双幅T构桥跨越电气化铁路同步转体施工综合技术

《双幅T构桥跨越电气化铁路同步转体施工综合技术》课题研究报告转体前铁路两侧T构仰视中铁十七局集团有限公司二○○七年十一月

目录一、任务来源及依据 1二、工程概况及特点 11、工程概况 12、工程特点 3三、国内外研究现状 5四、研究的内容、成果形式和技术指标 61、研究的目的 62、成果形式 63、技术指标 7五、主要研究内容及关键技术 81、双幅T构桥跨越电气化铁路同步转体施工的主要研究内容 82、本课题所采用的关键技术 8六、取得的主要技术成果 81、高精度、大直径球形转盘制作加工工艺与安装工艺技术 92、拽拉牵引系统安装操作工艺技术 143、T构从支架受力到球铰受力体系转换工艺技术 184、T构平衡测试与控制技术 205、双幅T构桥同步快速转体技术 216、双幅T构转体后精确控制技术 247、铁路安全防护施工控制技术 25七、创新点 26八、社会、经济效益 271、社会效益 272、经济效益 27九、推广应用前景 28双幅T构桥跨越电气化铁路同步转体施工综合技术报告一、任务来源及依据由中铁十七局集团担负施工的张家口至石家庄高速公路（石家庄段）ZS13合同段，位于石家庄市正定县境内,施工里程为ZK13+300～ZK16+750，全长3.45km转体单元为2-50m跨度的T形刚构，转体重量为4800t，转体角度为48.2°。施工时先在铁路两侧沿铁路方向支架现浇2×40mT构箱梁，T构箱梁完成后两幅桥同步顺时针转体，转体到位后在两边墩处搭支架现浇9.95m合拢段，最后形成2-50m跨度的T构梁桥。京广电气化铁路行车密度大，平均每5min就有一趟列车通行。桥位处地下有各种光电缆，转体T构箱梁下有2.75万伏接触网供电线，转体桥从桩基础施工开始，到正式转体及转体后合拢段施工，对京广铁路都必须采取严密的安全防护措施；不仅如此，T构转体平衡控制、同步快速转体控制系统、铁路安全防护技术等都是技术含量大的新课题。为此，2006年初集团公司将“大吨位刚构桥跨越电气化铁路平面转体施工综合技术”列入了年度科技计划，2006年4月该课题又在总公司立项，我公司高度重视，成立了课题组，组织技术人员进行攻关研究。研究工作从2006年4月至2007年9月，历时18个月，通过在实践中不断的摸索与创新，圆满完成了课题要求的研究内容，达到了预期的目的。二、工程概况及特点1、工程概况张石高速公路主线为双向六车道，路面宽度为34.5m，跨京广铁路转体桥，分为左右两幅，左右两幅桥面宽度均为16.75m，采用双幅同时同步平衡转体施工。京广铁路为双线电气化铁路，线间距为4.07m，相交处张石高速公路里程为ZK13+800.5，铁路下行线里程为K243+798.1，轨顶高程为74.647m，路线中心线与铁路夹角为48°12′，铁路两侧有电气化立柱，地下有电缆、光缆、煤气、煤油、天然气管道等设备，跨线桥须满足铁路净空要求。转体桥平面图详见图1-1。图1-1张石跨京广铁路转体桥施工平面示意图本桥基础采用直径1.2m的钻孔灌注桩，每个转体墩设计采用18根钻孔桩组成桩群，桩深61m；转体墩承台结构尺寸为12×12×3m，承台基坑开挖深度4-5m；T构中墩采用矩形截面空心墩，中墩与T构箱梁采用墩梁固结，墩顶设横隔板，梁体斜置形成桥面横坡；上部结构为大型T型刚构混凝土箱梁，系单箱单室、斜腹板变截面箱梁，中支点梁高4m，端部梁高1.8m转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成，转体下球铰及环形滑道埋置在承台中，为转体结构的固定部分，上球铰及埋设在上转盘中的6对撑脚为转体结构的转动部分，上、下球铰为中心支撑，6对撑脚在环形滑道上移动为辅助环形支撑。转体采用双幅同时同步平衡转体施工，转体桥跨度为40+40m，单幅转体重量为4800t，转体角度为48.2°，转体到位后，支架现浇9.95m合拢段，形成2-50m转体T构梁底距轨面最不利处高度为9.26m。左幅转体T构箱梁梁底距电气化立柱顶最不利距离为1.91m，右幅转体T构箱梁梁底距电气化立柱顶最不利距离为1.02m，对转体不会形成阻碍。跨京广铁路转体桥主要技术标准详见表1-1《张石高速公路主要技术标准》。表1-1张石高速公路主要技术标准序号项目技术标准1张石高速公路公路等级高速公路2计算行车速度1203设计荷载公路—Ⅰ级4行车道宽度3×7.55桥面宽度2×〔0.5m（防撞墙）+15.75m（行车道）+0.5（防撞墙）+0.5m（中央分隔带）〕，桥面总宽34.5m6桥面横坡直线上桥面双向横坡为2%，曲线外侧设超高7桥下净空跨京广铁路净高不小于7.96m8桥位区所在区域地震动参数地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.40s2、工程特点本桥是整个张石高速公路全线的重点控制工程，也是我单位在河北省的形象工程，具有以下工程特点：⑴主桥跨越京广电气化铁路，施工安全风险大。