机场大道连续箱梁转体施工技术课件.ppt

1,连续箱梁转体施工技术,中交隧道工程局有限公司机场大道高架桥项目部2013年9月,2,连续箱梁转体施工技术,一、工程概况二、总体施工方案及流程三、上下转盘施工技术四、连续箱梁施工技术五、转体施工技术六、质量控制要点七、安全控制要点八、施工监测技术,3,一、工程概况,机场大道高架桥第二标段自西向东依次跨越2条专用线铁路、1条长图正线铁路及1条环城路。桥梁孔跨布置为（50+80+50）m+（2-30）m+（50+80+50）m预应力混凝土连续箱梁。跨越铁路部分采用转体施工方案。跨越东环城路部分采用采用现浇施工方案。（2-30）m采用简支转连续小箱梁，预制吊装施工。转体T构总长77米，转体总重量约8418吨，两个T构设计转体角度分别为540和580。该项目是吉林省内首例采用转体工艺施工的市政桥梁工程，是整个机场大道建设项目的重点及难点工程。,省石油仓库专用线,长图铁路正线,东郊煤气厂专用线,50m,80m,50m,30m,30m,50m,80m,50m,4,一、工程概况,主梁采用预应力砼单箱三室斜腹板截面，顶宽26米，中支点底宽17.26米，边支点及跨中底宽18.93米，中支点梁高5米，跨中及边支点2.5米，梁高及底板厚从根部到跨中采用圆曲线变化。箱梁采用分段浇筑形式，分段长度为13m（0号块）+48m（1-4号块）,合拢段长均采用3米，边跨现浇段为9.5米。箱梁采用三向预应力体系，纵向采用OVM锚具，竖向采用JL32精轧螺纹钢筋，横向预应力采用扁锚。,5,二、总体施工方案及流程,1、指导性施工流程图,施工步骤（1）施工16、17号桥墩桩基、转盘及桥墩；同步施工15、18号桥墩桩基,6,二、总体施工方案及流程,施工步骤（2）顺铁路方向搭满堂式支架，现浇16、17号0-4节段箱梁；同时施工15、18号桥墩及盖梁。,7,二、总体施工方案及流程,施工步骤（3）拆除16号墩顺铁路方向支架，先旋转16号墩，就位后采取措施保证T构稳定，浇筑16号墩上下转盘封固砼。,8,二、总体施工方案及流程,施工步骤（4）16号墩转体就位后，再旋转17号墩，转体就位后采取措施保证T构稳定，浇筑17号墩上下转盘封固砼。,9,二、总体施工方案及流程,施工步骤（5）16、17号桥墩转体就位后，搭支架现浇边跨合拢段。,10,二、总体施工方案及流程,施工步骤（6）采用简易吊架浇筑中跨合拢段,11,二、总体施工方案及流程,施工步骤（7）施工防撞墙、桥面铺装等附属设计。,12,二、总体施工方案及流程,2、总体施工方案先在平行于铁路线方向现浇箱梁，拆除支架形成T构后，转动相应角度后通过中跨及边跨合拢段成桥。本桥转体方法为平转法，平转法转动体系主要有承重系统、顶推牵引系统和平衡系统三大部分构成。承重系统由上转盘、下转盘和转动球铰构成，上转盘支承转体结构，下转盘与桩基相连,通过上转盘相对于下转盘转动，达到转体目的；顶推牵引系统由牵引设备(两台ZLD200型200t连续千斤顶及两台普通YDC100型100t助推千斤顶构成)、牵引反力支座、助推反力支座构成；平衡系统由结构本身、上转盘6对800mm的钢管混凝土圆形撑脚及配重设备构成。,13,转动系统结构总图,墩柱,上转盘,下转盘,转台,助推反力座,撑脚,销轴,封铰砼,二、总体施工方案及流程,14,二、总体施工方案及流程,3、球铰的构造和布置机场大道项目转体球铰设计承载能力为120000KN。分为上下钢盘和转轴三部分，钢球铰直径为3.8m，厚度为40mm，分上下两片，是平转法施工的转动体系，而转动体系的核心是转动球铰，它是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高，可以说，球铰安装质量直接关系到转体施工的成败，因此球铰安装施工是本项目尤为重要的质量控制点。,球铰实物图,15,二、总体施工方案及流程,4、转体牵引平面布置图,牵引索由19根15.2钢绞线组成，锚固端采用P锚，其埋入转盘3m以上，并圆顺的缠绕在转盘上，施工时应特别注意牵引索牵引方向。,16,二、总体施工方案及流程,5、平衡支撑脚及滑道的布置为了增强转体过程中结构的稳定性，防止结构发生较大倾斜，在每个上转盘底面沿距转动中心圆周均匀设置了6个双800 x16mm的圆形钢管混凝土撑脚，又称转体结构保险腿，每个撑脚下设30mm厚钢板，在撑脚的下方（即下转盘顶面）设置宽1.1m的环形可调式滑道，转体时撑脚在滑道内滑动，以保持转体结构的平稳，整个滑道面在同一各水平面上，其相对高差不大于2mm。