桥梁水平转体施工技术及方案设计内容培训

桥梁水平转体

施工技术及方案设计

中铁三局集团公司技术开发部

目录一、转体施工介绍二、水平转体方案设计三、转体施工关键技术及参数计算四、转体过程实例五、转体控制关键点第一章转体桥施工介绍1.1转体技术发展从1977年建成的第一座转体施工的遂宁建设桥至今，成功运用转体施工技术建成的桥梁逾百座，但大多转体吨位较小，可以说转体施工是技术比较成熟的一种施工工艺集成，且近年来转体吨位一再被刷新，尤其是在丫髻沙突破万吨级后，转体吨位已到17000t

，目前国内转体施工吨位最大的是郑州市解放路斜拉立交桥，转体重为17100t（超过了此前石家庄市环城公路跨石太铁路转体斜拉桥家庄的16500t）。第一章转体桥概述1.2转体施工方法根据桥梁结构的转动方向，可将桥梁转体施工方法分为竖转施工、平转施工以及平竖转相结合施工三种，其中以平转法应用最广泛平转施工可分为平衡转动体系转体施工和无平衡重转体施工方法，其中平衡转动体施工又分为结构自平衡转体施工与需专门配重的转体施工。

修建时间桥名结构体系跨径布置转体方法特点1977四川遂宁建设桥砼箱肋拱70平转国内首座转体桥1984自贡水电局渡槽桁架

竖转国内首座竖体结构1987四川巫山龙门实验桥钢筋混凝土箱拱122平转国内首座无平衡重转体桥1993安阳钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱150平转+竖转国内首座平转+竖转转体桥2004宜恩平地坝大桥混凝土箱拱132平转薄壁开口施工跨度最大2010沪杭高铁大桥钢筋混凝土箱拱80+160+80平转转体重量最大小榄特大桥属于新建铁路广州至珠海城际快速轨道交通工程，主桥跨布置为（100m+220m+100m）V构－拱组合桥，主桥桥长420m。广州丫髻沙大桥，全长1084米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，跨经为76＋360＋76m，桥宽36.5米，采用竖转、平转相结合的施工控制技术和“变角度、变索力”的液压同步提升技术。

第二章水平转体施工体系设计2.1水平转体施工设计理念连续梁水平转体施工属于有平衡重转体施工，为避免施工期间对线路、河道的影响，将连续梁沿线路、河流等建造，通过转动就位后合龙成桥，实现跨越，减少干扰，降工程难度，保证施工安全。转动体系由转动平衡体系及转动牵引体系组成。绥芬河斜拉桥跨铁路线转体完成

第二章水平转体施工体系设计2.2转动体系结构设计（一）牵引式转动体系结构转体平衡系统主要由承台上下承台、上下转盘、销轴、钢支腿及滑道、混凝土辅助千斤顶反力座、混凝土牵引千斤顶反力座、预埋转动牵引钢绞线束组成。

第二章水平转体施工体系设计2.2转动体系转动体系平面图转动体系立面图钢绞线连续千斤顶

第二章水平转体施工体系设计2.2转动体系结构设计（一）顶推式转动体系结构

“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。

第二章水平转体施工体系设计2.2转动体系结构设计（二）顶推式转动体系结构

第二章水平转体施工体系设计2.2转动体系结构设计（二）顶推式转动体系结构

第三章转体施工关键技术及参数计算1、核心部件球铰加工及验收

一、球铰的加工

球铰是平转法施工转动系统的核心，它是转体施工的关键结构，转体结构制作质量控制的好坏直接影响到转体施工的成败，必须保证球铰的加工质量及安装精度。目前国内的球铰一般由中国船舶重工集团公司第725研究所制作。二、球铰的验收制作精度主要控制如下：球铰和接触面粗度Ra≯12.5，球面各处曲率误差≯2mm，边缘各点高程差≯1mm，水平截面椭圆度≯1.5mm，球铰上下球面形心与球铰转动中心应重合，误差≯0.2mm。序号项目设计指标出厂验收1球铰和接触球面光洁度不小于3