京广电气化铁路是国内铁路运输的第一主动脉，行车密度大，平均每5min就有一趟列车通行；桥下有铁通、电力、信号等光电缆，箱梁位置处有2.75万伏接触网供电线及其它高压线路。本桥转体墩基础施工前需对桥下所有铁通、电力、信号等光电缆进行改移，2.75万伏接触网供电线向铁路内改移；承台基坑开挖时为防止路基边坡坍塌，设置挖孔防护桩进行边坡防护。转体墩墩身及箱梁施工时需对铁路侧高压电防护及防落物防护；T构试转及正式转体时，京广铁路需封锁要点中断行车进行安全防护；T构转体到位后，现浇9.95m合拢段，左右幅合拢段各有一个4m×5m三角在铁路隔离网内，该三角在2.75万伏供电线正上方，钢筋混凝土施工时需采取合理的承重受力体系及防电绝缘板防护措施。⑵双幅同时同步转体，技术含量高。转体施工主要依靠上、下转盘来转动，转体桥总重量达4800t，因此减小摩擦阻力，提高转动力矩是保证转体顺利实施的一个关键。为此，我们钢球铰使转动摩擦阻力减少到最小，同时在上转盘上设置撑脚，起到了对T构的辅助平衡作用。转体T构没有斜拉索且两侧悬臂近40m实现双幅同时同步转体是控制的难点。左右两幅梁仅相距1m，任何转动偏差，如转体不同步或转体加速度过大等，可能导致两幅梁碰撞的严重后果。此外，转体过程中有可能出现的非匀速转动、急停所产生的惯性力也会导致梁体变形、甚至产生裂缝。因此，保持左、右幅梁的同步、缓慢匀速转动是该桥转体施工的关键环节。转体施工对转体牵引系统要求很高，特别是电气化铁路上方封锁要点施工时间只有40min，为了安全顺利地完成转体T构牵引施工的任务，我们采用连续千斤顶及同步控制系统，保证了转体T构的连续匀速转动，在短时间内转过京广铁路上方，并顺利就位。⑶本桥是国内第一座跨越电气化铁路双线转体桥，具有显著的新颖性。查阅国内同类转体T构桥梁资料表明：本桥跨越京广电气化铁路双线，又是双幅同时同步转体，所以是河北省第一座转体桥，也是国内第一座跨电气化双线铁路双幅同时同步转体桥，具有显著的新颖性。三、国内外研究现状转体施工法最先出现的是竖转法。上世纪50年代，意大利曾用此法修建了多姆斯河桥，跨径达70m。德国的Argentobel桥，跨径达150m，是采用此法修建的跨径最大的桥梁。2001年底日本神原溪谷大桥采用竖转法施工建成，该桥为混凝土拱桥，跨度135m平转法于1976年首次在奥地利维也纳的多瑙河运河桥上应用，该桥为斜拉桥，跨径布置为55.7m+119m+55.7m,转体重量达4000t。此后平转法在法国、德国、日本、比利时、中国等国家得到应用。采用平转法施工的桥梁除斜拉桥外，还有T构桥、钢桁梁桥、预应力连续梁桥和拱桥。迄今为止，转体重量最大的是比利时的本·艾因桥。该桥为斜拉桥，跨径布置为3×42m+168m，转体重量达19500t，于1991年建成。1975年，我国桥梁工作者开始进行拱桥转体施工工艺的研究，并于1977年在四川遂宁县采用平转法建成跨径为70m的钢筋混凝土箱肋拱。此后，平转法在山区的钢筋混凝土拱桥中得到推广应用，70年代末80年代初我国平转法施工的拱桥，跨径均在100m随着转体施工工艺的进步，主要是转动构造中磨擦系数的降低和牵引能力的提高，这一方法在我国的斜拉桥和刚构桥中也得到应用，并且使其从山区推广至平原，尤其是跨线桥的施工。在跨铁路平转T构桥方面：1990年四川绵阳桥(T构桥，转体重量2350t)；1994年广东南海谢叠大桥为跨越非电化铁路双线单幅T构转体桥（T构2×34m、转体重量3601t，转体时间60min，转体角度60°）；1998年贵州都拉营T构桥跨越黔渝电气化单线铁路（T构90m、转体重量7100t，转体角度73°）；2004年贵州楚米大桥为跨越黔渝电化铁路单线双幅T构转体桥（T构2×55m、转体总重量3300t，转体时间60min，转体角度45°）；2006年北京六环张家湾大桥为跨越五条非电化铁路专用线双幅T构转体桥（T构2×60m、转体重量4800t，转体时间57min，转体角度51°）。查阅国内同类T构转体桥资料表明，本桥为国内第一座跨越电气化铁路双线双幅同步转体桥，具有安全风险大、技术难度高、施工工期短等特点。四、研究的内容、成果形式和技术指标1、研究的内容通过对转体施工中以下项目的研究，掌握转体关键技术，为日后同类工程的施工积累施工经验及工艺技术参数。主要研究内容包括：转体球形转盘制作及安装工艺；转体牵引设备的选型与转动能力计算；施工过程中的结构平衡，应力和线形变化；T构桥跨越电气化铁路转体施工的安全防护技术；转体过程中如何控制双幅同时同步及T构的姿态平稳。