连续梁转体施工技术简介

连续梁转体施工技术简介目录•1转体施工的发展•2连续梁T构水平转体施工体系•3转体准备•4转体•5结构稳定、强度保证施工措施•6球铰封固•7结语1转体施工的发展1.1转体施工定义桥梁转体施工通常是将桥梁从跨中分成两个半跨，半跨结构在偏离轴线位置施工，成型后通过转动体系将两个半跨结构同时旋转到位，在跨中合龙。全世界范围内，从20世纪40年代出现这种施工工艺以来，采用转体施工建设的桥梁已经不胜枚举。同时，转体施工技术的理论与实践水平发展迅猛，万吨级、超长悬臂的转体桥梁也越来越多地出现在桥梁建设中。随着转体技术的发展，人们越来越认识到该项技术的巨大优越性，特别是施工条件受到严重限制的情况下，转体施工无可取代。如今，转体施工技术发展已经相当成熟，从山区到平原地区，从拱桥到斜拉桥、连续梁、连续刚构等，从公路到铁路，从竖转到平转、竖转平转相结合，转体施工的应用无处不在。1.2我国转体施工的发展我国20世纪70年代开始研究转体施工技术。1977年，首先采用平转施工技术建成了四川遂宁建设桥，主跨为70m的箱肋拱桥。此后，平转法在山区的钢筋混凝土拱桥中得到推广应用。20世纪70年代末80年代初我国平转法施工的拱桥，跨径均在100m以下，且均为有平衡重转体施工。1987年成功地进行了跨径为122m的四川巫山龙门桥试验桥的施工，突破了百米跨度。2000年后，钢管混凝土拱桥在我国的应用与发展迅猛，为拱桥的轻型化和向大跨度发展提供了可能，转体施工方法也被广泛应用于这种桥型之中。1993年，郑州铁路局为满足跨越铁路编组站且不影响通车的需要，首次采用竖转与平转相结合的转体施工工艺，建成跨径为150m的安阳钢管混凝土拱桥。广州丫髻沙大桥，全长1084米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，跨经为76米＋360米＋76米，桥宽36.5米，采用竖转、平转相结合的施工控制技术和“变角度、变索力”的液压同步提升技术。1999年广州丫髻沙大桥，2006年广东佛山东平大桥将转体施工工艺进一步向前发展，它们的建成使我国桥梁转体施工技术取得了重大突破，进入了世界领先水平。目前，我国转体吨位最大的是沪杭高速铁路跨沪杭高速拱桥，采用平转法施工，转体吨位达16800t。我国转体施工里程碑式代表工修建时间桥名结构体系跨径布置转体方法特点1977四川遂宁建设桥砼箱肋拱70平转国内首座转体桥1984自贡水电局渡槽桁架竖转国内首座竖体结构1987四川巫山龙门实验桥钢筋混凝土箱拱122平转国内首座无平衡重转体桥1993安阳钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱150平转+竖转国内首座平转+竖转转体桥2004宜恩平地坝大桥混凝土箱拱132平转薄壁开口施工跨度最大2010沪杭高铁大桥钢筋混凝土箱拱80+160+80平转转体重量最大我国转体施工桥梁建设多分布在四川、湖南等多山多河的地区，平转施工占大多数，占80%以上，竖转占10%左右，平竖转相结合的占10%左右。应用于斜拉桥、刚构桥、连续梁桥及拱桥，以拱桥居多，占70%左右。转体重最早2000t以下，1980年到2000年间的4000t左右，到2000年至2010年间，转体施工桥梁的数量持续快速增长，更重要的是转体质量大幅提升，过万吨级转体施工的桥梁比比皆是。我国大规模的基础设施建设仍将持续一段时间，大量跨线桥的施工非常适合采用转体施工技术，同时转体桥梁也在朝着大吨位、大跨度的方向发展。我国的转体施工技术还有较大的发展空间，但是目前对转体施工技术的理论认识远落后于实践，尚未形成可供工程界普遍采纳的规范性文件。今后转体施工技术的发展，必须将重点放在理论研究上，只有从理论上掌握转体施工的技术要领，才能做到以不变应万变，指导更大吨位、更大悬臂长度的转体施工桥梁建设。1.3转体施工方法分类根据桥梁结构的转动方向，可将桥梁转体施工方法分为竖转施工、平转施工以及平竖转相结合施工三种，其中以平转法应用最广泛，而近年来更大跨径的桥梁转体则更多的考虑竖转和平转相结合的方法。竖转法按其转动方向分为向上和向下2种。