钢箱梁转体施工工艺与技术

钢箱梁转体施工工艺与技术摘要：桥梁转体适用于跨越深谷急流、河道、铁路以及公路，其工艺与技术已广泛应用于桥梁建设中，具有安全、可靠、减少施工难度的特点.本文就9050吨平转法转体钢箱梁对其工艺与技术进行研讨。关键词：转体工艺技术1.工程概况本工程为上跨新景矿专用线铁路桥梁，桥梁自北向南依次跨越新景矿专用线、石太铁路上下行线。孔跨设计为2-100m转体T构，桥面宽度24.5m。在铁路北侧沿铁路线搭设临时支架拼装焊接T构钢箱梁，然后进行逆时针转体54。就位，转体重量9050吨。主桥上部结构箱梁为单箱五室截面，T构中间支点处梁高7.5m，边支点梁高3.5m，梁底线型按1.8次抛物线变化。箱梁顶板宽24.5m，桥梁钢结构外表面采用冷喷锌材料进行防腐处理。主桥（2#墩）承台为上下两层。下承台高尺寸18.7X18.7X3.5m；上承台高尺寸13X13X3m；主墩2#墩为空心薄壁墩，墩高12.4m，截面尺寸为6.5X11m，横桥向壁厚1.5m，顺桥向壁厚1.2m；主桥桩基由25根直径为1.5m的钻孔灌注桩基础组成。1.施工工艺2.1承台施工主桥（2#墩）上、下承台均采用C50混凝土，混凝土方量分别为下承台1223.9m3.上承台507m3o下承台上设置转动系统的转体支座、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。采取两次性浇筑成型，第一次浇筑高度2.62m,第二次浇筑高度0.88m。下承台体积1223.9m3,为大体积混凝土，浇筑时，承台内部置冷却循环系统。浇筑完成后立即利用冷却循环系统的水进行蓄热养护，内降外保。尽可能使新浇筑混凝土少失水分，保持混凝土内外温差不大于25°C。混凝土表面干燥或水分蒸发过快和温度下降幅度较大时，将引起表面混凝土开裂，且裂缝会向内发展。一定时间的保温和保持混凝土表面湿润，使其表面缓慢冷却、干燥，混凝土能够产生足够的强度以抵抗温度拉应力。2.2转体体系2.2.1本桥采用平转法进行转体施工。转体系统结构由转体下盘、转体支座、上转盘、转动牵引系统组成。下承台上设置有转动系统的转体支座、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成基础。下转盘在浇筑混凝土前，将转动体系中的牵引系统的反力座、临时锁定装置、限位装置、助推装置预埋在下转盘中。转体支座是平转法施工的转动体系的核心，是转体施工的关键结构，其制作和安装精度必须满足施工要求。转体支座的使用功能根据本桥施工其结构应满足：上支座板球面进行镀铭或抛光；滑板选用整板与下支座板镶嵌并进行固定，当特殊需要时滑板可拼接；上支座板和下支座板分别具备销孔，并配备与其对应的销轴；支座球面摩擦面处应设置防尘密封装置;支座必须设置临时连接装置转体支座安放于转体下盘顶的垫石上，支座安装时垫石顶面四角高差不大于5mm。支座安装前将垫石表面凿毛并铺垫30mm强度不低于50MPa的环氧树脂砂浆，依靠支座自重压实并将支座调平，支座顶面相对高差不大于1mm。支座采用地脚螺栓加套筒螺杆的连接方式。2.2.2转体上转盘撑脚与滑道上转盘撑脚即转体时支撑转体结构平稳的保险腿。本桥上转盘设置8个保险腿，从转体时保险腿的受力情况考虑，转台对称的两个保险腿之间的中心线与上转盘纵向中心线重合，将8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。在撑脚的下方设置的滑道，转体时保险撑脚在滑道内滑动。整个滑道面在一个水平面上，其相对高差不大于2mm。撑脚下方支垫20mm厚钢板作为转体结构与滑道的间隙。上转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，上转盘高布有纵、横预应力钢筋。转盘是球铰、撑脚与上转盘相连接的部分，又是转体牵引力直接施加的部位。转盘内预埋转体牵引索，预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致。每根索埋入转盘长度不小于设计值，每对索的出口点对称于转盘中心。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钢筋上，同时做好保护措施，防止施工过程中钢绞线损伤或严重生锈。每组撑脚由三圆柱形的800X24mm钢管混凝土组成，下设30mm厚钢板，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。从转体时保险腿的受力情况考虑，转台对称的两个保险腿之间的中心线与上转盘纵向中心线重合，使8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。撑脚在下转盘混凝土灌注完成后，球铰安装就位时即安装撑脚，并在撑脚走板下支垫20mm钢板（作为转体结构与滑道的间隙）。考虑支架沉降等因素，至少确保撑脚与下滑道的间隙为20mm。转体前在滑道面内铺装3mm厚不锈钢板及9mm厚的聚四氟乙烯板。转体前用砂箱作为临时支撑。滑道由滑道骨架和滑道面板组成，滑道骨架由等分四部分组成，现场组装。组装方式为相邻两块顶面底部用钢板进行固定，相邻两块架腿角钢之间用钢筋焊接固定，连接成整体后，4个吊点均布于滑道四周，整体起吊安装。2.2.3墩梁固结主墩采用墩梁固接结构体系，在2#墩处箱梁底长13.0m，宽6.0m，高2.0m范围内灌注C50微膨胀混凝土，墩身外包钢板并设置剪力钉，墩身外包钢板与箱梁底钢板采用熔透焊焊接。