阶段性安排：第一步(2006年1月～2006年5月)完成转体施工部分理论计算、详细的施工组织及仪器设备等的准备工作；第二步(2006年5月～2007年4月)完成钢球铰的制作、安装及下部基础、承台、墩身及梁体的浇筑工作；第三步(2007年4月～2007年7月)完成跨京广铁路大桥主跨梁的转体施工及技术文件的整理工作；第四步(2007年7月～2007年9月)完成本课题的结题工作。2、成果形式确保转体施工安全，优化施工工艺，控制和评估大桥各施工阶段的受力状态和线形变化，收集数据资料，将桥梁转体施工过程形成完整的文字及影像记录，对结构平衡测试与控制、同步快速转动、安全防护措施、应力和线形变化进行研究以科技成果的格式进行总结，在通过评审或鉴定的基础上逐级申报科技进步奖。3、技术指标⑴转体钢球铰制作精度①球面光洁度不小于▽3；②球面各处的曲率应相等，其曲率半径之差±0.5mm；③边缘各点的高程差≯1mm；④椭圆度≯1.5mm。⑤各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.2mm；⑥球铰上下锅形心轴、球铰转动中心轴重合。⑵转体钢球铰安装精度①球铰安装顶口务必水平，其顶面任两点误差≯1mm；②球铰转动中心务必位于设计位置，其误差：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm。⑶滑道安装精度①滑道骨架顶面平整度偏差≯5mm；②滑道顶面局部平整度偏差≯0.5mm；③滑道顶面相对高差≯2mm；⑷转体技术参数①转体角度48.2°；②转体就位轴向误差±20mm；③转体就位高程误差±10mm④转体梁端设计预拱度28.7mm。五、主要研究内容及关键技术1、双幅T构桥跨越电气化双线铁路平面转体施工的主要研究内容⑴转体牵引设备选型配套、安全可靠度的研究；⑵高精度、大直径球形转盘加工工艺与安装使用工艺技术；⑶双幅T构桥同步转体控制系统的研究；⑷T构在转体过程中的平衡控制技术；⑸跨越电气化双线铁路转体施工安全防护技术；⑹2.75万伏铁路接触网供电线上方T构合拢段施工安全防护技术。2、本课题所采用的关键技术⑴高精度、大直径钢球铰制作、安装及使用技术；⑵双幅T构桥同时同步转体牵引控制技术；⑶既有铁路施工安全防护技术；⑷T构在转体过程中的平衡配重控制技术。六、取得的主要技术成果本桥施工采用平面转体方法施工，转体作业时间为40min，实现了双幅同步快速平衡转体，最大限度地减少了桥梁施工对京广铁路运营安全的影响，整个转体过程平稳安全，并进一步验证了各项工艺技术参数，转体取得了成功。在项目实施过程中，我们对铁路安全防护方案、转体球形转盘制作及安装工艺、拽拉牵引系统安装操作工艺、T构拆除支架到转盘球铰受力的体系转换、T构称重测试、双幅T构桥同步转体控制、转体后精确就位等关键环节进行了技术探索与创新。经过对转体球铰摩擦阻力、牵引系统拽拉速度、球形转盘与滑道竖向受力及T构箱梁称重配重等项试验，并通过工程全过程的实践，积累了宝贵的转体施工经验与工艺技术参数，对T构平衡转体有了更新的认识。双幅T形刚构转体桥施工顺序：铁路路基边坡防护挖孔桩施工→转体主墩钻孔桩施工→转体下转盘承台施工→球铰精确安装就位→上转盘施工→中墩施工→箱梁砼施工→预应力体系施工→拆除箱梁支架→称重试验并进行配重→试转以验证各项技术参数→正式转体→调整转体T构准确就位→封固上、下盘球铰转动体系→现浇合拢段→顶、底板通长束预应力施工→全桥贯通。下面就我们在转体施工中对转体球形转盘制作及安装工艺、拽拉牵引系统安装操作工艺、T构拆除支架到转盘球铰受力的体系转换、T构称重测试、双幅T构桥同步转体控制、转体后精确就位等关键环节的施工过程分述如下：1、高精度、大直径球形转盘制作加工工艺与安装工艺技术转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。转动球铰是转动体系的核心，是转体施工的关键结构。它由上下球铰、球铰间聚四氟乙烯滑片、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架组成。它是整个转体的核心，在转体过程中支撑转体重量，是整个平衡转体的支撑中心。⑴转动球铰的制作加工本桥使用的球铰在一家船舶军工企业所制作，钢球铰型号为LQJ（Q）70000型（下球铰Φ3000、R6000、钢板厚30mm，上球铰Φ4200、R5962、钢板厚30球铰制作过程见图1-2和图1-3。图1-2精确制作上、下球铰图1-3上、下球铰磨合试验⑵转动钢球铰制作工艺流程及周期本桥转体球铰的加工制造周期总共为114d，各工序分步工期如下：①原材料采购：采购球面板和筋板原料，并进行入所检验。