T型刚构大型悬臂箱梁转体桥转动球铰精度控制

薛莉莉

摘要：在日趋发展的工程施工技术中，工程施工与人类生活环境、人文自然环境的融合，是工程施工技术逐渐成熟的过程，T型刚构大型悬臂箱梁转体桥解决了工程施工对既有交通，既有人文景观等的影响，是现在跨既有交通、既有人文景观的主流施工技术，其技术要求较高，其中转体球铰精度控制是桥梁转体成功重要控制要素之一，以张唐铁路大令公跨京哈铁路转体梁成功转体为背景，详细介绍T型刚构大型悬臂箱梁。

关键词：T型刚构;球铰;制作;运输;安装;精度控制

1 工程概况

张唐铁路大令公跨京哈铁路特大桥主跨转体梁采用（64+64）米预应力混凝土T构上跨京哈铁路，转体总重量11200t，转体角度55度，为张唐铁路“十隧四桥”重点控制性工程之一。承担转体梁转动体系由上、下转盘、球铰、转体牵引系统组成结构示意图，转体结构中的球铰是转体的关键部位，在转体过程中支撑转体重量，是整个平衡转体的支撑中心和转动中心。严格控制球铰制作、运输、安装及施工精度是转动系统正常工作的重要环节。

2 转体系统工作原理及转体系统精度要求

2.1转体系统的工作原理

转体系统的工作原理是T型刚构大型悬臂箱梁在一个方向进行现浇后，通过承台上球铰克服摩擦力进行转动一定角度后进行合拢。转体转动前即箱梁施工期间，转动系统锁定，球铰及临时砂箱共同受力，待T型钢构箱梁及桥面系施工完毕以后，解除转动系统锁定，脱空砂箱，转动球铰全部受全部力，牵引上转盘，克服球铰间摩擦力，转动球铰，进行转体。

2.2转体系统精度要求

转动系统中上、下球铰是系统的核心，是转体施工的关键结构，其制作、运输、安装及施工等每一工序精度要求高，严格控制每一工序的精度，是转体成功的关键。

2.2.1球铰制造精度

（1）球面光洁度不小于▽3;（2）球面各处的曲率相等，其曲率半径之差不大于2mm，±0.5mm;（3）球铰边缘各点的高差≯1mm;（4）水平截面椭圆度不大于1.5mm;（5）上下球铰形心轴、球铰转动轴中心务必重合，其误差不大于0.2mm;

2.2.2球铰安装精度

（1）球铰安装顶口务必水平，其顶面任意两点误差不大于1mm;（2）球铰转动中心务必位于设计位置，其误差：顺桥向±1mm;±1.5mm。

3 球铰型钢骨架及球铰的制作

转动球铰包括上球铰、下球铰、下球铰支撑骨架及球铰间四氟板组成装配图，其制作由中国船舶重工集团公司第七二五研究所制造完成。

3.1上下球铰制作及验收

上、下球铰均采用Q235A钢板工厂焊接而成，上球铰重8.43t，下球铰重3.75t，上下 球铰定位钢销采用Q345A钢材精铣而成，重0.43t。

上下球铰球面为转动接触面，精度要求高，用整块钢板数控精车、精铣，下球铰有镶嵌四氟板凹槽及混凝土振捣孔，上下球铰务必用数控铣床进行加工，铣床加工精度表面粗糙度为Ra6.3～Ra1.6，即光洁度▽4-▽6，球面表面微见加工痕迹，符合设计要求。

钢构件采用等强焊接，对每一条焊缝进行检测，检测分别进行外观检查和无损探伤。外观检查用20倍放大镜进行辅助检查，无损检查采用超声波探伤方法，检查合格记录在案。

其他各项检查委托第三方进行场内检查，出具检查报告。

3.2、下转盘型钢骨架及球铰运输骨架加工

3.2.1下转盘型钢骨架加工及检查

下转盘型钢骨架是下球铰安装定位、固定支架，采用Q235A角钢焊接而成，重0.41t。

型钢骨架重量较高，严格控制型钢骨架安装后顶面相对高差，安装相对高差控制在4mm以内，根据模型试验，对型钢骨架底部进行改进，在骨架四个底部脚腿处加焊调平螺栓，以利于在安装过程中进行调平定位。

型钢骨架各零件采用连续角焊连接，焊接完成后，检查骨架外形尺寸，对骨架上部连接8个球铰螺栓孔位进行精确测量，对相对位置和水平度进行检查，以满足球铰正确安装在骨架上。

3.2.2下转盘型钢骨架加工及检查

上下球铰在工厂制作完毕后，设计加工定型运输装置，定型运输装置要有足够的强度和刚度，避免球铰在运输过程中加工精度的变形。

运输装置分为两个部分，一个部分为球铰运输底座支架，另一个部分为外部保护骨架。

球铰运输底座支架采用等同与设计型钢骨架，对型钢骨架进行改装，下型钢骨架下部加装弹簧减震装置，减震装置行程不可太长，行程设计在3cm。

外部保护支架采用角钢焊接，其强度满足球铰侧倾后受力要求，保护支架与卡车进行机械连接。

4球铰装置安装及施工

4.1下转盘型钢骨架安装及固定

转动体系下球铰安装在下承台上，球铰中心3.3m处为滑道中心，滑道宽1.1m，滑道两侧1.1m各设置8组千斤顶反力支座。为保证球铰和滑道的安装精度，下承台的浇筑分层完成，根据球铰骨架结构高度，第一层浇筑至球铰骨架底标高，严格控制此层标高，其决定骨架安装精度，第二层浇筑固定球铰骨架，安装定位球铰和滑道后，浇筑至设计标高。

