转体桥施工技术(中铁十四局集团第三工程责任有限公司朱海波)

转体桥施工技术

朱海波

中铁十四局集团第三工程责任有限公司

摘要：青荣城际铁路胶荣上行联络线跨胶济铁路连续梁采用转体法施工，转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统等组成。施工中采用精确安装、试转、局部纠偏的措施，完成了转动。

关键词：青荣城际铁路 转体 技术

一、工程概况

青荣城际铁路胶荣上行联络线跨越胶济铁路设计为（60+100+60）m连续梁（单线），采用转体法施工，转体结构长98m，41#墩转体重量为5870t，转角23°44′，42#墩转体重量为6139t，转角23°53′。

图一、转体桥平面示意图

二、转体结构

转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统等组成。

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。下转盘采用C50混凝土，下转盘上设置转体系统的下球铰、撑脚的环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座。

上转盘球铰直径4200mm，下转盘球铰直径3000,厚度均为40mm。球铰是平动法施工的转动系统，而转动体系的核心是转动球铰，它是转体施工的关键结构。

上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成多向、立体的受力状态，上盘布有纵、横、竖三向预应力钢筋。上转盘为八边形，高2.0m，转台直径为7.6m，高度0.8m。转台是球铰、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分。转台内埋转体牵引索，

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牵引索的预埋采用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。

通过对两组牵引索的牵引，形成一对力偶，完成桥梁的转体。

图二、转体结构示意图

三、球铰制作

球铰制作及安装精度要求很高，必须精心制作、精心安装。球铰铰面在工厂制造加工，在球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔，同时在下铰面位置上设置适量的混凝土振捣孔，以方便球铰面下混凝土的施工。

1、表面粗糙度≯Ra12.5μm;

2、球面各处的曲率应相等，其曲率半径之差±0.5mm； 3、边缘各点高程差≯1mm； 4、椭圆度≯1.5mm；

5、各镶嵌四氟滑板顶面应位于同一球面，其误差≯0.9mm； 6、球铰上、下锅形轴、球铰转动轴中心务必重合。

四、球铰安装及转盘施工

1、下球铰安装及下转盘施工

下转盘为正四边形,边长14.6m，高3.0m，钢筋混凝土结构。由于球铰安装精度质量高，下转盘混凝土分三次浇筑，目的是更好的安装下球铰。施工过程中通过预埋定位杆件、精确测量、局部微调、持续监测等措施定位下球铰。球铰安装要点及球铰安装精度质量控制如下：

（1）保持球铰面不变形，保证球铰面光洁度及椭圆度。 （2）球铰范围内混凝土振捣务必密实。 （3）防止混凝土浆及其他杂物进入球铰摩擦部。

（4）球铰安装顶口务必水平，其顶面任意两点误差不大于1mm。

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（5）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。 2、上球铰的安装

混凝土强度达到要求后，首先进行下球铰的清理工作，工作内容包括：钢丝刷打磨上下球铰曲面的铁锈，吸尘器清理销轴及四氟乙烯块孔内杂物。

安装销轴：将黄油聚四乙烯粉按计算量填充销轴孔内，保证销轴插入孔内后黄油溢出孔内，在露出销轴孔外的销轴上涂满黄油聚四乙烯粉，保证上球铰安装后黄油聚四乙烯粉从上下球铰之间溢出为准；

安装四氟乙烯滑块：根据聚四氟乙烯块的编号将球铰滑动片安装的相应的嵌孔内，安装完成后，检查各滑动片是否处于同一球面上，误差≯0.9mm。检查合格后，在球面上滑动片见涂抹黄油聚四乙烯粉，使黄油聚四乙烯粉均匀充满滑动片之间，并略高于滑动片表面，保证滑动片顶面有一层黄油聚四乙烯粉。涂抹完黄油聚四乙烯粉后，严禁杂物掉入球铰，并尽快安装上球铰。

图三、安装四氟乙烯块 图四、安装上球铰

安装上球铰：将上球铰清理干净后安装至设计位置，安装过程中禁止碰撞上球铰。 球铰的试转及锁定限位：上球铰安装就位后，推动上球铰转动两周，保证球铰间黄油聚四乙烯粉搅拌均匀并使多余的黄油聚四乙烯粉从上下球铰间溢出，同时验证了球铰能否顺利转动。试转完成后，用钢筋从四周固定上球铰，保证其在浇筑上承台过程中不再转动。为保证泥沙和杂物不掉入球铰摩擦部，用胶带缠绕封闭上下球铰吻合面。

