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、球球铰铰的的设设计计及及安安装装（1）球球铰铰由由定定位位骨骨架架、、下下球球铰铰、、上上球球铰铰及及中中心心销销轴轴构构成成。。下下球球铰铰表表面面镶镶嵌嵌聚聚四四氟氟乙乙烯烯滑滑块块。。球球铰铰设设计计时时最最关关键键的的一一环环是是要要选选取取适适当当的的直直径径，，其其主主要要受受下下部部混混凝凝土土抗抗压压强强度度、、滑滑块块抗抗压压强强度度及及滑滑块块布布置置的的制制约约。。（2）球球铰铰受受力力一一般般分分为为2种情情况况：：其其一一，，当当转转体体段段平平衡衡时时，，球球铰铰承承受受上上部部所所有有荷荷载载，，即即球球铰铰处处竖竖向向反反力力等等于于转转体体段段质质量量；；其其二二，，当当转转体体段段失失去去平平衡衡时时，，球球铰铰与与撑撑脚脚共共同同受受力力，，球球铰铰与与撑撑脚脚的的反反力力合合力力等等于于转转体体段段质质量量。。显显然然第第一一种种情情况况球球铰铰受受力力较较大大，，因因此此取取该该情情况况计计算算球球铰铰平平面面直直径径。。上球球铰铰安安装装试试转转完完成成球铰铰四四氟氟板板3、滑滑道道及及撑撑脚脚的的设设计计及及安安装装滑道道、、撑撑脚脚在在转转体体段段不不平平衡衡时时起起平平衡衡支支撑撑作作用用，，设设计计时时其其主主要要的的内内容容有有：：滑滑道道的的平平整整度度，，避避免免在在转转体体时时产产生生爬爬坡坡现现象象；；撑撑脚脚的的承承载载力力能能满满足足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）磨心支支承有钢钢结构和和钢筋混混凝土结结构。在在我国以以采用钢钢筋混凝凝土结构构为主。。由中心心撑压面面承受全全部转动动重量，，通常在在磨心插插有定位位转轴。。为了保保证安全全，通常常在支承承转盘周周围设有有支重轮轮或支撑撑脚正常常转动时时，支重重轮或承承重脚不不与滑道道面接触触，一旦旦有倾覆覆倾向则则起支承承作用。。在已转转体施工工的桥梁梁中，一一般要求求此间隙隙2～20mm，间隙越越小对滑滑道面的的高差要要求越高高。上下下转盘弧弧形接触触面的混混凝土均均应打磨磨光滑，，再涂以以二硫化化铜等润润滑剂，，以减小小摩擦系系数(一般在0.03～0.06之间)。（2）撑脚支支撑形式式在转体体结构悬悬臂较大大，抗倾倾覆稳定定要求突突出时，，往往被被采用。。下转盘盘为一环环道，上上转盘的的撑脚有有4个或4个以上，，以保持持平转时时的稳定定。转动动过程支支撑范围围大，抗抗倾稳定定性能好好，但阻阻力力矩矩也随之之增大，，而且环环道与撑撑脚的施施工精度度要求较较高，撑撑脚形式式有采用用滚轮，，也有采采用柱脚脚的。滚滚轮平转转时为滚滚动摩擦擦，摩阻阻力小，，而且常常因加工工精度不不够或变变形使滚滚轮不滚滚。采用用柱脚平平转时为为滑动摩摩擦，通通常用不不锈钢板板加四氟氟板再涂涂润滑剂剂，其加加工精度度比滚轮轮容易保保证，通通过精心心施工，，已有较较多成功功的例子子。（3）支承为为磨心与与撑脚共共同支承承。国内内某立交交桥采用用一个撑撑脚与磨磨心共同同作用的的转动体体系，在在撑脚与与磨心连连线的垂垂直方向向设有保保护撑脚脚。