各观测测点人员分工，，对控制信号、、通信联络等人人员进行全面明明确的分工。(5)对各交通道口实实施封闭，正式式转体(6)收紧平转牵引索索，并在索力达达到设计牵引力力时持荷，保持持油压。(7)开启助推千斤顶顶，在转盘中心心对称位置按100KN分级加载至设计计助推力。(8)牵引千斤顶连续续牵引，直到结结构开始启动，，并使整个转体体结构匀速平转转。将主梁端部部水平线速度控控制在1.2m。。。。。(9)匀速平转时，监监测人员实时监监测，测量人员员反复观测塔柱柱轴线偏位、梁梁端部位高程变变化。(10)当平转至梁体体边缘接近边边墩时，同时时在上下转盘盘之间安装限限位系统。(11)当转体梁端中中心线距设计计位置约1m时，降低牵引引索千斤顶的的供油量，使使转体减速。。(12)距设计位置0.5m时，改用手动动点操作。(13)对梁端中线连连续观测，指指挥油泵站点点动至梁体中中轴线重合，，至此转体基基本就位。为保证平转过过程中每根钢钢铰线的受力力一致，要求求在平转牵引引前，对牵引引钢铰线竖向向排列，使每每根同心，以以便在牵引时时每根线速度度一致。同时时，对钢铰线线用千斤顶逐逐根预紧。转体后的线性性调整转体就位后，，对转体结构构进行全面测测量，计算梁梁体轴线及高高程偏差值。。用助推系统统、微调系统统、平转牵引引系统共同作作用，通过整整个刚性位移移及梁端局部部变形两种方方法，使梁体体端部精确合合龙。具体如如下：(1)采用平转及助助推系统微调调，将桥梁中中轴线对正。。(2)利用设于上下下转盘的横向向微调系统，