采购周期10d；②预成型：制造球面板的钢板进行预成型，加工周期7d；③拼焊：对预成型好的球面板进行拼焊，拼焊周期10d；④成型：对球面板进行压制成型，成型周期5d；⑤上球铰围板接焊：围板按图纸下料后拼焊，拼焊周期5d；⑥球面板与筋板及围板的组焊：肋板按图纸下料后，将肋板和围板检测球面的加工精度，球面加工周期20d；⑦热处理：对组焊好的上、下球铰进行退火处理，热处理时间6d。⑧球面加工：加工转体球铰的上下球面，加工是使用模板检测球面的加工精度，球面加工周期20d；⑨球面聚四氟乙烯滑板凹坑的加工：下球面板镶嵌填充聚四氟乙烯复合夹层滑片的凹坑加工，加工周期10d；⑩销轴的加工：销轴采用锻钢制造，销轴从锻造到机加工的周期12d；11填充聚四氟乙烯复合夹层滑片的制造：球铰使用的填充聚四氟乙烯复合夹层滑片制造周期6d；12整体组装：安装填充聚四氟乙烯复合夹层滑片，组装上、下球铰。组装周期3d。⑶转动钢球铰的安装工艺①安装下球铰承台混凝土浇注1.8m高度后,安装下球铰骨架,下球铰骨架固定牢固后，吊装下球铰使其放在骨架上，对其进行对中和调平，对中要求下球铰中心，纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，水平调整先使用普通水平仪调平，然后再使用精密水准仪调平，使球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm，固定死调整螺栓。②下球铰下混凝土施工由于下球铰水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。为此，在下转盘上提前预留了4个较大的混凝土振捣孔，并隔一定距离设置排气孔，混凝土浇注时从下转盘锅底向上依次进行振捣，当混凝土浇筑到每个振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下，捣固密实，现场观察混凝土不产生下沉，而且周边排气孔有充分水泥浆冒出。③安装上球铰下转盘混凝土施工完成后，将Φ295mm转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰四氟乙烯滑片的安装。填充改性聚四氟乙烯滑片在工厂内进行制作，在工厂内安装调试好后编好号码，现场对号入座，安装前先将下球铰顶面和滑片镶嵌孔清理干净，并将球面吹干。滑片安装完成后，各滑片顶面应位于同一球面上，其误差不大于1mm。在下球铰球面上涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使其均匀的充满滑动片之间的空隙，并略高于顶面，涂抹完后尽快安装上球铰，其间严禁杂物掉入球铰内。上球铰精确定位并临时锁定限位后，用胶带缠绕密封上下球铰吻合面，严禁泥沙等杂物进入。④安装球铰的现场精度控制措施承台混凝土分三步浇注，球铰中心采用“十字放线”法和坐标控制法，钢球铰现场安装见图1-4、图1-5、图1-6和图1-7。图1-4下球铰支架及球铰面安装图1-5下球铰聚四氟乙烯滑片安装图1-6安装销轴及涂抹润滑层图1-7安装上球铰⑤下盘滑道与上盘撑脚安装a.上盘撑脚与滑道的作用为保证大吨位结构平转的稳定性，在上盘设置6对向下悬吊的钢管混凝土撑脚，在撑脚下方设半径为3.3m、宽1.1m的滑道。上盘撑脚即为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，转体时保险撑脚在滑道内滑动，以保持转体的结构平稳性，同时也能承受转体过程中的不平衡力，以保证转体结构的平稳。滑道的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。b.下盘滑道与上盘撑脚的施工承台混凝土浇注2.1m高度后,安装下盘滑道骨架,骨架固定牢固后，吊装滑道钢板使其放在骨架上，对其进行对中、调平，对中要求纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，水平调整先使用普通水平仪调平，然后使用精密水准仪调平，水平控制点采用坐标控制法定点，使滑道周围顶面处各点相对误差不大于2mm，固定死调整螺栓。撑脚在工厂制作，为双圆柱形，下设30mm厚钢板，双圆柱为两个φ800mm×24mm钢管，高1600mm，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。在撑脚底与滑道之间预留13mm的间隙作为转体结构和滑道的间隙。转体前抽掉13mm垫板，抽掉垫板后在滑道内铺设3mm厚不锈钢板。以降低转体时上、下盘之间的摩阻力。下盘滑道与上盘撑脚安装见图1-8、图1-9、图1-10和图1-11。