如果果撑脚多多于一个个，则支支承点多多于2个，上转转盘类似似于超静静定结构构，在施施工工艺艺上保证证各支撑撑点受力力基本符符合设计计要求比比较困难难。广州州某大桥桥原采用用多撑脚脚与磨心心共同受受力体系系，后考考虑到这这种困难难，减小小了磨心心受压的的比例，，使其蜕蜕化为撑撑脚体系系。5、限限位系统统由于转转体施工工是单向向动作，，如过转转将无法法逆向调调整，所所以必须须设置限限位系统统防止过过转，以以确保轴轴线的正正确性。。限位系系统由上上承台上上的限位位块及下下承台上上的挡块块组成。。在上承承台轴线线位置设设置钢筋筋混凝土土限位块块，根据据转体角角度推算算就位位位置，在在下承台台的相应应位置上上设置挡挡块。二、水平平转体施施工中的的关键问问题1、水平转转体施工工中，能能否转动动是一个个很关键键的技术术问题。。一般情情况下可可把启动动摩擦系系数设在在0.06～0.08之间，有有时为保保证有足足够的启启动力，，按0.1配置启动动力。因因此减小小摩阻力力，提高高转动力力矩是保保证平转转顺利实实施的两个关键键。转动力力通常安安排在上上转盘的的外侧，，以获得得较大的的力臂。。转动力力可以是是推力，，也可以以是拉力力。推力由千千斤顶施施加，但但千斤顶顶行程短短，转动动过程中中千斤顶顶安装的的工作量量又很大大，为保保证平转转过程的的连续性性，所以以单独采采用千斤斤顶顶推推平转的的较少。。转动力力通常为为拉力，，转动重重量小时时，采用用卷扬机机，转体体重量大大时采用用牵引千千斤顶，，有时还还辅以助助推千斤斤顶，用用于克服服启动时时静摩阻阻力与动动摩阻力力之间的的增量。。2、平转过过程中的的平衡问问题也是是一个关关键问题题。对于于斜拉桥桥、T构桥以及及带悬臂臂的中承承式拱桥桥等上部部恒载在在墩轴线线方向基基本对称称的结构构，一般般以桥墩墩轴心为为转动中中心，为为使重心心降低，，通常将将转盘设设于墩底底。对于单跨跨拱桥、、斜腿刚刚构等，，平转施施工分为为有平衡衡重与无无平衡重重转体两两种。有有平衡重重时，上上部结构构与桥台台一起作作为转体体结构，，上部结结构悬臂臂长，重重量轻，，桥台则则相反，，在设置置转轴中中心时，，尽可能能远离上上部结构构方向，，以求得得平衡，，如果还还不平衡衡，则需需在台后后加平衡衡重；无无平衡重重转体，，只转动动上部结结构部分分，利用用背索平平衡，使使结构转转体过程程中被转转体部分分始终为为索和转转铰处两两点支承承的简支支结构。。一、实实例工工程概概况SJ高架桥桥工程程是XX市五环环快速速路SJ南站编编组站站（7条运营营铁路路线组组成））的关关键工工程。。桥长长1187m，主体体为45m+65m+95m+40m的四跨跨连续续独塔塔单索索面预预应力力混凝凝土部部分斜斜拉桥桥。全全桥平平曲线线半径径为1900m，竖曲曲线半半径为为16000m，线形形十分分复杂杂。主梁为为单箱箱三室室大悬悬臂C50预应力力混凝凝土箱箱梁。。箱梁梁顶板板宽28.76m、底板板宽17.0m，梁高高2.5m，箱梁梁整体体向曲曲线内内倾斜斜2%。主塔塔梁面面以上上高39m，为了了加强强顺桥桥向刚刚度，，改善善景观观效果果，结结构设设计为为倒’’Y’’形。第三部部分水水平转转体施施工实实例全桥设设斜拉拉索6组，共共12根OVMPES（FD）7-451带有双双层PE热挤聚聚乙烯烯保护护层的的低应应力新新型拉拉索。。