墩顶及箱梁底浇筑混凝土部分张拉JL32精轧螺纹钢。三、钢箱梁施工3.1本搭设临时支架拼装钢梁，以确保钢箱梁吊装就位后的整体稳定性。临时支架由基础、柱身、分配梁和连接系组成。根据钢箱梁分节情况，顺桥向设置20组临时支墩，柱间连接系采用6325X5直缝焊管制作，环绕钢立柱进行布置，支撑之间用等边角钢Z75X8呈十字交叉状加固。钢立柱柱顶横桥向设置双拼工字钢分配梁，工字钢采用I56a，分配梁长度20.5m，每组采用双拼结构形式。两道工字钢顶和底利用钢板进行联接。横梁底部翼缘板两侧与钢立柱顶法兰盘进行焊接固定，用以承载钢箱梁箱体。钢立柱柱顶顺桥向设置一道工字钢分配梁。临时墩每根立柱基础采用二阶钢筋混凝土结构，一阶基础尺寸为2.3mX2.3mX0.6m，二阶基础尺寸为1.1mX1.1mX0.5m，基础顶部各预埋1块预埋钢板，用于与钢立柱焊接联接。每个临时支墩基础安装就位后，采用C25混凝土将同一临时支墩下的立柱基础浇筑为整体。临时墩基础基底要求地基容许承载力不小于200kPa。3.2支架体系拆除当钢箱梁全部焊接完毕，焊缝经探伤检验合格，焊缝打磨涂装合格后，开始拆除临时支架。支架上荷载的卸载分三次进行，从悬挑两端向中墩三次分步卸载，第一次卸载10mm，第二次卸载20mm，第三次卸载20mm；以此类推，直至支架支撑与钢箱梁分离为止。卸载遵循由远到近的原则，先从远离支座位置开始卸载，最后卸载中墩支座位置。临时支架的拆除按后装先拆、先装后拆的顺序及进行。四、 转体准备工作转体前须对转体箱梁进行称重，保证转体两侧平衡。测量称重前砂箱放砂，确保砂箱下落2-3cm，解除梁体约束。用千斤顶在转台内侧顶起T构，当千斤顶的起顶力克服结构不平衡力矩以及球铰的摩阻力矩之后，整个T构将发生转动的趋势，通过位移测量装置（百分表）来捕捉T构发生转动时对应的起顶力，即可由此确定出实际结构的不平衡力大小，根据不平衡力的大小对梁体进行配重，保持梁体两侧平衡。称重结束后采用铁楔塞入砂箱与上承台之间的孔隙起到临时固结作用，正式转体前将砂箱全部拆除。同时清理滑道，在撑脚底与滑道顶的间隙中垫4mm厚四氟乙烯板，并涂抹黄油。转体主要设备（牵引千斤顶、液压泵站及主控台）安装完毕后进行现场调试，检查设备电路、油路等关键部位确保完好，全部设备检查完毕后进行空载运行，确认无误后进行牵引索的安装试转。所有准备工作全部正常后，进行试转。五、 钢箱梁转体施工转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于球型支座，并通过球型支座传递至下承台。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球型支座，同时进行称重和配重，确保转体结构自重中心线与球型支座竖向中心线重合，然后利用埋设在上承台的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服球型支座内部及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。转体系统主要由球型支座、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。试转时控制好每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离，将转体速度控制在设计要求内，控制时采取点动方式操作，测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试转过程中，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，则停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。转体前箱梁预拼场地与新景矿专用线的距离最近为19.18m。根据设计要求试转时梁端的横向转动距离为12.09m，转体转动角度为7°。试转7°后钢箱梁距离新景矿专用线最近处7.09m，满足安全施工要求。试转结束后，用钢楔块楔紧撑脚，并将上下承台部分预留钢筋焊接，临时锁定梁体，钢楔块及焊接钢筋在正式转体前取出、切割。转体施工时根据转体数据控制整个转体过程，对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，确保转台仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生。转体结构接近设计位置时，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，测量轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。转体前在转台上布置刻度，转体过程中随时观测转台的转过刻度。在转台钢绞线上做出标记，使同一转台的两根牵引索等速通过千斤顶。在转体到位后，在撑脚前进方向处将铁楔打紧，并检查有无遗漏，完成后进行焊接固定。转体精确就位后，清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使上承台与下承台连成一体。结束语:综上所述，转体是一个复杂的过程，必须合理有效地控制好各个关键点。转体施工中的两侧平衡配重、