图1-8滑道安装图1-9上、下球铰安装完毕图1-10上盘撑脚安装图1-11上盘撑脚浇注微膨胀混凝土⑥上转盘施工图1-12上转盘及上部中墩与箱梁上盘是转体的重要结构，布置三向预应力钢筋。上盘边长8m、高2m，转台直径7.6m、高0.8m。转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接作用部位，转台内预埋转体牵引索，预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向应一致。每根索埋入转盘锚固长度大于3.0m，每对索的出口点对称于转盘中心。图1-12上转盘及上部中墩与箱梁上盘撑脚安装好后，立模，绑扎钢筋，安装预应力筋及管道，预埋转体牵引索，浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，张拉竖向预应力筋及纵横向钢铰线。上转盘与下转盘及中墩、上部箱梁的立面关系见图1-12。2、拽拉牵引系统安装操作工艺技术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后，脱空撑脚将梁体的全部重量转移于球铰，利用埋设在上转盘的牵引索连接转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的摩擦力矩，使桥体转动到位。图1-13转体牵引体系本桥平转牵引体系由牵引动力系统、牵引索、牵引反力座组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。具有同步，牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动，该设备是一种较为理想的转体施工设备。转体牵引体系见图1-13。图1-13转体牵引体系⑴牵引动力系统转体的牵引动力系统由两台ZLD200型连续牵引千斤顶，两台ZLDB液压泵站及一台主控台（QK～8）通过高压油管和电缆连接组成。牵引动力系统主控台及连续牵引千斤顶见图1-14、图1-15。图1-14ZLD200型连续牵引千斤顶图1-15两台ZLDB液压泵站及一台主控台转体的左、右幅T构分别单独成为一套牵引动力系统。牵引动力系统主要特点是能够实现两台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引，使转体结构旋转到位，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转体快到位前的小距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。每台ZLD200型连续牵引千斤顶公称牵引力2000kN，额定油压31.5MPa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。助推千斤顶采用YCW150A型穿心式千斤顶6台（配备ZB4—500电动油泵6台）。牵引动力系统两台连续千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧，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，同时要求两千斤顶到上转盘的距离相等，且牵引索在反力座后沿切点方向长度大于4m。千斤顶放置于配套的反力座上，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，并能承受大于200t将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后，往泵站油箱内注满专用液压油，正确联接油路和电路，重新进行系统调试，使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。主控台应放于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。⑵牵引索转盘设置有二束牵引索，每束由9根强度为1860MPa的7Φ5钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈斑、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕3/4周以上后，穿过ZLD200型连续千斤顶。先用5—10KN逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶在2Mpa油压下对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。