桥梁转体施工技术

摘要 结合沪昆客运专线沾益特大桥平转施工实例，根据转体法施工跨越既有线的结构形式，针对大跨度平转桥梁转体施工，对平转法施工大跨度转体连续梁的转体施工关键技术、转体后梁体精度调整等技术工艺进行总结、分析。及时优化施工工艺，为今后国内类似大跨度桥梁转体施工积累了经验。

关键词 转体施工 控制要点 施工工艺 精度控制

Combining Zhanyi Shanghai Kunming PDL bridge flat turn construction examples，according to the structure form of rotation construction across existing lines， for long-span flat turn bridge rotation construction， oสn the flat turn key technology，swivel Swivel Construction of large span continuous beam rotation constructionmethod of beam body morphology after adjustment and other technology are summarized， analysis， timely optimization construction technology， accumulated experience for the construction of large span bridge similar twist in the future.

Keywords Swivel Construction Control points Construction technology Precision control

中图分类号：TU74 文献标识码： A

一 工程概况

二 难点分析及总体方案制定

桥梁的转体过程比较复杂、技术难度较大、精度要求高，一般来说是全桥施工的关键步骤。尽管桥梁转体技术的原理相同、转体技术也日渐成熟，但对于不同的桥梁，必须根据其结构形式、施工过程和场地及环境条件等特点制定出合理可行的转体方案。针对本桥结构特点，经分析决定，在转体施工前首先对梁体进行不平衡性称重，并进行施工人员现场演练，检查指挥系统协调性、准备工作到位情况及岗位职责、应急处理等。演练完成后进行试转体施工，试转体角度6°，检查平转牵引系统的性能、整体平稳状况、测定摩擦因数、最大启动力，为正式转体做准备，最后进行“天窗”时间段内的正式转体施工，正式转体施工采用两幅同时转动施工方案。

三 转体施工

3.1 转体施工前准备工作

正式转体施工前准备工作繁多，需投入大量资源，工作任务包括：沙箱拆除、滑道清理、梁体称重及配重、桥面附属结构施做等。在施工时应制定详细的施工计划及工期计划，保障在预定的“天窗”时间顺利进行转体施工作业。

3.1.1 转体系统沙箱拆除及滑道、撑脚清理

撑脚及滑道清理应在正式转体施工前1周左右施做，由于搁置时间较长，在撑脚下方容易进入阻碍梁体转动的混凝土、垃圾等。在施工时，可使用铁丝水平拖拽或钢板尺等进行撑 ت脚下方间隙检查，确保撑脚下方无障碍物，避免造成启动牵引力过大或不能启动情况。滑道清理时主要清理滑道表面垃圾、污垢等，并检查滑道下方混凝土密实情况，确保撑脚作用时梁体平稳。

沙箱拆除应在转体施工前2～3天完成，拆除时应由测量人员监控梁端标高及梁体轴线变化情况。拆除沙箱应根据沙箱布置方式对称拆除，可分2～3次拆完，在拆除过程中了解梁体不平衡方向。

3.2 梁体称重及配重

3.2.1 梁体称重

梁体称重测试转动体部分的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求。

1.理想转体必要条件分析

①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，而转动球铰摩擦系数的大小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小。

②转体桥梁在沿梁轴线的竖平面内，由于球铰体系的制作安装误差和梁体质量分布差异以及预应力张拉的程度差异，可能导致桥墩两侧悬臂梁段质量分布不同以及刚度不同，从而产生不平衡力矩。且主梁位于平曲线上，曲线效应带来的横桥向偏心。