2球面各点处曲率半径误差不大于2mm

3球铰边缘各点高程误差不大于1mm

4水平截面椭圆度不大于1.5mm

5四氟板块顶面务必位于同一球面上误差不大于1mm

6上下球铰形心轴、转动轴务必重合误差不大于1mm

7钢套管中心轴务必于转动轴重合误差不大于1mm

8与上下球铰相焊钢管倾斜度不大于3%

9下球面各点处球面度偏差不大于0.85mm

10四氟乙烯滑动片容许应力不小于100MPa第三章转体施工关键技术及参数计算

2球铰安装工艺

第三章转体施工关键技术及参数计算2、球铰安装工艺

整体安装精度要求：中心误差不大于±1.0mm，球铰正面相对高差不大于±0.5mm。一、下球铰钢型骨架下球铰钢型骨架采用角钢支架设置，由工厂预制，运至现场后由吊车将其吊入，并进行粗调、精确调整，调整完成后将下承台预埋钢板与骨架预留钢筋焊接牢固。

钢型骨架安装

第三章转体施工关键技术及参数计算第三章转体施工关键技术及参数计算2、球铰安装工艺

一、下球铰钢型骨架关键作用：调整定位下球铰高程钢型骨架安装中预留与下转盘的连接螺栓位置，骨架定位后，安装紧固螺母及M20×0.5细牙螺杆。（精调精度0.5mm）M20×0.5细牙螺杆2、球铰安装工艺

二、下球铰安装吊装下球铰使其安放在球铰钢型骨架上，调整中心位置，然后依靠固定调整M20×0.5细牙螺杆上下转动调整标高。利用全站仪、0.01mm的电子水准仪及铟钢尺多点复测。调整完毕后，竖向利用调整螺栓与横梁之间拧紧固定，横向利用承台上预埋型钢固定。

第三章转体施工关键技术及参数计算下球铰、环道安装2、球铰安装工艺

三、上球铰及聚四氟滑动片的安装

1）清理上下球铰球面；2）在中心销轴套管中放入黄油四氟粉；3）在下球铰凹球面上安装聚四氟乙烯滑板，用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙；4）将上球铰吊装到位，套进中心销轴内。5）球铰安装完毕对周边进行防护，包裹严密，确保杂质不进入到摩擦面内。第三章转体施工关键技术及参数计算上球铰安装上球铰试转第三章转体施工关键技术及参数计算转盘安装关键工序图解骨架中心定位

完成骨架安装

下球铰安装

安装四氟乙烯片

下球铰和销轴涂抹黄油和四氟乙烯粉

上球铰安装

上球铰模板3、球铰安装工艺

下球铰钢型骨架关键作用：调整定位下球铰高程钢型骨架安装中预留与下转盘的连接螺栓位置，骨架定位后，安装紧固螺母及M20×0.5细牙螺杆。（精调精度0.5mm）M20×0.5细牙螺杆第三章转体施工关键技术及参数计算

3、滑道及撑脚安装

第三章转体施工关键技术及参数计算1）滑道安装在钢撑脚的下方设有环形滑道，环道由专业厂家生产，现场采取分节段拼装，在盘下利用调整螺栓调整固定。转体时保证撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。要求整个滑道面在同一水平面上，其相对高差不大于2mm。（平整度要求较高，现场二次验收）第三章转体施工关键技术及参数计算2）撑脚安装上转盘共设有8组撑脚（钢管内灌注微膨胀混凝土），在下转盘混凝土浇筑完成，上球铰安装就位时即安装撑脚，安装撑脚时必须确保走形板与下滑道的间隙(根据本工程的特点设置为25mm）。转体前在滑道面铺装四氟乙烯板。2.4滑道及撑脚安装

第三章转体施工关键技术及参数计算

3、临时固结

由于转盘把整体承台分开，，在浇筑桥塔与主梁时，为防止施工荷载、结构恒载对桥塔产生不平衡的倾覆弯矩，在施工上转盘时必须把桥墩和承台予以临时固结，待转体前，方可拆除。采用砂箱和预埋竖向精轧螺纹钢筋作为临时固结的措施。同时，在上下承台之间再增加型钢支撑，确保稳定。原则上球铰在转体前不作为主要承力结构；第三章转体施工关键技术及参数计算