作为牵引索固定端的另一端设置OVM15-19P锚具，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，出口处不留死弯；预留的长度要足够并考虑反力座后大于4m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。牵引索在上转盘设锚固定情况及与连续牵引千斤顶连接情况如图1-16、图1-17、图1-18和图1-19图1-16预埋入上转盘内的牵引索图1-17牵引索缠绕在上转盘球上图1-18经千斤顶预紧后的牵引索图1-19牵引索穿过连续千斤顶形成牵引系统牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入下部承台内，反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇注，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，与牵引索方向相一致。⑶转体的牵引力计算根据设计图纸给出转体牵引力的计算过程如下：转体拽拉力计算公式为：T＝2/3×（R×W×µ）∕D式中：R－球铰平面半径为1.5mW－转体总重量为48000kN；D－转台直径为7.6mµ－球铰摩擦系数，µ静＝0.1，µ动＝0.06。计算得到启动时所需最大牵引力为：T＝2/3×（R×W×µ静）∕D＝631kN；计算得到转动过程中所需牵引力为：T＝2/3×（R×W×µ动）∕D＝379kN；本桥采用ZLD200型连续牵引千斤顶，额定牵引力为2000kN；牵引钢绞线束采用9根强度为1860MPa的7Φ5钢绞线组成。牵引力动力储备系数为：2000kN÷631kN=3.17；牵引钢绞线束的安全系数为：260kN/根×9根÷631kN=3.708。⑷转体时间计算根据ZLD200连续千斤顶的牵引速度计算公式为：V=（L/S）×60式中：L为泵头每分钟的流量：6L/min；S为张拉活塞面积：817cm2。通过计算可得：V=4.406m/h(连续千斤顶动作速度)=7.35cm/min；转盘所走的弧线长度为:L×S=(Dπ)/360×48.2=3.195m(钢铰线的过镐长度)；整个转体所用的时间为:T=L×S/V=43.5≈44min。通过以上数据可以得到：拉索速度为3.195/44=7.26cm/min，箱梁端部转动弧线长度为33.65m，箱梁端部速度为(20.764m/min，转体角速度为48.2°/44=1.095°/min。表1-2转体过程控制参数表转体所需时间转体重量转台直径44min48000kN7.6千斤顶动力启动牵引力动力储备系数2000kN631kN3.17牵引钢铰线数牵引力牵引索安全系数9根2340kN3.71转体梁端所过弧线长 梁端线速度转体角速度33.650.764m/1.095°/min转盘走过弧线长拉索速度3.1957.26cm/结论：转体技术参数和安全系数满足施工要求。3、T构从支架受力到球铰受力体系转换工艺技术⑴转体桥墩施工转体桥墩高8m，为矩形空心墩，下端实体段2m，空心部分5m，上端实体段1m。为了确保墩身施工时，绑扎钢筋、机械、机具不侵入铁路限界，桥墩施工前，沿京广铁路线路方向路基坡脚部位设钢管排架挂设钢丝网进行防护，确保施工人员和施工机具不侵入铁路限界；同时为确保防护排架稳定在铁路线路外侧方向埋设地锚，用钢丝绳拉紧固定防护排架，保证防护排架不向铁路方向倾倒。⑵现浇箱梁施工T构箱梁采用落地碗扣式满堂支架施工，分两次浇注完成，第一次浇注底腹板，第二次浇注顶板、翼板。由于箱梁平行于京广铁路两侧，为了防止施工干扰铁路运营，在支架靠近铁路一侧，安设防护钢丝网及防电绝缘板，高出梁顶2.2m，以保证施工机具材料杂物不侵入铁路限界。支架搭设见图1-20和图1-21。①T构箱梁混凝土施工混凝土灌注顺序：第一次从梁端向根部处对称灌注底腹板，第二次从梁端向梁根部对称灌注顶板。混凝土采用拌合站集中拌合，每次灌注投入两台汽车泵，具体施工顺序为：腹板→底板→翼板→顶板。箱梁混凝土养护采用薄膜保湿养生，不得有冲溅水柱，影响铁路行车安全。图3-1支架与模板组合图图1-20箱梁支架图1-21浇筑底板、腹板混凝土箱梁混凝土浇注完成达到强度后，按设计张拉顺序先进行纵向底、腹板及顶板束钢铰线的张拉，再进行横向顶板束钢铰线的张拉，张拉时采用应力与伸长量双控制。压浆采用真空辅助压浆，按操作工艺要求进行，压浆完毕达到强度后进行桥面防撞护栏施工。T构箱梁内钢铰线的张拉如图1-22和图1-23所示。