2 试验原理

采用球铰转动测试不平衡力矩，这种方法采用测试刚体位移突变的方法进行测试，受力明确，而且只考虑刚体作用，ว而不涉及挠度等影响因素较多的参数，结果比较准确。

当脱架完成后，整个梁体的平衡表现为两种形式之一，见图2-1：

图2-1

测试项目计算如下：

1 转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩 不平衡力矩：

图2-2

摩阻力矩：

2 转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩

不平衡力矩：

摩阻力矩：

3 摩阻系数及偏心距

称重试验时，转动体球铰在沿梁轴线的竖平面内发生逆时针、顺时针方向微小转动，即微小角度的竖转。摩阻力矩为摩擦面每个微面积上的摩擦力对过球铰中心竖转法线的力矩之和。

图 2-3 转动体球铰绕 Z 轴转动摩擦系数计算示意图

根据研究成果及工程实践，使用四氟乙烯片并填充黄油的球铰静摩阻系数和偏心距可用下列各式为：

球铰静摩阻系数：

转动体偏心距：

式中，R为球铰中心转盘球面半径；N为转体重量。

3.2.2 梁体配重

1 . 梁体纵向倾斜配重方案

该转体方案的思想初步是，在转体过程中转体梁应在梁轴线方向略呈倾斜态势，即梁轴线上桥墩一侧的撑脚落下接触滑道，另一侧的撑脚抬起离开滑道。这样做的好处是使转动体形成两点竖向支承，增加了转动体在转动过程中竖平面内的稳定性。

配重的位置应结合现场装卸操作的难易程度；配重的大小应保证新的重心偏移量满足 5cm≤e≤15cm 的要求。配重及重心偏移可按下式计算：

需要配重=（摩阻力矩-N*e）/（悬臂长度-配重距梁端距离）

重心偏移=[配重*（悬臂长度-配重距梁端距离）+ N*e]/N

2 . 平衡转体配重方案

该转体方案的思想是，转体梁在静力状态保持平衡，即通过配重，使转体梁的重心线通过球铰竖轴线。该方案的好处是配重量小，启动所需牵引力相对较小。由于该方案中对转动体为一点支承，在转动过程中容易导致转体梁在竖平面内的晃动。因此，若采取该方案，应尽量减小撑脚与滑道间的间隙。配重可按下式计算：

需要配重=N*e/（悬臂长度-配重距梁端距离）

配重的大小应保证新的重心通过球铰竖轴线。

3.3 转体

转体施工复杂，转体前应获取当天当地气象信息，避免可能出现的大风对转体工作的危害，并采取有效的防范措施。正式转体前应进行试转体，对试转体数据进行合理化分析，为正式转体提供有利数据保障。

3.3.1 牵引力计算

理论启动牵引力：

理论转动牵引力：

T=2fGR/3D

式中：T――牵引力（KN）

G――转体总重力（KN） 该桥取83000KN

R――球铰半径（m） 该桥取1.8m

D――牵引力偶臂 该桥取9.6m

f――摩擦系数，静摩擦因数取0.05；滑动摩擦因数取0.03。

3.3.2 梁体线性监控

转体施工梁体线性监控分轴线和标高监控，监控数据真实可靠，以便转体墩台操作人员对转体过程及时做出调整。通过桥梁控制网采用全站仪精确放样全站仪置镜点及梁体轴线控制点坐标位置，采用坐标法和绝对方位角法控制转体平面位置。梁体轴线控制点单T构布置2个，位于梁体两端。转体前，全站仪架设于边跨现浇段置镜点上，架设完毕后视桥网控制点，锁定方位角后，两台全站仪互检对方置镜仪器位置。将4个棱镜分别架设于轴线控制点，输入梁体转动至设计位置坐标，锁定该方位角，在转动过程中跟踪梁体转动角度、梁端线行程，及时汇报转体设备操作人员，以便对牵引速度做出调整，防止梁体超转。

梁体标高监控采用光学水准仪完成，塔尺架设于转体桥梁梁端，单端布置3个架设点，分别位于翼缘板两侧及梁体中心线位置，及时监控梁端标高变化情况，出现突然升高或降低，应立即通知转体设备操作人员，待检查无异常后，方可继续进行转体施工作业。

