桥梁转体施工技术

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1、桥梁转体施工技术第3期(总第165期)2007年6月20日华东公路EASTCHINAHIGHWAYNo.3(TotalNo.165)June2007文章编号:10017291(2007)03000803文献标识码:B桥梁转体施工技术周广伟.黄龙华(中铁大桥局集团,湖北武汉430050)摘要:结合国内几座典型桥梁的转体施工方法,重点阐述桥梁转体施工的工艺,方法以及转体施工的各项保证措施.关键词:桥梁;转盘;平转;竖转;技术措施1前言近年来,随着桥梁施工技术及施工工艺的不断创新与发展,转体施工被广泛应用于高山峡谷,水深流急,航道通航频繁及交通繁忙的城市立交,铁路跨线等桥梁工程,将桥轴线空间施工转化

2、为沿岸线或条件较好的地面施工,对特殊条件下桥梁施工安全,质量,进度提供可靠保证.根据场地条件和梁体转动类型可将转体施工分为竖转,平转及平竖转相结合的施工方法.表1为转体施工的典型桥梁实例.表1转体施工的典型桥梁实例2桥梁平转法施工平转施工根据有无平衡重分为有平衡重转体施工和无平衡重转体施工两种.有平衡重转体施工主要用于单跨拱桥,斜腿刚构等需要与墩台一起作为转体或在台后加载的结构;无平衡重施工主要用于斜拉桥,连续梁桥,T(V)形刚构桥,带悬臂的中承式拱桥收稿日期:2007-0313等上部恒载在墩中心基本对称的结构.2.1平转法施工的转动体系平转法的转动体系主要有承重系统,顶推牵引系统和平衡系统三

3、大部分组成.承重系统由上转盘和下转盘构成,上转盘支承转体结构,下转盘与基础相联,通过上转盘相对于下转盘转动,达到转体目的;顶推牵引系统由反力座和施力设备构成,提供转体转动动力;平衡系统由结构本身及保证转体平衡的平衡荷载组成.2.2平转法施工方法2.2.1承重系统施工承重系统是平转法施工的关键,兼顾转体,承重及平衡等多种功能.主要由上转盘,下转盘和球绞等组成(图1),承重系统的核心结构是球绞.上转盘是转体的主要承重结构,其上设有防止转体倾覆的保险支腿(一般为68个);下转盘设有顶推反力座和环道等.图1承重系统示意图(1)球绞竖向反力计算当偏心距为e时,转体由球绞和两个保险支腿三点支撑.在最不利位

4、置时支腿至转轴中心距为r.支腿竖向反力2与球绞轴心处竖向反力计算如下:Nz=Ge/r,2007年第3期周广伟,黄龙华:桥梁转体施工技术一9一Nl=G一2式中球绞轴心处竖向反力;2保险支腿竖向反力;G转体部分总重力;e偏心距(一般取0.1m一0.2m);r最不利状态下保险支腿中线至转盘中心距离.(2)球绞平面半径计算球绞球面半径一般取8m,则球绞平面直径D计算如下:D2/(竹K.)式中D球绞平面直径;球绞接触面积折减系数(一般取0.650.7);.球绞下混凝土的标准抗压强度.(3)转盘,球绞施工转盘分为下转盘,上转盘两部分.上下转盘通过球绞连接,球绞一般采用钢板精加工而成.承台施工完毕后,精确安

5、装球绞,定位后用注浆混凝土固定.上转盘附着在下转盘上安装,固定成型后,试平转运行,检查无误后进行上转盘施工.为保证压力的有效传递及球绞上,下盖的精确定位,在上,下转盘基础混凝土中预埋设钢筒与上,下球绞盖点焊连接.下转盘球绞定位后,灌注下球绞与下钢筒内微膨胀混凝土.球绞表面打磨光滑后在球绞表面涂抹一层厚度为1em润滑剂(聚四氟乙烯粉与黄油的混合物,比例1:2).然后吊装上球绞盖,周边对称点焊上钢筒,完成上球绞盖的精确定位.2.2.2项推牵引系统施工顶推牵引系统由千斤顶,液压站及主控台等三部分组成.一般采用2台或4台连续千斤顶,同步牵引缠绕于转盘上直径15mm钢绞线,形成水平转动的纯力偶.必要时在

6、启动过程可设助力顶推千斤顶,保证转体启动动力(图2).图2顶推牵引系统示意图(1)平转牵引索牵引力计算以2台连续千斤顶提供转动动力为例,转动过程中,假定动摩擦力矩全部由2束牵引索产生的力偶承受,则平转牵引索的牵引力计算如下:Tl=(l+)/Dl式中平转牵引力;D牵引力偶臂(上转盘直径);球绞处动摩擦力产生的阻力力矩M=l(D/2)N】/3;保险支腿中线与滑道间动摩擦力矩lN2l;,动摩擦系数(一般取值0.060.08).(2)平转助推力计算假定利用2台助力顶推千斤顶,协助提供转体启动动力,则平转助推顶力计算如下:=(+)一(+)/D2式中平转助推顶力;D助推力偶臂,保险支腿中线至转动中心的距离