当转体发生倾斜时，撑脚先支承于下转盘的滑道上，防止转体进一步侧倾。为减小撑脚底面与滑道的摩擦，撑脚底面钢板与滑道的接触面部分由工厂加工定做，将在后续材料中做详细介绍。,17,三、上下转盘施工技术,（1）下转盘施工1、下转盘首次砼施工,下盘为支撑转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下转盘平面尺寸为21.5m17.7m，高度为3m，砼共分二次浇筑，首次砼浇筑至距离下球铰骨架底面约10cm左右位置，即浇筑高度约2m,采用常规砼分层浇筑施工工艺，浇筑时严格控制砼顶面高程，必须本着“宁低勿高”的施工原则，待第一次砼达到可承受行人荷载并顶面凿毛完成后，安装下球铰定位钢骨架，该骨架由球铰厂家配套提供。,18,三、上下转盘施工技术,2、下球铰定位钢骨架施工下球铰钢骨架定位采用十字对中法，在钢骨架底面四个角点处焊接碗扣支架底托，通过调节四个底托旋进或旋出进行钢骨架高程及平整度控制，骨架顶面高程采用高精度电子水准仪精平，允许误差控制在1.5mm内。骨架调整完成后立即进行焊接加固，以防止施工过程中扰动。下球铰安装完成后此时需在骨架中心处砼顶面预埋传感器，掌握球铰在转体过程中的应力变化。,三、上下转盘施工技术,3、下球铰安装施工使用70t汽车吊，采用四点吊装方式进行下球铰安装施工，通过全站仪进行球铰中线放样，通过手拉葫芦进行平面位置的精调，利用电子水准仪进行高程精调，调整完成后通过螺栓连接进行下球铰与定位钢骨架的锁定，并在下球铰顶表覆盖苫布，以防污染和生锈。此时上下球铰分离，应注意对上球铰滑动面的防污染及防锈保护工作。,19,三、上下转盘施工技术,20,下球铰精平测量中,下球铰覆盖保护,三、上下转盘施工技术,4、下转盘钢筋骨架安装及滑道骨架定位安装施工下球铰精确锁定后可同步进行滑道定位骨架及除滑道位置以外的钢筋骨架安装施工，采用电子水准仪进行滑道骨架的高程测量，同样采用安装碗扣架底托的方式进行高程调节。滑道骨架调整完成后立即进行焊接加固。,21,三、上下转盘施工技术,5、滑道钢筋骨架及滑道钢板安装施工滑道定位骨架安装完成后即可进行滑道位置钢筋绑扎施工，滑道钢板下多为环形钢筋，钢筋下料时应注意加工精度。钢筋骨架安装完成后进行滑道钢板安装施工，该钢板厚3cm，分四次进行拼装施工，滑道钢板与定位骨架通过螺栓进行连接，并通过螺杆上面的双螺母进行高程调整，采用电子水准仪进行精平测量。,22,三、上下转盘施工技术,6、下转盘砼浇筑施工滑道骨架定位安装完成后，在安装完成下转盘全部剩余钢筋骨架后即可进行下转盘第二次砼浇筑施工，浇筑前埋设千引力反力座、助推千斤顶反力座、上下转盘封固预埋钢筋。球铰下砼振捣必须严格控制，这关系到后期转体施工能否顺利实施，为确保铰下砼的密实性，可采用微膨胀砼。砼顶面宜浇筑至距离下球铰上边缘约1cm处，目的是防止养生用水或雨水流入污染下球铰。,23,三、上下转盘施工技术,7、牵引力反力座、助推千斤顶反力座砼浇筑下转盘第二次砼强度达到可承受行人荷载后即可进行牵引反力座、助推千斤顶反力座的砼浇筑施工，应注意牵引力反力座顶面预留的牵引索槽口轴线位置，避免与牵引索不同轴而造成后期转体施工中牵引索的损伤。同时应加强砼的振捣工作，确保千斤顶牵引作业的顺利进行。此时可同时进行下球铰的清洁处理。,24,三、上下转盘施工技术,（2）上转盘施工1、销轴及四氟乙烯滑片安装施工下球铰经仔细打磨处理后进行球铰中心直径27cm销轴安装，主要用于上下球铰固定，销轴在安装前应在表面涂抹黄油；每个球铰共安装731个滑片，每个滑片安装时应根据出厂时厂家提供的编号与下球铰顶面的镶嵌孔“对号入座”，以确保各滑动片位于同一球面上。,25,三、上下转盘施工技术,2、黄油涂抹施工四氟乙烯滑片安装完成后进行涂抹黄油施工，目的在于减小上下球铰球面间的摩擦，在黄油中按照1：120重量比掺入四氟乙烯粉（球铰厂家提供），要求黄油均匀充满滑动片之间的空间，并略高于滑片顶面，涂抹黄油完成尽快安装上球铰，防止杂物掉入球铰，整个安装过程均须注意保持球面清洁。