图1-22T构箱梁内纵向腹板束张拉图1-23顶板束横向张拉②桥面系施工为了减少上部结构施工对铁路运营干扰，在梁体转体前，安排跨京广铁路部分的防撞护栏、防落网、泄水管施工，保证转体后不需在铁路线限界内作业，以确保铁路运营和安全。成型后T构箱梁见图1-24和图1-25。⑶支架拆除及体系转换桥面系防撞护栏、防落网、泄水管施工完毕后，进行支架拆除，从两端向中间逐步拆除，支架拆除后T构箱梁的所有重量通过上球铰及6对钢撑脚传到下球铰及滑道上。图1-24转体前铁路两侧T构仰视图1-25转体前铁路两侧转体T构箱梁在撑脚底与滑道之间预留13mm的间隙作为转体结构和滑道的间隙。为了稳定考虑在T构箱梁完成前，这个13mm的间隙通过在撑脚底平面钢板四周焊接竖向小钢板来支撑。T构箱梁完成拆除支架后，用竖向千斤顶配合按次序割掉竖向支撑小钢板，并在滑道内铺设3mm厚不锈钢板。4、T构平衡控制技术⑴控制T构平衡的目的理想的转动体系必须具备易于转动和安全稳定这两个基本条件。转体施工的关键构件就是承载整个转动体重量的转动球铰，而转动球铰摩擦体系的大小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小。在施工支架完全拆除后及在转体过程中，转动体的自平衡或配重平衡又对施工过程的安全性起着至关重要的作用。为了保证桥梁转体的顺利进行，为大桥转体阶段的指挥和决策提供依据，有必要在转体前进行转动体称重试验，测试转动体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数。最后，根据称重试验结果确定配重方案，达到控制T构平衡转体的目的。⑵称重试验在转体2-40mT构上转盘下自下往上施加顶力，分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值，由位移反算内力，上转盘两侧40mT构的内力差值即为T构的不平衡重量。施加顶力采用两台YCW100B型千斤顶，测试位移采用XL2118C与应变综合参数测试仪，称重施顶与数据采集如图1-26和图1-27所示。图1-26千斤顶施加顶力图1-27记录测试数据在转体过程中为了增加转动体竖平面内的稳定性，人为地使转动体形成两点竖向支承，即除了原球铰部分的一点支承外，还要通过称重试验进行配重，使梁轴线上桥墩一侧的撑脚落下接触滑道，形成另一点支承，确保转体过程的安全、平稳。第1幅梁的不平衡力矩为284.1kN-m，摩阻力矩为48.6.7kN-m，静默阻系数为0.068，重心位置向被测偏离理论位置为5.9mm第2幅梁的不平衡力矩为217.4kN-m，摩阻力矩为4971.9kN-m，静默阻系数为0.070，重心位置向被测偏离理论位置为4.5⑶配重方案配重方案采用梁体纵向倾斜配重。第一幅梁配重129.3kN，距北侧悬臂端5m，由此形成的重心位置向北京方向偏离理论位置10.1cm；第二幅梁配重148.3kN，距南侧悬臂端5m，由此形成的重心位置向广州方向偏离理论位置10.4cm。5、双幅T构桥同步转体控制技术⑴试转正式转动之前，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、防倾保险体系等是否状态良好。试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：①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、线速度控制在设计要求范围内；②控制采取点动式操作，测量组测量每点动一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；③启动试验打开主控台以及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两台千斤顶同时施力旋转。若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶，按照加力方案同时施力，以克服静摩擦阻力来启动桥梁转动。2007年3月19日，我们采用ZLD2000型连续千斤顶，对左右幅T构箱梁进行了试转，在没用辅助千斤顶的情况下，用拽拉千斤顶取得了试转的成功。试转情况及量测数据如下：a.转动牵引力根据观测的两台千斤顶油泵的油表读数，右幅T构启动时油表读数为10～10.5MPa,平稳转动时油表读数为9～9.5MPa,计算出启动最大牵引力为78t,转动过程中牵引力为70t。左幅T构启动时油表读数为10.8～11.9MPa,平稳转动时油表读数为10～11MPa,计算出启动最大牵引力为86t,转动过程中牵引力为80t；b.