拉索索钢丝丝为高高强低低松弛弛镀锌锌钢丝丝，极极限抗抗拉强强度1670Mpa。为了了成桥桥后能能更换换缆索索，在在塔梁梁上均均预留留备用用索道道管。。桥式立立面图图鉴于拟拟建桥桥下的的列车车运营营流量量大，，无法法采用用常规规施工工方法法。为为既快快速、、安全全地建建成高高架桥桥，又又最大大限度度地减减少对对铁路路运营营的干干扰，，经过过反复复技术术经济济论证证决定定采用用转体体法施施工。。转体体法施施工可可以最最大限限度地地避免免对运运营列列车线线路的的干扰扰（跨跨线桥桥），，避开开水中中施工工（跨跨河桥桥），，具有有经济济效益益和社社会效效益。。转体体段总总长166.7m，主跨跨悬臂臂长86.7m，边跨跨端悬悬臂长长80m。先在在平行行铁路路线的的北侧侧场地地完成成斜拉拉桥的的现浇浇，再再将其其旋转转49°°到桥位位。如如下下图：：转道采采用环环道与与中心心支撑撑相组组合的的转盘盘结构构，由由上下下转盘盘与球球铰构构成。。球铰铰直径径为3.8m，采用用厚55mm的钢板板整体体压制制成型型，分分上下下两片片。钢球铰铰转盘盘两片之之间涂涂以黄黄油聚聚四乙乙烯粉粉，并并垫以以756块聚四四氟乙乙烯板板片。。球球铰中中心设设直径径300mm钢质转转轴，，预埋埋于上上转盘盘混凝凝土中中，保保证转转体时时轴心心不发发生偏偏位。。球铰四四氟板板上转盘盘底设设8组钢管管混凝凝土撑撑脚，，撑脚脚按圆圆周等等距布布置。。撑脚脚下设设不锈锈钢环环道，，环道道与撑撑脚间间预留留间隙隙4mm，保证证转体体的稳稳定。。环道道上对对称于于转盘盘中心心设12对助推推千斤斤顶反反力座座。参参考下下图。。下转盘盘与助助推反反力座座上转盘盘侧面面设2束19-7直径5钢绞线线，固固定端端埋入入混凝凝土内内，自自由端端在转转盘侧侧面绕绕四分分之三三周后后安放放于主主牵引引反力力座的的牵引引槽口口内，，用两两台连连续张张拉千千斤顶顶牵引引。牵牵引反反力座座为2m乘以1.8m乘以1.8m，设于于承台台上。。二、水水平转转体系系统设设计与与安装装1、转动动体称称重斜拉桥桥的转转动体体是完完全自自平衡衡体系系，必必须确确保横横桥向向与顺顺桥向向对转转盘中中心的的力矩矩平衡衡，在在转体体前要要进行行称重重验证证。如如转体体不平平衡，，则采采用在在梁面面配重重的方方法调调整到到平衡衡状态态。转体部部分重重心向向曲线线内侧侧偏109mm，向边边跨侧侧偏50mm，以便便横桥桥向对对转体体中心心平衡衡；同同时使使顺桥桥向力力矩偏偏向边边跨，，使球球铰与与边跨跨的撑撑脚共共同受受力，，产生生一定定的稳稳定力力矩，，保证证转体体的稳稳定。。但撑撑脚与与滑道道间的的摩阻阻力力力臂大大，如如偏心心过大大，将将使转转体牵牵引力力显著著增加加，所所以在在施工工中应应严格格控制制转体体箱梁梁尤其其是箱箱梁悬悬臂端端的模模板尺尺寸，，使梁梁体偏偏心力力矩满满足设设计要要求。。称重方方法如如下：：（1）在对对称于于距3号墩中中心线线70m处设梁梁端反反力架架、千千斤顶顶、传传感器器。（2）在一一端向向上施施力顶顶升梁梁体，，当转转体发发生转转动的的瞬间间（通通过设设于转转盘与与承台台间的的位移移计来来判断断），，记录录传感感器顶顶升力力。（3）通过过顶升升力与与力臂臂求得得力矩矩。（4）通过过对于于球铰铰中心心的力力矩平平衡方方程，，推算算球铰铰摩阻阻。