,26,三、上下转盘施工技术,3、安装上球铰使用汽车吊进行上球铰安装就位，吊装过程中要注意保护上球铰凸球面，不得磕碰、划伤，将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。用手拉葫芦微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。调节完成后进行上下球铰的试转动，去除被挤出的多余黄油，用宽胶带纸将上下球铰边缘的密封，以防后续施工中被污染。随后可进行滑道钢板顶面的不锈钢板拼装与焊接施工。,27,三、上下转盘施工技术,28,上下球铰试转中,不锈钢板安装中,2019/12/15,29,可编辑,2019/12/15,30,可编辑,三、上下转盘施工技术,4、砂箱与撑脚安装施工不锈钢板安装并焊接完成后进行砂箱与撑脚安装施工，每个上盘下设有6个直径为80cm的双圆柱撑脚，12组直径为50cm单圆柱砂箱。撑脚做为转体施工时T构转动的保险腿，砂箱可将上转盘及以上部位施工时产生的荷载均匀传递到下转盘，确保结构的稳定性。撑脚下还需设置高度为2cm矩形砂箱，以便于转体前受力体系转换施工。,31,三、上下转盘施工技术,5、转台施工砂箱及撑脚安装完成后进行转台施工，转台直径为9.2m，高度为80cm，是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接施加的部位。转台内预埋转体牵引索，预埋端采用P锚，每根索的预埋高度和牵引力方向应一致，每根索埋入转盘长度大于3m，出口对称于转盘中心。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筋上，并做好保护措施，防止施工过程中损伤或严重生锈。,32,三、上下转盘施工技术,33,转台待浇筑砼,转台牵引索,三、上下转盘施工技术,6、上转盘施工转台施工完成后开始实施上转盘施工，上盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态，布有纵、横、竖三向预应力筋。上盘长14m，宽11m，高3m。纵横向预应力采用单端张拉，竖向预应力采用直径32mm精轧螺纹钢筋。施工时应注意三向预应力孔道的保护及锚后砼振捣的密实性。,34,四、连续箱梁施工技术,连续箱梁采用满堂式支架施工，模板全部采用竹胶板，浇筑方式为汽车泵泵送入模方式，按照设计要求采用0号段4号段分段浇筑、分段张拉方式施工，基本与挂篮悬浇施工工艺相同，因采用满堂式支架，故浇筑砼时无须在T构两端同时对称浇筑，但考虑到后期T构的平衡，浇筑时仍须控制对称节段砼的浇筑方量，以免给后期转体施工前的配重工作增加工作量。因连续箱梁施工工艺不做为本次交流会的重点，在此不与大家详细交流。,35,36,五、转体施工技术,1、转体理论依据转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。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球铰，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，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。它的优点就是可以将在障碍（铁路、公路、河流、峡谷等）上空的作业转化为岸上或近地面的作业，并可以在最大程度上减小对既有铁路线路或既有公路的运营干扰。2、转体系统的组成转体系统主要由球铰、下滑道、撑脚、转体牵引索及动力系统组成，动力系统包括牵引系统和助推系统两部分。,37,五、转体施工技术,（1）转体动力系统本桥每个转体选用一套主从随动控制液压顶推系统，每套自动连续转体系统由两台ZLD200型连续顶推千斤顶，两台液压泵站和一台电脑主控台通过高压油管、电缆线和控制信号线连接组成。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。本系统兼具自动和手动控制功能，手动控制主要用于各千斤顶位置调试和小距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。两台连续千斤顶分别水平、对称地布置于转盘两侧的同一平面内，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，同时要求两台千斤顶到上转盘的距离相等，千斤顶用高强螺栓固定于反力架上，反力架通过焊接与反力墩固定。