客运专线大跨度连续梁转体工程中球铰的应用

王萌浩

（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

1 工程概况

新建商合杭高速铁路阜阳特大桥DK193+693.55（242#墩）—DK193+807.25（245#墩）连续梁上跨京九铁路，设计为一联（32 m＋48 m＋32 m）预应力混凝土箱梁，该连续梁与京九铁路上下行线相交于DK193+747.88、DK193+751.93（京九铁路里程为K864+300），对应既有线交角82°20′46″、82°26′17″。该桥设计为预应力混凝土双线连续箱梁，转体施工，边跨分为7 个梁段，中跨分为11 个梁段，243#和244#墩顶各设一节0#块梁段，全梁共27 个梁段。桥梁施工中引入自平衡重水平转体法，转体总重量约28 426 kN，转体段长度46 m，转角82.40°，转台直径9.4 m，球铰平面半径1.50 m。转体装置由转体下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统等组成。

2 转体系统主要组成装置

转体施工需配套2 套智能连续转体千斤顶，要求转体过程中两者具有等力、平稳的特点，作用于各千斤顶的平衡力应保持一致，使球铰中轴可作为圆心，经转动后到达指定位置。施工期间由专员加强监测，以明确被转桥梁的位置情况，根据所得结果调整误差。

根据该桥的结构特点，共配置下转盘、球铰、上转盘、助推系统等装置。其中，下转盘为关键组成，可作为转体过程中的支撑结构使用[1-2]。经过转体作业后，在封铰混凝土的作用下使上、下转盘连接，构成完整的承台结构。

3 连续梁转体中球铰的应用要点

3.1 球铰加工

球铰加工期间应加强对细节的控制，主要有：上球铰滑动球面光滑；下球铰设置过程中应加装聚四氟乙烯滑板，该装置的顶面应在同一球面上，误差≤0.2 mm，同时严格调整球心和下球铰凹球面的球心位置，两部分需保持重合关系；检测定位销轴套管和球铰两部分的中心轴，要求达到相互重合状态；调整钢管中心轴，应保证其与球面截面圆平面保持垂直关系，最大倾斜度不宜超过3%。

3.2 球铰安装及铰下混凝土浇注

（1）球铰定位底座的安装：根据要求制作下球铰骨架，利用吊车吊装至指定位置，经粗调、精调后精准就位。骨架的位置和高程均满足要求后，通过焊接工艺连接下承台架立钢筋与骨架预留钢筋，构成稳定的连接体系。在保证球铰定位底座稳定后，绑扎钢筋、立模，若无误则浇注下球铰骨架砼。浇注作业遵循连续性原则，应保证密实度和平整度均满足要求，不可因浇注而导致下球铰骨架失稳。

（2）下球铰的安装（图1）：做全面的检查，保证下球铰的表面椭圆度、结构尺寸均无误，在现场将零部件组装成型，构成下球铰结构体系[3]。下转盘球铰处设置锚固钢筋，应保证其具有稳定性，同时调整螺栓偏差。

图1 下球铰安装现场

安装完成后，对下转盘球铰做全面检查，要求其中心、标高及平整度均满足要求。可使用全站仪检查中心位置，使用水平仪（精度0.01 mm）检查标高。

在中心销轴套管保持洁净的前提下，向其中加入黄油四氟粉，将中心销轴稳定置于套管内，经检测后根据误差情况采取调整措施，保证中心销轴的平整度达标。在下球铰加工过程中，将滑块设置在该装置的球弧面处，同时滑块经过加工处理，形成球弧面（能与上球铰准确配合），根据此操作方式可知，施工现场无需安装滑块，只需向滑块间隙内填入黄油四氟粉即可。