7、;转体结构球绞处静摩擦力产生力矩=22/(D/2)N1/3;保险支腿与滑道间的静摩擦力矩=2N2l;动摩擦系数(一般取值0.10.12).(3)牵引索的选用根据牵引力,每根牵引索采用的钢绞线根数n为:n=kTl/(口)式中n每束钢绞线根数;钢绞线锚下控制应力=0.75fytp(fytp钢绞线标准强度);口单根钢绞线截面面积;.材料安全系数.(4)穿索退出前后工具夹片等夹紧机构,把带有穿索套的15mm钢绞线逐一从前置顶尾部穿心孔内穿入,此时应注意将前后工具锚板各孔中心找正,再顺次穿过牵引装置上的前,后工具锚板,对中板上穿出.检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正,同时保证钢绞线没有交叉和扭转,最后

8、用手动拉紧器预紧各钢绞线,使各钢绞线松紧程度基本一致.2.2.3平衡系统施工平衡系统主要由桥梁本身的墩台身,上部结构和一10一华东公路2007年第3期平衡荷载(有平衡重时)构成.桥梁的墩台身,上部结构在岸侧或路侧支架上施工成整体结构.平衡重主要为压重块或压重水箱,以保证转体施工时相对转铰平衡.2.3平转法施工保证措施2.3.1防倾覆措施(1)在上转盘下设置6(8)组保险支腿;(2)沿环道外侧布置4台大吨位千斤顶,调整转体的倾斜度;(3)边跨压重,让球绞和保险腿的两后腿呈三点稳定支撑态势.2.3.2位控措施利用预埋件和保险支腿安放水平撑杆,防止脱模时转动体系倾斜或自动旋转.转体到位时,防止再度转

9、动的措施主要有:(1)用混凝土块将上下转盘的孔隙垫紧;(2)焊接上下转盘之间的连接预埋件;(3)在边墩墩顶设限位挡块;(4)牵引索,转盘等作标记,专人负责,避免转体到位后继续牵引.2.3.3微调措施在边墩墩顶安装千斤顶,梁体转体到位后进行梁端高程微调.在转盘与承台间,防倾保险的千斤顶对转盘进行高程微调,保证转体的水平姿态.(1)纵向微调:在转盘之间,沿横轴线下,前后对称各设1台大吨位千斤顶.(2)横向微调:在转盘之间,桥轴线的左右对称各设1台大吨位千斤顶.(3)在边墩顶各设置2台大吨位千斤顶,转体到位后对结构实施竖向微调.3桥梁竖转法施工3.1竖转法施工的转动体系竖转体系一般由起吊系统,索塔,

10、平衡系统和旋转支座组成.竖转的拉索索力在转体脱架时最大,因为此时拉索的水平角最小,产生的竖向分力也最小,而且拱肋要实现从多跨支承到铰支承和扣点处索支承的过渡,脱架时要完成结构自身的变形与受力的转化.为使竖转脱架顺利,有时需在提升索点安置助升千斤顶.3.2竖转法施工方法及工艺3.2.1竖转法施工流程安装旋转支座一搭设拼装支架,塔架及扣索及平衡索安装一起吊安装拱肋一竖转对接一调整线形一正式焊接合龙.3.2.2旋转支座施工旋转支座主要由靠山垫和旋转脚组成,一般采用16Mn的钢板在工厂配对冲击而成,靠山垫根据设计位置预埋在拱座的混凝土内,旋转脚与钢管拱脚焊接,精度应满足设计和规范要求.3.2.3索塔施

11、工索塔一般采用钢管柱或标准杆件拼装而成,利用塔吊或汽车吊机分节吊装.3.2.4起吊系统施工起吊系统是竖转法施工的关键,主要由卷扬机,起重索,背索和滑轮组构成.根据受力计算确定选用的卷扬机大小,滑轮组门数和钢丝绳的直径以及背索的配置.3.3竖转法施工保证措施(1)保证旋转支座的制作安装精度,添加润滑油以减小支座的摩擦阻力.(2)加强主副地锚的设计和施工,保证地锚系统绝对安全可靠.(3)合理选用卷扬机,滑车组,钢丝绳等施工机械设备,防止起吊作业过程中出现卡缆和吊索跳动现象.(4)机械设备的配置必须有双重保险装置.4桥梁平竖转相结合法施工平竖转相结合法施工主要是拱桥在航道两岸,道路和峡谷两侧预拼主,

12、边拱肋,然后用若干个同步千斤顶,借助扣索索塔,索鞍,转盘,保险支腿和滑道等一系列辅助转体机构,先竖转再平转或先平转再竖转的方法使拱肋在桥轴线上合龙成拱.5结语桥梁转体施工具有结构合理,受力明确,工艺简便,安全可靠,施工周期短,容易推广等特点0尤其在通航航道,陡峭山谷,跨线桥施工中得到广泛运用,满足不断航,方便施工和保证交通等施工要求,具有良好的经济和社会效益.参考文献1孙晓林,张宏君,郭京波.桥梁转体施工方法及应用J.河北交通,2006,4.2张联燕,程懋方,谭邦明,陈俊卿.桥梁转体施工M.北京:人民交通出版社,2002.3陈宝春.桥梁转体施工方法在我国的应用与发展J.公路交通科技,2001,3.