主控台应放置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。,五、转体施工技术,38,主控制台,连续千斤顶,转体动力系统实物照片,五、转体施工技术,（2）牵引索转盘设置有二束牵引索，每束由19根15.2钢绞线组成。预埋的牵引索逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后，穿过ZLD200型千斤顶。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。牵引索的另一端设P锚，在上转盘砼浇筑时埋入砼内，在钢筋焊接过程中必须避免可能对钢绞线造成各种损伤。牵引索的安装应注意如下几个问题：锚固长度足够；出口处不留死弯；预留的长度要足够并考虑5m的工作长度。牵引索安装完到使用期间应注意保护，特别注意防止电焊打伤或电流通过，另外要注意防潮、防淋、避免锈蚀。,39,五、转体施工技术,4、转体施工方案（1）转体施工准备转体附属施工：在转体施工前，完成转体部分桥面附属结构工程，保证转体后不再进行铁路上方有对铁路造成安全隐患的施工作业。清理滑道拆除砂箱：分两组对称拆除，每组6个；清理滑道，在撑脚底与滑道顶的间隙中垫四氟乙烯板，并涂抹黄油。解除临时支座，结构平转范围内障碍物全部清除。,40,五、转体施工技术,箱梁不平衡力测试及配重平衡转体施工必须保证转体上部结构在转动过程中的平稳性，尤其是大型悬臂结构且无斜拉索情况，在理论上，水平转体应该绝对保证转体中支点两端重量的一致，也就是保证其两端达到平衡状态。在实际转体施工中，转体上部悬臂结构不平衡会引起梁端转动过程中发生抖动，且幅度较大，这不利于转体的平稳性要求。在实际施工中通过称重和配重使实际重心偏离理论重心515厘米，配重后使转体桥前进端有一微小翘起，并使得每个转体的6对撑脚只有两对撑脚与滑道平面发生接触。平衡称重试验由监测单位进行，确保转体施工顺利完成。,41,42,五、转体施工技术,设备测试转体过程中的液压及电器设备出厂前要进行测试和标定，并在厂内进行试运转；将设备安装就位，连接好主控台、泵站、千斤顶间的信号线，接好泵站与千斤顶间的油路，连接主控台、泵站电源；平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装、调试。要求各束钢绞线平直、不打绞、纽结。然后设备空载试运行。根据千斤顶施力值(启动牵引力按静摩擦系数=0.1，转动牵引力，按动磨擦系数=0.06考虑)反算出各泵站油压值，按此油压值调整好泵站的最大允许油压，空载试运行，并检查设备运行是否正常；空载运行正常后再进行下一步工作。转体的气候条件要求搜集天气预报资料。作业天气要求48小时内，风力小于5级，无雨。,43,五、转体施工技术,（2）试转在上述各项准备工作完成后，正式转动之前，应进行结构转体试运转，全面检查一遍牵引动力系统及转体体系、位控体系、防倾保险体系，并撤除所有支撑物、配重，确认正常后，开启牵引动力系统，使其在“手动”状态下试运转，考核水平转体体系状态。同时测试转体点动运行速度和角速度、启动力矩和运行力矩等参数，以供转体及定位时参考。检测整个系统的安全可靠性，同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，准备对转体全过程进行跟踪监测，为正式实施转体提供主要技术参数和可靠保证。试转实施步骤如下：预紧钢绞线。用YDC240Q千斤顶将钢绞线逐根以510KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。预紧过程中应注意保证19根钢绞线平行地缠于上转盘上；,44,五、转体施工技术,合上主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两千斤顶同时施力试转。若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶同时出力，以克服超常静摩阻力来启动桥梁转动。