平转施工可分为平衡转动体系转体施工和无平衡重转体施工方法，其中平衡转动体施工又分为结构自平衡转体施工与需专门配重的转体施工。桥梁转体施工竖转法平竖转结合法平转法正角度转体负角度转体有平衡重转体无平衡重转体结构自平衡配重平衡转动体转体施工：平衡转动体是指转体结构的重心基本落在球铰中心。平衡转动体转体施工又可分为结构自平衡转体施工和需专门配重的转体施工，结构自平衡转体施工是指依靠结构自身就能实现平衡，且结构自身强度完全能满足转体施工阶段的受力要求。目前应用最多的是连续梁（连续刚构）、斜拉桥的转体施工，是跨越既有铁路，减少铁路行车干扰，保证施工期间铁路安全行车最有效的一种施工方法。宝兰铁路连续梁转体施工属于单支点，平衡转体施工。2连续梁T构水平转体施工体系连续梁T构水平转体施工属于有平衡重转体施工，将T构沿铁路、公路、河流等建造，通过转动就位后合龙成桥，实现跨越，减少干扰，降工程难度，保证施工安全。转动体系由转动平衡体系及转动牵引体系组成。2.1T构转动体系构成转体平衡系统主要由承台下转平台、球铰、承台上转平台、钢支腿及滑道、混凝土辅助千斤顶反力座、混凝土牵引千斤顶反力座、预埋转动牵引钢绞线束、T构施工阶段临时支座组成。下转盘为支承T构全部重力的基础，转体完成后，与上转盘共同形成承台基础。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。内预埋转体牵引索，牵引索的预埋端采用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。球铰由上下球铰、球铰间四氟乙烯板、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架组成，球铰是平转过程中的承重受力构件，实现结构转动的关键。2.2转体系统安装2.2.1球铰的加工与验收转体结构施工质量控制的好坏直接影响到转体施工的成败，球铰作为转体结构的核心部分，必须保证球铰的加工质量及安装精度。球铰加工精度序号项目设计指标出厂验收1球铰和接触球面光洁度不小于32球面各点处曲率半径误差不大于2mm3球铰边缘各点高程误差不大于1mm4水平截面椭圆度不大于1.5mm5四氟板块顶面务必位于同一球面上误差不大于1mm6上下球铰形心轴、转动轴务必重合误差不大于1mm7钢套管中心轴务必于转动轴重合误差不大于1mm8与上下球铰相焊钢管倾斜度不大于3%9下球面各点处球面度偏差不大于0.85mm10四氟乙烯滑动片容许应力不小于100MPa2.2.2球铰安装在下转盘第一层混凝土浇筑完成后，进行表面凿毛处理，用吊车将下球铰骨架吊入，并进行粗调，然后采用千斤顶、撬棍进行人工精确调整。待骨架调整完成后将下承台架立角钢(或预埋的钢板)与骨架立柱焊接牢固。固定好球铰定位底座后，利用全站仪和电子水准仪监控。为了保证转体系统球铰安装质量，需要制定详细的球铰安装工艺，安装误差满足设计要求。其操作工艺如下：(1)将下球铰放置在承台钢筋已固定好的底座上，在测量人员的配合下调整下球铰中心位置及球面标高，使中心销轴的套管竖直，球面周圈在同一水平面上，安装误差控制在2mm范围内。上球铰先妥善保管，球面涂以黄油防锈。在上、下球面各包裹一层塑料布，保证其表面清洁干净。(2)用螺栓固定下球铰，使其紧固牢靠，以防下球铰的变形及错位,同时盖住中心销轴套管口。(3)浇筑底座微膨胀混凝土。混凝土面浇筑至下球铰外圆略低时为止。混凝土从一侧通过下球铰底面向另一侧流动，振动棒从球铰四周边缘往里斜插使其流动，同时在球铰顶面振捣孔处插入振动棒振动，排出气泡,混凝土溢出振捣孔后，封堵振捣孔。混凝土浇筑完毕后清理下球铰球面及中心销轴套管，清除凹坑中的混凝土和积水，防止下球铰球面生锈。(4)混凝土须及时养护，保证其施工质量。待混凝土固化后，再次清理下球铰球面以及中心销轴、销轴套管，清除积水和杂物，必要时打磨清除铁锈。(5)将黄油与四氟粉按重量比120：1的比例配制好后注入中心销轴套管，然后将中心销轴轻放到套管中，放置时精确定位中心销轴。(6)在下球铰凹面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板块。