3.3.3 转体施工牵引系统精度控制

本桥转体使用智能连续顶推系统，系统由主控系统、分控系统、液压泵站、连续千斤顶等组成，液压泵站采用变频调速控制流量技术。连续千斤顶采用拉绳位移传感器做伸长位移采集，精度0.02mm，与泵站油泵变频器组成闭环控制，达到精准同步，实现压力、位移同步双重控制。该系统同步性好，工作过程中始终保持前后顶均衡无缝交替受力，有效控制顶推过程平稳，无冲击颤动，转体过程中不会对梁体造成应力突变影响。施工时，采用手动和自动两种控制方式，梁体启动和加速过程中使用手动控制精度，匀速转动采用自动控制，待进行降速和点动施工时，再次采用手动控制。点动施工，采用以秒为单位时间点动，控制最高点动精度上盘转动0.02mm，点动定时视需转动梁端线行程而定，确保转体一次性精确就位。

3.3.4 速度控制

1.转动速度选定

转体桥梁墩位较大，根据设计图纸，转动时转动速度应满足：

①角速度ω≤0.02rad/min；

②主梁端部水平线速度v≤1.5m/min。

转体时速度选定时应控制平转角速度ω≤0.02rad/min。

沾益特大桥转体施工，取匀速转动千斤顶运行速度v=3.5m/h，则换算为转动角速度

平转法转体施工，转动速度取决于牵引设备控制速度。本联连续梁在转体时，速度控制分为四阶段：启动?匀速?减速?点动就位。

四 梁体转体精度调整

转体施工在最后一次点动施工完成后，测量监控人员确定转体精度，测量梁体轴线及标高与设计值误差。如转体精度达到设计合龙要求，即可进行撑脚锁定，撑脚锁定可使用型钢进行焊接固定，防止梁体在未释放的牵引力下转动。型钢连接完成后，可使用重力式灌浆料对撑脚和滑道间隙进行灌浆，实现快速凝固防止转动的良好效果。如梁体在最后点动施工完成后，出现梁端标高与设计误差较大或轴线存在偏差时，需对梁体就为精度做出调整。轴线微调使用牵引系统或顶推，对于超转或未转至设计位置梁体进行调整。梁端标高调整使用液压千斤顶进行调整，液压千斤顶起重重量视梁体不平衡偏载进行进行选择。布置于梁端标高下降端上下盘间隙内，且在梁体纵向轴线两侧均匀布置，一般2台液压千斤顶即可调整梁体标高。梁体梁端标高调整时，应注意未释放的牵引设备牵引力影响，防止梁体在标高调整时球铰摩擦力减小，造成梁体转动。

图4-1 梁体精度调整千斤顶安放位置

五 上下盘封固施工

转体完成后，应尽快完成上下盘封固施工，永久锚固转体系统。上下盘封固在浇筑下盘与上盘底面间隙混凝土时应振捣密实，混ศ凝土塌落度不宜过小♒，避免造成球铰周围空洞，影响封固混凝土受力。对于解决封固混凝土密实问题上，施工上盘可在上盘预埋封固混凝土浇筑振捣孔，均匀布置于上盘周围，保障上下盘间隙混凝土密实度。如施工时没有预埋封固混凝土浇筑振捣孔，可将上下盘封固混凝土分2次进行浇筑，第一次浇筑至上盘底面，浇筑前在上盘底面埋设压浆管道，待第一次混凝土浇筑完成后，进行压浆处理，确保上下盘间隙混凝土密实。

图5-1 上下盘埋设压浆管

图5-2 上盘预埋振捣孔

六 结束语

桥梁转体施工其技术、工艺在实际的工程操作中日益成熟。随着社会发展，尤其在跨既有线桥梁施工中，日渐广泛，其施工工艺减小了对既有营运线的影响，为桥梁工程的建造提供了安全保障。

参