城市立交桥平衡转体施工技术应用

刘祖军

摘    要：在进行上跨铁路或公路立交桥施工时，常常为了减少对既有铁路或公路运输的影响，需要对桥梁进行转体施工。本文以城市主城区市区内道路上跨铁路立交桥主体工程施工为例，详细介绍了平衡转体施工技术的各施工过程及工艺要求，具有一定的借鉴意义。

关键词：上跨铁路;刚构;平衡;转体施工

1  前言

城市分离式立交桥施工中，为了保证安全，在进行施工时，常常采用平行于所跨越的线路，待上构主体施工到一定程度时，利用一定的时间，通过外力对施工的桥梁进行转体，达到设计的桥梁方向后进行固定，再施工余下的工程。而平衡转体就是尽量保证转体过程中的平衡，使桥梁在转动中用最少的外力达到安全准确的目的。其施工过程主要包括转盘施工及平衡配重等主要环节。

2  平衡转体施工技术

2.1  下部转盘施工

下部转盘上设有转体结构系统的下球铰、 为施工提供临时支撑及转体时保证安全的环形下滑道及提供转体动力的反力座。撑脚与下滑道间隙严格按设计要求设置，不能过大，也不能过小。

（1）施工工艺流程。根据下球铰构造要求，下承台顶面标高往下1.312m为球铰骨架底部，考虑球铰安装安全性，下转盘混凝土无法一次浇筑成型。其工艺流程如下：

浇筑下转盘第一层3.5m高混凝土→凿毛、冲洗→安装球铰、滑道定位骨架→球铰、滑道板安装、精调→球铰清理、保护→浇筑下转盘第二层1.5m高混凝土。

（2）下转盘预应力筋施工。下转盘横向、纵向分别设置98根预应力筋，底层为12束-[Φ]15.2、顶层为10束-[Φ]15.2预应力筋，底层与顶层布置间距为37.5cm。

预应力施工顺序：[①]上转盘混凝土强度达到设计强度后，对称张拉50%纵向和横向预应力筋、压浆（同一层预应力筋间隔张拉、顶层、底层预应力筋错开张拉）。[②]上部梁体结构预应力筋张拉完成前，对称张拉剩余纵、横向钢束。纵、横向预应力筋采用两端张拉。预应力筋张拉以张拉力控制为主，张拉时锚下控制应力1395MPa;伸长量仅做参考。

（3）安 装冷却钢管。由于下转盘结构属于大体积混凝土，为保证混凝土凝结硬化过程不产生裂纹，施工前在结构内按设计要求布置冷却水管。冷却水管采用镀锌钢管，水平分三层布置，距离承台四周边缘为50cm，待混凝土养护期间采取循环通水冷却。

（4）安装下球铰。[①]安装球铰定位底座.采用25t吊车将下球铰骨架吊入预定放样准确位置，偏差不大于3cm～5cm。 测量骨架顶面标高，计算与设计高差值，然后采用千斤顶将骨架顶升至设计标高（预留2cm）。 拉线、吊锤检测四角及中心点位置，人工用撬棍等工具进行精确调整，误差控制在1cm以内。 采用槽鋼内外斜撑与承台钢筋连接整体，并焊接牢固。[②]下球铰安装控制.球铰中心平面位置控制在5mm以内，平面位置确定后，利用槽钢与球铰骨架焊接，进行球铰限位，固定球铰平面位置。 高程符合设计要求后，将限位槽钢与下球铰底部焊接连成整体。

（5）下转盘第二层混凝土施工。混凝土分三层浇筑，每层浇筑高度0.5m。为保证球铰下部混凝土密实，每层浇筑顺序从中间向四周。 球铰下部混凝土浇筑时，拧开振捣孔盖，插入漏斗并扭紧。 振捣棒插入振捣孔振捣，直到出气孔有浆液冒出，确保球铰底部混凝土密实。

2.2  上转盘施工

2.2.1  上球铰施工

下球铰混凝土灌注完成后，将转动中心轴[Φ]270mm的钢柱放入下转盘预埋套管中。然后采用吊车吊装上球铰就位。上下球铰接缝处涂抹泡沫胶，采用水泥砂浆密封、塑料薄膜覆盖。