转体设备：本工程转体系统共1套，由2台QDCL2000型连续转体千斤顶、2台YTB液压泵站和1台LSDKC(A)－8主控台通过高压油管和电缆线连接组成转体动力系统。转体上转盘埋设有两束索引索，每束牵引束由19根强度等级为1860MPa的Φ15.24mm钢绞线组成。牵引索的另一端应在上转盘灌注时预埋入体内H形锚具锚固，作为牵引索固定端。4转动牵引体系安装

第三章转体施工关键技术及参数计算施工阶段序号工序工序工效（d）机具配置人员需做准备工作及注意事项下承台1上到工序下承台第一层施工完成下施工时要注意预埋固定滑道和下球铰骨架定位系统2定位骨架及滑道安装滑道放样、下球铰骨架定位安装4汽车吊或塔吊8独立的控制网，此步骤的滑道要提前考虑并要严格做到现场二次验收平整度，3下球铰及滑道定位下球铰精确调整定位，滑道拼装调整焊接精确定位5全站仪、水准仪124钢筋、预埋件下盘球铰钢筋安装、各种预埋件安装7205复核定位二次复核滑道及下球铰定位精度1全站仪、水准仪86混凝土浇筑浇筑砼114检查下球铰砼密实情况，采取措施补救4工效指标第三章转体施工关键技术及参数计算施工阶段序号工序施工内容工效（d）机具配置人员需做准备工作及注意事项上承台7滑道清理、助推反力座养护、清理滑道，施工助推反力座212施工反力座预埋钢筋时要充分考虑到支撑脚的距离，防止转体时反力座到支撑脚无空间8上球铰安装、定位清理、打磨、安装上球铰2汽车吊或塔吊、全站仪12上球铰安装后要进行试转，要保证四周黄油均匀外漏，之后采取措施封堵好黄油9支撑脚及临时支撑安装支撑脚及临时支撑脚安装315支撑脚间隙要控制均匀，并要采取不宜压缩并转体时好清理的材料，临时撑脚要预压10上转盘模板安装上转盘底模51511钢筋、预埋件、牵引索定位1025注意转体范围钢筋与周边干涉，提前打弯；12模板加固2特别检查底模有脱空现场，同时考虑下沉量，侧模检查斜支撑是否牢固、拉杆连接处焊接质量13混凝土浇筑1第三章转体施工关键技术及参数计算

5、转体施工第三章转体施工关键技术及参数计算气象条件1

转体前一周与气象部门及时沟通，保证转体时风力小于5级。结构的倾覆稳定性安全系数取决于结构自身的抗倾覆力矩与风力构成的倾覆力矩二者之比，取大于1.3。设备调试

对使用的设备在使用前进行标定，之后对系统进行空载联试，以确定全部设备正常并满足要求。2拆除临时固结3第三章转体施工关键技术及参数计算（2）关键参数计算

称重试验核心主要内容是通过试验测试竖向不平衡力矩MG及摩阻力矩MZ，通过计算球铰静摩阻系数：μ=MZ/0.98RN，转动体偏心距：e=MG/N，式中的R为球铰中心转盘球面半径；N为转体重量，通过对摩阻系数及偏心距的综合分析，为转体姿态分析及平衡配重提供技术支持，确保转体安全。第三章转体施工关键技术及参数计算转体施工前称重试验（2）关键参数计算

称重与配重4位移测点测力点配重第三章转体施工关键技术及参数计算转体施工前称重试验（1）试验方法①测点布置及说明在转动体两侧（图中按东和西表示）临时支承处布置千斤顶，用以在称重试验时对转动体进行顶放，在每台千斤顶上设置荷重传感器，测试试验过程中临时支点的支反力值。在球铰上转盘四周布置百分表，用以判断转动体在称重试验过程中是否发生转动。②测试方法及分析随着转体部分施工支架的拆除，转动体的不平衡力矩和球铰的摩阻力矩将逐渐发挥作用，参与转动体的平衡体系。施工支架拆除后，转动体的平衡体系将出现下列两种情况中的一种：转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩；转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩。