聚四氟乙烯滑板安装完毕后，用黄油四氟粉填满滑板之间的间隙，使黄油面与滑块面相平。整个安装过程要保持球面清洁，不要将杂物带至球面上。(7)将上球铰的两段销轴套管接好，用螺栓固定牢固。注意保护好上球铰，将上球铰凸面涂抹黄油后，用塑料布将整个上球铰严密包起来，放置于临时平台上。安装时将上球铰吊起，去除塑料布，用纱布将凸球面擦试干净，在凸面上抹涂一层黄油四氟粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。去除被挤出的多余的黄油，用胶带纸将上、下球铰边缘的缝隙密封。球铰安装完毕，支立上转盘底模前，对其外露面全面封闭保护。2.2.3滑道及撑脚安装撑脚及滑道构成结构转体过程中抗倾覆的保险系统，由设计单位设计，撑脚一般采用钢管混凝土组合结构，钢管内灌微膨胀混凝土，下设滑靴钢板。撑脚沿上转盘周边对称设置，在混凝土下转平台上相对撑脚位置设置环形钢板滑道，两者之间设置四氟板。在结构转动过程中一旦发生倾斜，能够继续保证结构安全及转动功能。环行滑道由专业厂家生产，现场采取分节段拼装，在下转台混凝土施工时预埋，利用调整螺栓调整固定，保证混凝土浇筑时不变形移动。施工时，要求整个滑道面在同一水平面上，安装误差满足设计要求，设计无要求时，根据铁路施工规范，滑道3m范围内平整度不大于±1mm,径向对称点高差不大于滑道直径的1/5000。撑脚滑靴钢板与滑道间D=5mm+d(四氟板厚度)，误差控制在2mm内。撑脚安装完成后，精确调整标高，用钢楔子塞紧。2.2.4辅助千斤顶反力座及牵引千斤顶反力座施工按设计位置及相关要求进行钢筋预埋及绑扎，保证浇筑混凝土质量。2.2.5T构施工阶段临时支座施工为保证T构施工期间球铰均匀受力和撑脚不受较大压力，以及转体结构稳定，在上转盘下部设置临时支座。临时支座位于撑脚之间，一般采用砂箱结构，分组设置，砂箱内填充单级配石英砂，安装前用千斤顶进行逐个顶压，确保在上部施工时承担绝大部分荷载，减少球铰压力。3转体准备宝兰铁路连续梁转体桥施工，都跨越既有铁路，转体时间受限，施工安全风险大，必须保证一次转体成功。充分的施工准备，是保证转体一次成功的关键。3.1技术准备3.1.1平衡称重转体施工的关键就是施工过程中结构的稳定。由于施工过程中可能出现T构浇筑误差，实际重心与设计重心的差异，转体前必须进行转动体不平衡重力矩称重试验，测试转动体部分的不平衡力矩、球铰摩擦系数等参数，作为制定相关措施的依据，如配重的设置、牵引力的判定及牵引千斤顶的选择等。不平衡力矩的常用测试方法有:球铰转动测试不平衡力矩法；用挠度测试不平衡力矩法。转动体不平衡弯矩也可通过墩柱截面内力测试进行初步评估，但可靠性及准确性相对较差。不平衡力矩法测试步骤：（1）T构不平衡状态评估和调整根据设计T构的平衡状态，如设计结构不对称，两侧混凝土及钢筋重量上的差异，浇筑误差等原因，通过断面测量、计算，对T构不平衡力矩进行初评估，通过计算，选择适当的位置进行加载，消除不平衡力矩。同时如果桥面上必须带有设备或模板，同时进行考虑，加载消除其产生的不平衡力矩。（2）脱空支架，解除临时锁定支座临时支座解除后，测定钢支腿与滑道距离变化情况，观察有无钢支腿是否与滑道接触，在测试准备期间，将钢支腿用钢楔子打紧，测定时再解除。称重千斤顶及百分表安装位置示意图（3）安装千斤顶及位移计在下转承台上布置4台500t千斤顶及数显百分表，布置位置图。为了校核梁体是否发生刚体转动，同时在T构的悬臂端进行高程观测。千斤顶分级施加顶升力，采集百分表读数及主梁悬臂端标高数据，绘制顶升力-位移图。（4）测定在T构一侧对上承台实施顶力Pl，当Pl增加到使球铰发生微小转动的瞬间，有：P1×L1+MG=MZ再于T构另一侧对上承台实施顶力P2，当顶力P2逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间，有：P1×L2=MG+MZ由此推算：不平衡力矩：Mc=摩阻力矩：Mz=3.1.2配重设置根据测定的不平衡力矩，在T构梁上适当位置进行加载，平衡不平衡力矩，加载