2.2.2  撑脚、砂箱施工

（1）撑脚与滑道之间的空隙设为25mm，撑脚与滑道之间的空隙放石英砂，在石英砂四周采用木框将其定型。（2）采用2cm等高三角块将撑脚，撑脚安装完成后采用钢筋与滑道螺栓焊接。（3）为保证卸架时，撑脚与滑道不被挤压紧密，转体前用砂箱作为临时支撑。 （4）砂箱灌满干河砂，砂箱上部预埋钢板，防止混凝土直接挤压砂箱顶部。

2.2.3  上转盘混凝土施工

上转盘采用C55混凝土。上转盘浇筑时采用钢模与木模组合成型，采用混凝土块配合方木支撑的模板支撑方法，以便作为临时支撑能方便拆除。

2.3  转体前配重

为了使全部转体结构重量主要由中心球铰承担，因此在转体主墩墩身及刚构箱梁梁体施工完成后，必须对转体结构进行称重试验，实测重心位置并进行配重。确保上部结构重心与球铰中心平面偏差不超过5cm。

转体结构的不平衡力矩有：（1）顺桥向，箱梁在的不平衡力矩主要是由于箱梁两侧对称块段梁体的实际重量不同引起。（2）横桥向，考虑桥面2%横坡，T构受到一个不平衡力矩。

本桥称重分为横向和纵向两个方向：纵向设置8个500t千斤顶，横向设置6个500t千斤顶进行。确保在满堂支架拆除前，能对T构进行精确配重提供可靠依据，以消除转体的不平衡力矩。

本桥称重后，配重方案为：在小里程距主墩中心16.19m，偏向道路中心线侧0.06m处，配重400t。

2.4  正式转体

2.4.1  转体牵引力计算

根据公式

式中，

G——转体总重量，本桥为180000kN;

R——球铰平面直径，本桥为2.0m;

D——转台直径，本桥为8.9m;

f——球铰摩擦系数，f静=0.1;f动=0.06。

将已知条件代入公式，计算得：

启动时所需最大牵引力：T静=2696kN。

转动过程中所需牵引力：T动=1617kN。

本桥采用选用两台ZLD350型液压千斤顶，能提供的动力为4500kN，完全满足施工所需的动力要求。

2.4.2  转体时间计算

按规范所允许的最大转体角速度0.01rad/min～0.02rad/min，且桥体悬臂端线速度宜为1.5m/min～2.0m/min。

根据换算0.02rad/min=1.15°/min。一般取1°/min。

左幅4#桥墩转体角度较大的120°计算。

则转体时间为t=120°/1°=120min，即理论转体时间大约为120min。考虑切割钢绞线，实际时间将近150min。

2.4.3   转体施工监测

（1）撑脚监控。拆完砂箱直至转体前，撑脚一直保持非常平衡状态，悬空2cm。（2）转体线形监控。确定转体角度标识与泰姆智能转体设备显示角度、粱面测量转体角度是否匹配。（3）连续千斤顶加载力。转体过程中监控转体连续千斤顶牵引力，设计牵引力1600kN，梁体配重平衡性好，实际转体过程中单边牵引力800kN左右。

2.4.4  转体精确调整、固结

（1）限位钢板。转体之前，在盖梁位置测量放出转体到位后对应主桥位置，在相应位置设置限位钢板;（2）固结、精调。梁端转体至设计位置1m开始精确调整，千斤顶点动慢慢调整到位。到位后立即固结撑脚，防止粱体位置变化。

3  结语

桥梁在按如上施工过程中，每个工序均严格按设计及施工规范进行，确保工程的每个环节都能达到质量标准。最后在平衡转体施工时，进行非常顺利，兼顾了铁路行车的安全及施工进度及质量等各方面的需求。

参考文献：

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[2] 韩旭华 .桥梁转体施工技术探讨[J].山西建筑，2018（21）.

[3] 籍钦国.桥梁转体施工新技术之我见[J].城市建筑，2014（33）.

[4] 蔡进.转体桥施工技术分析[J].科技创新与应用，2017（4）.