第三章转体施工关键技术及参数计算转体施工前称重试验测点布置第三章转体施工关键技术及参数计算转体施工前称重试验测点布置转体施工前称重试验

转动体部分施工支架完全拆除后,转动体未发生转动,转动体平衡体系出现方案中的第二种情况,即转动体球铰摩阻力矩较大且大于转动体不平衡力矩。根据测试数据,东(边跨)侧顶梁时使转动体发生微小转动时东侧支点的支反力P东=301kN(图5),西(主跨)侧顶梁时使转动体发生微小转动时西侧支点支反力P西=244kN(图6)。转动体不平衡力矩:MG=(301-244)×74.32=2118kN·m,转动体球铰摩阻力矩:MZ=(301+244)×74.32=20247kN·m,转体施工前称重试验转体施工前称重试验测点布置转体施工前称重试验

平转牵引系统安装6

转体千斤顶安装位置应以球铰轴心成对称分布。对平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装完成后要进行调试。安装助推系统

助推系统主要用于克服转体施工中静摩擦力与动摩擦力之间的差值而使整个转体部分启动。助推系统安装于环形滑道上转盘钢管撑脚与助推千斤顶反力座之间。助推系统安装后应进行调试。7安装微调、限位装置8设置测量及监控标志9试转10第三章转体施工关键技术及参数计算

转体关键参数设计1）球铰直径设计计算以杭长转体桥为例计算：转体设计总重力为G=145000kN；承台采用C50混凝土,轴心抗压强度32Mpa；通过计算D=2.98m；考虑非对称及安全因素，按照160000KN计算，计算得3.3m；设计给定采用D=4m；第三章转体施工关键技术及参数计算

2）转体牵引的动力系统设计基本条件⑴转体设计总重力为G=145000kN⑵球铰平面半径R1=2m。⑶牵引力偶臂直径D1=12m。⑷滑道中心线直径（助推力作用力臂）D2=10m⑸动摩擦系数μ1=0.06，静摩擦系数μ2=0.10。第三章转体施工关键技术及参数计算

2）转体牵引的动力系统设计1、牵引力计算根据T=2μ1GR1/3D1；T为牵引力KN、μ1为动摩阻系数，G为转体总重力KN、R1为球铰平面半径m、D1为牵引力偶臂牵引力T=2×0.06×145000×2/3×12=967KN；

2、牵引钢绞线单根钢铰线容许拉力[T1]=140×1395/1000=195.3KN设计共计19根，安全系数K1=19×195.3/967=3.84＞2（规范）满足要求！第三章转体施工关键技术及参数计算

2）转体牵引的动力系统设计3、牵引千斤顶选择根据计算结果确定千斤顶及助推千斤顶，采用2台2000kN连续千斤顶分别对称布置，则动力系数

η1=T1/F1=967/2000=0.48＜0.85，满足要求。第三章转体施工关键技术及参数计算

3）助推系统设计基本条件⑴转体设计总重力为G=145000kN⑵球铰平面半径R1=2m。⑶牵引力偶臂直径D1=12m。⑷滑道中心线直径（助推力作用力臂）D2=10m⑸动摩擦系数μ1=0.06，静摩擦系数μ2=0.10。第三章转体施工关键技术及参数计算

3）助推系统设计启动阶段，考虑动摩擦力矩与静摩擦力矩间的差值全部由上转盘撑脚处的两台助推千斤顶承受，则单台助推力T2为T2=(M2－M1)/D2M1=2μ1R1G/3=2×0.06×2×145000/3=11600KN·mM2=2μ2R1G/3=2×0.1×2×145000/3=19333KN·mT2—助推力，kN；M1—转体结构动摩擦力，kN·m;M2—转体结构静摩擦力矩，kN·m;D2—滑道中心线直径。T2=(M2－M1)/D2=（19333-11600）/×10=773KN第三章转体施工关键技术及参数计算

3）助推系统设计同理，助推千斤顶选用2台1000kN千斤顶，则动力系数Η2=T2/F1=773/1000=0.77＜0.85，满足要求。第三章转体施工关键技术及参数计算