试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：a、每分钟转速：即每分钟转动主桥的角度(角速度)、悬臂端所转动的水平弧线距离，即将转体实际转动的角速度、线速度控制按设计转体角速度w0.02rad/min；主梁端部水平线速度v1.2m/min；以确保转体过程平稳、安全。b、控制采取点动式操作：测量组测量每点动1次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，为转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。,45,五、转体施工技术,（3）正式转体转体实施阶段试转结束，分析采集的各项数据，整理出控制转体的详细数据；转体结构旋转前要做好人员分工，根据各个关键部位、施工环节，对现场人员做好周密部署，各司其职，分工协作，由现场总指挥统一安排；液压控制系统、要点审批、气象条件、结构物等全部就绪并满足转体要求，各岗位人员到位，转体人员接到指挥长的转体命令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行；设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况，梁端每转过5m，向指挥长汇报一次，在距终点5m以内，每转过1m向指挥长汇报一次，在距终点20cm以内，每转过2cm向指挥长汇报一次；在2厘米内必须每1毫米报告一次，以便控制系统的操作人员能及时掌握转体情况，利于操作控制系统，使转体达到理想的设计要求。,46,五、转体施工技术,在内环平衡脚与承台顶预埋钢板行走环道间的12mm预留间隙内铺垫8mm四氟板作为转体旋转时平衡行走轨道(镶嵌于平衡脚下底面)。在外环支撑柱顶和上转盘之间的水平间隙内安槽形钢板，钢板内铺垫同样大小、厚8mm的四氟板走板。走板顶面与上环道间隙为4mm。在转体旋转过程中内环平衡脚与行走轨道间间距因受力或荷载不平衡而发生变化时，在偏心对应处垫入四氟板以纠正偏心问题。转体结构接近设计位置（距设计位置的距离需由试转时测出的系数计算确定）时，系统“暂停”。为防止结构超转，先借助惯性运行结束后，动力系统改由“手动”状态下改为点动操作。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。整个转体施工过程中，用全站仪加强对T构两端高程的监测和转盘环道四氟走板的观察。,47,五、转体施工技术,转体就位阶段转体就位采用全站仪中线校正，允许其中线偏差不大于2cm；转体结构精确就位后，即对结构进行约束固定。转体精确就位后，立即进行封盘混凝土浇筑施工，以最短的时间完成转盘结构固结。清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使转盘与下转盘连成一体。施工时须严格控制混凝土坍落度，以方便振捣和增强封固效果。,五、转体施工技术,48,转体前,转体后,五、转体施工技术,（4）封固转盘经过转体和精确定位阶段并检测平面位置、标高均符合设计要求后，立即在撑脚下打入钢楔块将其临时锁定，保证转体单元不再产生位移。清洗底盘上表面，焊接上下转盘间所有预埋钢筋，立模浇筑封固混凝土（C50微膨胀砼），使上下转盘连成一体。混凝土浇筑时振捣密实，以保证上、下盘密实连接。为防止上下转盘间因施工空间受限而出现的砼空洞，在浇筑封固砼时在上转盘底面四个方向安设注浆孔，一旦出现空洞可以通过注浆方式补救。,49,五、转体施工技术,50,桥梁转体施工中,转体仪式进行中,六、质量控制要点,桥台下的上、下转盘及滑道是转体运动的关键部位，尤其是上下球铰加工及安装的精度，须严格按照设计图纸施工。转体前撑脚与下滑道不锈钢板的间隙要控制在510mm，滑道钢板面铺垫聚四氟乙烯滑片并涂抹润滑油以减小摩擦阻力，滑道表面必须平整光滑。转体正式开始后，悬臂转体速度应控制在设计要求的范围内。转体过程中，应密切监测转体结构的标高、轴线位置及平衡情况。千斤顶的安装位置应精确定位，确保千斤顶的中心线与转台外圆相切，高度与预埋钢绞线中心线在同一水平面上，并且两对千斤顶的中心线要相互平行。两个对称千斤顶的作用力应大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生。,51,52,七、安全控制要点,设备操作