在正常常状态态下，，转动动球铰铰的摩摩阻力力矩大大于转转动体体的不不平衡衡力矩矩，如如施工工误差差过大大，也也有可可能出出现转转动球球铰的的摩阻阻力矩矩小于于转动动体的的不平平衡力力矩。。2、平转转动力力计算算。（1）转体体支承承点竖竖向反反力，，（2）平转转牵引引力（3）平转转助推推力（4）牵引引索钢钢铰线线的选选用3、平转转牵引引系统统，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、转体施工工工艺流程图图三、水平转转体施工工工艺2、体系转换换整个斜拉桥桥箱梁采用用支架法现现浇，在转转体前要完完成支架承承重向球铰铰承重的体体系转换，，转换按以以下步骤完完成。（1）拆除上转转盘与承台台间的砂箱箱，使墩柱柱承受的重重力直接由由球铰承担担。（2）通过斜拉拉索张拉，，将支架承承受的部分分荷载转由由斜拉索并并通过主塔塔、墩柱传传递给球铰铰.（3）拆除全部部梁底支架架，使所有有转体部分分的荷载全全部作用在在球铰上，，完成全部部体系转换换。斜拉桥的转转体转体是整个个斜拉桥成成功的关键键工序，其其步骤如下下：(1)对箱梁内外外进行清理理，除去杂杂物、多余余荷载。对对各关键部部位复查，，包括塔梁梁固结点、、上转盘、、塔柱锚固固区、球铰铰等部位，，确认并签签证。(2)监测人员与与仪器就位位(3)拆除称重支支架与梁底底前的支撑撑，静置24h后，进行应应力与线性性监控，确确认是处于于平衡状态态。(4)进行现场技技术交底，，对各观测测点人员分分工，对控控制信号、、通信联络络等人员进进行全面明明确的分工工。(5)对各交通道道口实施封封闭，正式式转体(6)收紧平转牵牵引索，并并在索力达达到设计牵牵引力时持持荷，保持持油压。(7)开启助推千千斤顶，在在转盘中心心对称位置置按100KN分级加载至至设计助推推力。(8)牵引千斤顶顶连续牵引引，直到结结构开始启启动，并使使整个转体体结构匀速速平转。将将主梁端部部水平线速速度控制在在1.2m。。。。。。(9)匀速平转时时，监测人人员实时监监测，测量量人员反复复观测塔柱柱轴线偏位位、梁端部部位高程变变化。(10)当平转至梁梁体边缘接接近边墩时时，同时在在上下转盘盘之间安装装限位系统统。(11)当转体梁端端中心线距距设计位置置约1m时，降低牵牵引索千斤斤顶的供油油量，使转转体减速。。(12)距设计位置置0.5m时，改用手手动点操作作。(13)对梁端中线线连续观测测，指挥油油泵站点动动至梁体中中轴线重合合，至此转转体基本就就位。为保证平转转过程中每每根钢铰线线的受力一一致，要求求在平转牵牵引前，对对牵引钢铰铰线竖向排排列，使每每根同心，，以便在牵牵引时每根根线速度一一致。同时时，对钢铰铰线用千斤斤顶逐根预预紧。转体后的线线性调整转体就位后后，对转体体结构进行行全面测量量，计算梁梁体轴线及及高程偏差差值。用助助推系统、、微调系统统、平转牵牵引系统共共同作用，，通过整个个刚性位移移及梁端局局部变形两两种方法，，使梁体端端部精确合合龙。具体体如下：(1)采用平转及及助推系统统微调，将将桥梁中轴轴线对正。。(2)利用设于上上下转盘的的横向微调调系统，调调整整个刚刚体的横向向倾斜度，，以达到设设计要求。。(3)临时解除上上下转盘间间的连接，，分别在梁梁体两端及及上下转盘