第三章转体施工关键技术及参数计算

4）转体时间计算转体的角度约为21°，转体速度设为0.015rad/min转体弧度21×π/180=0.36rad转体时间T=0.36rad/0.015rad/min=24min第三章转体施工关键技术及参数计算

5）制动距离计算转动能量按照刚体计算W1=1/2Jw2在摩擦力矩作用下，设止动所需的转角为α，摩擦力矩提供，则α=W1/M1；距离设计位置1m，要降低速度；距离设计位置0.5m采用点动就位。第三章转体施工关键技术及参数计算

5）制动距离计算转动能量计算W1=1/2Jw2在摩擦力矩作用下，设止动所需的转角为α，摩擦力矩提供，则α=W1/M1；距离设计位置1m，要降低速度；距离设计位置0.5m采用点动就位。第三章转体施工关键技术及参数计算

5）制动距离计算范例：在摩擦力矩作用下，设止动所需要的转角为α，提供的摩擦力矩为W1=αM1则α=W1/M1=16.31/11600=0.00141rad此时梁端中心线与梁体就位中线的差距，L=αr2=112×0.00141=0.158m。其中式中W1——梁体的转动动能；M——转动体的质量；α——止动角度。r2——旋转半径当转体部分梁端中心线与边墩现浇段中轴线端头相距设计位置1m时，降低顶推千斤顶的供油量，对整个平转体减速。当转体部分梁端中心线与边墩现浇段中轴线端头相距设计位置约0.5m时，点动给油，减小顶推千斤顶供油量并降低顶推力，在距设计位置0.158m处停止牵引，靠惯性就位。第三章转体施工关键技术及参数计算

6）牵引速度计算牵引理论速度

V(mm/min)=泵头流量(L/min)/(3×缩缸面积+2×伸缸面积)此处牵引速度可以根据实际工程的特点及设备，与厂家一起确定，设定牵引理论线速度的大小；但是要满足不大于0.02rad/min，从而确保线速度不大于1.5m/min。第三章转体施工关键技术及参数计算正式转体（各方面数据监测）10转体到位后调整11先封铰后合龙：转体施工完成后，精确调整成桥线形精度，对承台进行固结，填充封铰C50微膨胀混凝土，保证混凝土密实性，完成球铰固结。第三章转体施工关键技术及参数计算撑脚氟滑板转体姿态监测精调完毕撑脚固结转动角度及位移观察

第四章转体实例京沈转体

第四章转体实例京沈转体

第四章转体实例京沈转体

第四章转体实例京沈转体

第四章转体实例京沈转体

第四章转体实例非对称转体

第四章转体实例预埋钢盒设计（合龙段）某桥转体梁段长度为37m，合龙段长度2m，预埋钢盒设计考虑转体影响，设计分三段钢盒分三段（130+110+130）cm，每段分底板、腹板和翼缘板加工，钢盒面板为12mm厚钢板，加劲肋厚10mm，按间距60cm纵桥向布置。为确保合龙后能形成封闭空间，保证连接质量，钢盒之间要有足够的搭接长度，中间110cm部分外径与130cm部分内径相同尺寸，同时保证每端搭接长度5cm。

第四章转体实例预埋钢盒设计（合龙段）

第四章转体实例移动式吊架（合龙段）

第五章转体控制关键点

一、精度方面

1）球铰加工、安装精度，现场达到要求：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm，球铰正面相对高差≯1mm。

2）下球铰钢型骨架、环形滑道，撑脚等；

3）撑脚预留量净空为25mm；

4）独立施工控制网；

第五章转体控制关键点二、限位方面

上下转盘临时支撑、撑脚限位措施；

为保证上部结构施工期间球铰均匀受力和撑脚不受较大压力，以及转体结构稳定，在上转盘下部（撑脚间）设置临时支座（砂箱，经过预压）。第二章关键部件球铰施工工艺及标准

撑脚安装；便于拆除；撑脚与环道之间沙箱填充（2.5cm）。三、滑道及撑脚安装