测试梁端线速度本次试转时在梁端用光电测距仪量测梁端转动距离，用光电测距仪架在梁端以外能够通视的平地上，在梁端横断面顶部标上刻度，仪器对中梁端中部，开始时仪器读数为零，随着梁端转动，读数开始变化，现场量测梁端最后转动距离。左幅梁端行程1.08t，用时75s，换算梁端线速度0.864m/min；右幅梁端行程1.01m，用时80s，换算梁端线速度0.757m/min。把转体梁端每1m换算到上转盘圆周上，用上转盘上标出的每一刻度代表梁端转动1试转对转体结构及拽拉设备进行了检验，对理论计算的各项参数进行了复核验证，转体T构箱梁试转前后实测高程数据对照看出，转体前后高程无明显变化，整个转体过程在同一平面内，而且稳定平顺。图1-28上转盘上的刻度2007年4月11日13时27分至14时07分，我们进行了正式转体，转动距离31m，用时40min，转体过程中油压表读数在6.5～8MPa，整个转体过程T构箱梁平稳安全、设备运转正常，各项参数满足要求，与理论计算相符合，转体取得了成功。转体过程见附图1-29至图1-3图1-29技术人员读数控制转动速度图1-30转体牵引系统总控制台图1-31转体牵引系统连续千斤顶图1-32跨越电气化双线铁路转体过程图1-33双幅T构转体就位⑵正式转体正式转体主要施工步骤如下：①按照试转采集的各项数据和经验，检查滑道和转体设备是否完好，做好正式转体的准备；②结构转体前进一步做好人员分工，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；③先使千斤顶达到预定吨位，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行；④每个转体使用的两对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，避免不平衡力偶产生；⑤设备运行过程中，各岗位人员必须坚守岗位，时刻注意观察、监控动力设备和转体各部位的运行情况，并作好记录；⑥在转体就位处设置限位装置，并在转盘上标识刻度，以转体梁端的每1m换算到上转盘的圆周上，由现场技术人员负责报数，确保两幅同步转体。同时在9.95m合拢段支架上做好控制点，转体结构接近设计位置时，为防止结构超转，停止自动牵引操作,采用点动控制，点动时间为每0.2s一次,每次点动千斤顶行程为1mm,梁端行程10.5mm6、双幅T构转体后精确控制技术T形刚构转体基本到位（距准确位置0.5m）后，进行T形刚构的高程、中线精确就位工作。⑴中轴线准确就位轴线偏差主要采用连续千斤顶点动控制来调整，在10m直线段支架上做好控制点，转体结构接近设计位置时，为防止结构超转，停止自动牵引操作,采用点动控制，点动时间为0.2s一次,每次点动千斤顶行程为1mm,梁端行程10.5mm⑵T形刚构的高程调整首先进行线型测量，对横向倾斜、轴线偏差、高程偏差进行调整，本桥没有发生横向倾斜，高程偏差采用在梁端两腹板处作用千斤顶的方法进行调整，经过精确调整后，T形刚构中线及高程误差在10mm之内，满足了《桥规》的精度要求。高程调整如图1-34和图1-35图1-34T构端部腹板下两台千斤顶调整标高图1-35腹板下竖向千斤顶正在工作转体结构精确就位后，立即进行封盘混凝土浇筑施工，清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。混凝土坍落度保持30～100mm，拌制时掺入微量铝粉作膨胀剂，以方便振捣和增强封固效果。7、铁路安全防护施工控制技术转体桥的施工，严重影响着京广铁路的行车安全，因此，安全防护是本工程施工的一项重要内容，转体桥对京广铁路安全防护重点有以下几个方面：转体墩承台距离既有路基很近，基坑开挖较深、开挖面大，开挖时将会对既有路基边坡稳定造成不利影响，因此施工时，经过多种方案的比选，采用密布人工挖孔桩防护。转体墩墩身及箱梁施工时，设备侵限、铁路侧高压电及高空防落均是不容忽视的重要危险源，因此施工中采取防电、隔离措施，确保施工安全。T构转体时，为防止转动时产生感应电，在转盘与承台位置设置专用接地线，避免转动体带电；对接触网立柱顶的铁架顶进行了拆移，保证了转体T构梁底部高于接触网立柱顶1m以上；施工前对转体T构进行了称重试验，并进行了配重，保证转体T构转动姿态平稳，避免了在转体过程中出现倾斜现象；同时京广铁路转体过程中申请要点、封锁线路，并按照《技规》的要求做好现场的安全防护工作；在转体过程中，对于转体过程中出出的各种可能情况，准备了多套应急预案，确保了转体的顺利实施。T构转体到位后，需现浇9.95m合拢段，合拢段有一个4m×5m的三角区在铁路隔离网内，该三角区在2.75万伏供电线正上方，钢筋混凝土施工时采取了双层工字钢受力体系，并在其下设置防电绝缘板进行屏蔽防护，并搭设坠物平台。七、创新点张石高速公路石家庄段