五、上转盘的施工

撑脚的定位加固：撑脚在施工过程中，需要特别注意第一，两组撑脚的连线(通过转动中心)垂直于横桥向中心线，后期转动过程起到“安全腿”的作用。第二，设计上撑脚下有30mm净空要求，撑脚必须使用木楔子垫高加固，撑脚周边辅助钢材加固。

牵引索安装：上转盘内共预埋两组?j15.24高强度低松弛钢绞线，每组钢绞线由20根组成，两组钢绞线横断面上分层布置，平面上对称布置。设计方案如下图所示：

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图五、牵引索安装示意图

施工要点：第一，钢绞线的长度必须保证在转体就位后缠绕在转盘上的钢绞线至少剩余一周圈整，这样才能保证转盘始终处于钢绞线的包裹力下；第二，钢绞线伸出转盘处应平稳过渡，即采用大曲线预埋，保证在转体的过程中钢绞线受力均匀；第三，钢绞线伸出转盘时应20根并排伸出，这样能保证转体时20根钢绞线同时受力。

牵引反力座、千斤顶反力座施工：牵引反力座为牵引千斤顶提供支撑力，施工中应注意牵引反力座的外观尺寸要求，主要指牵引反力座槽口必须与牵引钢绞线走向重合，槽口高度必须能够保证钢绞线通过。

千斤顶反力座是转体桥梁超转后“倒退”的技术保证措施，其外边线的连接必须保证垂直于滑道，才能保证防止千斤顶反推时撑脚对称受力。

砂箱的设置：砂箱的设置保证了后续墩台及梁体施工时球铰不受力(避免四氟块长时间受力产生塑性变形影响球铰的转动质量)，每个千斤顶反力座上设置1个沙箱。

锁定：将上转盘与下转盘间钢筋部分钢筋焊接起来，完成对上转盘的锁定，防止后续施工时梁体转动。

六、称重与配重

墩台、梁体施工完成后，梁体按理论重量初次配重，拆除砂箱后，梁体处于自由状态。为实现梁体顺利转体，需要经梁体的称重与配重。

方法：称重指通过在转盘下设置千斤顶给梁体施加向上作用力测出梁体的偏心弯矩、球铰的静摩擦力。测定的梁体偏心弯矩指导对梁体进行配重，使梁体达到平衡。测定的静摩擦力检查球铰的施工质量并指导牵引千斤顶空转试调。

七、转动

1、转体牵引力计算

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转体总重量W=58700（61390）KN 其摩擦力计算公式F=W×μ 启动时静摩擦系数μ=0.1，

静摩擦力计算公式F=W×μ=5870（6139）KN 转动过程摩擦系数μ=0.06

转动过程摩擦力计算公式F=W×μ=3522（3683.4）KN 转体拽拉力计算： T=2/3×（R×W×μ）/D R-球铰半径，R=1.5m

W-转体总质量，W=58700（61390）KN D-转台直径，D=7.6m

μ=球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06， 计算结果：

启动时所需最大牵引力T=2/3×（R×W×μ静）/D=772.38（807.76）KN 转动时所需最大牵引力T=2/3×（R×W×μ动）/D=463.43（484.66）KN

注：以上启动时所需要最大牵引力和转动时所需要最大牵引力按单组撑脚与球铰共同受力时工况考虑，且须两端同步牵引。括号外数据适用于41#墩对应的转体结构，括号内数据适用于42#墩对应的转体结构。

2、试转

试转目的：检验球铰施工质量；为梁体正式转动提供技术参数。

两组牵引千斤顶按同一频率供油，通过供油频率改变牵引力；主控台笔记本电脑可同时控制两座千斤顶同步、不同步进行牵引。牵引有两种模式，即连续牵引模式和定距模式。连续模式指在主控台上设置泵站对牵引千斤顶的供油频率实现千斤顶连续作业；定距模式指可在主控台上设置牵引千斤顶单次出缸位移。

试转方法：试转总角度3°，为采集数据，分两个阶段进行试转，第一阶段连续转动2°，第二阶段定距模式多次转动剩余1°。

第一阶段，梁体连续转动2°，梁端应走行线位移L1=πR/90=1710mm，试转开始，测量班时时监控梁端位移，当梁端位移接近目标(2°)时，即可停止第一阶段试转，详细记录连续转动时供油频率H1、所用时间T1、梁端走行线位移L11、牵引千斤顶累计出缸长度S1、启动牵引力、转动牵引力。

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