进行承台底部钢筋和竖向钢筋绑扎，进行高程测量，在模板上标记底层混凝土浇筑高程，严格控制骨架安装位置混凝土高程，采用预埋钢筋高程点控制，浇筑第一层混凝土，在第一层混凝土顶面滑道和球铰骨架安装位置预埋固定角钢。

待第一层混凝土强度达到设计75%后，安装型钢骨架，在混凝土面上放出转动中心点，利用25t吊车，吊装滑道和球鉸骨架，吊装骨架时采用专用焊接起吊架起吊，吊装要稳慢，不得碰撞骨架，先调中心位置，对球铰骨架四边进行分中，使其中心与转动中心点重合，然后采用加装调平螺栓调整标高，固定骨架。

用徕卡TS30全站仪在第一层浇筑完毕混凝土顶面定位骨架纵、横向轴线，用墨线标记，以骨架顶面球铰螺栓孔位为依据，对骨架进行分中，用墨线在骨架上标记，根据标记线吊装放置骨架，用全站仪放出转动中心点，对放置骨架中心点进行复核，并进行微调，当两个点重合时，进行水平固定，水平固定采用前后左右支撑拉杆固定。

采用天宝Dini03精密水准仪进行骨架顶面高程控制，安装骨架前对第一次浇筑混凝土顶面测量，如高差太大采用打磨方式进行消除高差，现进行中心位置调整，再进行水平调整，经多次调整，严格控制骨架顶面高差，特别是球铰安装调位螺栓孔位置頂面高差。保险撑脚环形滑道为备用保险滑道，其安装精度同样重要，滑道骨架安装同球铰骨架安装，安装滑道钢板，安装后进行测量调整，采用水准仪测量滑道任意两点高差，相对高差为1mm，采用水平仪测定局部平整度，局部平整度为0.2mm。

复核球铰和滑道骨架安装精度达到要求后，立即对骨架进行固定，采用机械连接和焊接的方式，将骨架固定在预埋角钢上，并加设顶部支撑，绑扎钢筋，进行第二层混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中，对外露骨架缠绕塑料布的方式进行保护，避免混凝土污染。第二次浇筑混凝土起到固定球铰和滑道骨架作用。在混凝土强度达到设计强度100%后方可进行下球铰安装。

4.2下球铰安装

对下转盘型钢骨架安装精度进行复核，检查型钢骨架在第二次浇筑混凝土后有无高程和位置变化，经测量，无变化。

球铰安装的安装调平分为对中、调平，再对中，再调平几个步骤。吊装球铰将其放置在骨架上，吊车钢丝绳不全部脱力，使球铰调位螺栓孔对准骨架调位螺栓孔，安装调位螺栓，进行初步调整，球铰中心和水平进行粗调完毕后，吊车钢丝绳取下。

在球铰上标记球铰中心以定位安装中心，标记纵横向轴线进行采用徕卡TS30全站仪复核，水平调整采用水平导倒链和水平千斤顶进行多向调整。球铰安装中心测量结果见表2。

球铰安装中心误差符合设计允许误差要求。

在球铰顶面沿着纵向轴线分左右两个半圆，沿着顺时针方向均匀标记4个测点，分部编号左1、左2、左3、左4、右1、右2、右3、右4，采用天宝Dini03精密水准仪对角进行高程测量，采用竖向千斤顶辅助调整限位螺栓，进行精平球铰安装，测量反复调整，使球铰顶面高程偏差小于目标值。球铰安装高程测量结果。

4.3上球铰的安装

采用专用吊装支架，吊装上球铰，对上球铰顶面用抹布进行清理，并用橡胶铲均匀涂抹一层黄油四氟粉，涂抹厚度厚度控制在2mm，在中心转动孔周围进行黄油四氟粉的涂抹，安装后，将多余黄油四氟粉清除，用倒链进行调整上球铰，使上球铰转动孔与转动中心钢销间隙均匀不密贴，上下球铰间黄油缝隙一致，调整后进行固定。

4.4混凝土上转盘施工

上转盘撑脚安装好后，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。

5结束语

张唐铁路大令公跨京哈铁路转体装置的制作、运输、安装及施工技术总结了转体系统精度控制要点，得到了基础数据，为T型刚构大型悬臂箱梁转体桥转动球铰精度控制积累了经验。

参考文献：

[1] 铁道第三勘察设计院. 大令公跨京哈铁路特大桥转体施工图设计文件.天津.2012.

[2] 高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[3] 高项忠张子杰. T形刚构大型悬臂箱梁转体桥转体结构施工方法[J]. 铁道建筑技术，2013（7）：78-81.

[4] 宋刚. T形刚构桥水平转体施工控制及施工风险评估研究[D]. 长安大学，2012.

[5] 王晓明. 跨武广特大桥转体施工技术[J]. 山西建筑，2011（8）：177-179.

（作者单位：中铁二十三局集团第六工程有限公司）