通过吊装的方式将上球铰置于中心销轴内，检测并利用倒链微调上球铰，保证其呈水平状态，且与下球铰外圈间隙相同（图2）。

图2 上球铰安装现场

球铰安装到位后，周边采取防护措施，用胶带紧密缠绕球铰的连接区域，以免因该处形成裂缝落入杂物。

承台浇注前应将准备工作落实到位，例如预埋球铰定位钢架，根据要求在该处调节定位球铰下钢盘。钢架具有承重作用，为营造安全的施工环境，应保证其强度和刚度满足要求，以免在焊接或灌注施工期间发生下球铰错位情况。下钢盘安装到位后，在顶面覆盖土工布，在此基础上浇注铰下微膨胀C50 混凝土。在自重作用下，混凝土通过球铰下底面从一侧转向另一侧。为提高混凝土的流动性，将振动棒从球铰四周边缘向内插入，使混凝土中的气泡向外排出，随浇注作业的持续推进，待混凝土溢出孔后即可采取封堵措施。在球铰周边收压混凝土面2 遍（在混凝土终凝前），以免因混凝土收缩影响施工质量。混凝土终凝后，揭开球铰下钢盘面覆盖物，全面清理球面和滑块安装槽。

（3）铰上钢盘的安装：按照120∶1 的用量控制标准分别取黄油和四氟粉，将其配制成均匀混合料，将中心销轴套管置入混合料中，再将其轻放至套管内，期间及时检测并调整中心销轴竖直姿态，使其与周边间隙相同。聚四氟乙烯滑板需安装至下钢盘凹球面，安装后利用黄油四氟粉填充板间空隙。安装人员应及时清理球面的粉尘等杂物，在上球铰的两段销轴套管连接成完整的整体后，再利用螺栓固定，以免失稳。在上钢盘凸球面涂抹适量黄油，再根据上球铰的位置情况利用倒链葫芦适度调整，使其对准下钢盘中心，清理多余的黄油，利用胶带纸封闭上、下钢盘边缘所形成的缝隙区域。

3.3 滑道及撑脚的安装

环形滑道布设在撑脚的下方，该装置按照4.0 m 的半径标准设置，分节依次预制成型，转至现场拼装成整体结构，再利用螺栓精细调整，转体期间使撑脚在设置好的滑道上滑动。各滑道面的最大高差不超过0.5 mm，否则撑脚滑动平稳性将受到影响。

上球铰安装到位后及时设置撑脚，在撑脚走板下支垫厚20 mm的钢板。上转盘成型后，抽掉预先设置的垫板。在接触下滑道的支撑腿下面铺装5 mm 厚的四氟滑板，减小转动摩擦力，保证转动顺畅。

3.4 上转盘施工

主拱及上部结构施工过程中，应保证转盘和球铰两部分均维持稳定的状态，为达到此效果，可向钢管砼撑脚与环道间设置钢楔块，并在上、下承台间设置临时支墩，将预埋钢筋置入上承台内，随后方可浇注下承台混凝土。转体前凿除临时支墩，保证连接钢筋处于切断状态。

3.5 墩身及梁体的浇注

上承台施工成型后，检查其与下承台的设置关系，在保证两者的稳定性后方可浇注墩身。梁体浇注的复杂度较高，应根据现有情况计算支架变形量和张拉上抬量，再根据计算数据确定预拱度，采取合适的控制措施，若存在误差则及时修正。墩顶段箱梁与墩身使用80 根Φ32 mm 二级钢筋临时固结。

4 转体作业

在各项准备工作均落实到位且现场气象条件满足要求后，总指挥长发出转体指令，转体施工人员按规范启动动力系统，正式进入转体环节。

各检测点分别配备专员，及时监测观测基点在位移方面的情况，以及球铰、滑道、滑墩的使用状况，出现异常及时反馈给控制台，暂停转体作业，分析问题并处理。

桥面两端头中心轴线合拢剩余2 m 时，监测人员每10 cm报告一次数据；待合拢剩下30 cm 时，每1 cm 报告一次；最后的5 cm 合拢作业则减小至1 mm 报告一次。通过及时的监测与汇报，使操作人员明确实际转体情况，以便采取动态化控制措施。若因转动惯性或测量精度偏低而导致过度转体时，需通过2 台200 t 千斤顶共同调整，反向顶撑脚，保证转体回归至指定位置。

5 结束语

综上所述，大吨位铁路桥跨既有线转体施工的专业性较强，球铰装置的应用能够给转体施工提供可靠的支持，可同时满足施工质量、施工效率等多方面要求。球铰根据设计要求制作，现场装配成型，各项工作有序推进，大幅降低施工风险，综合应用效果较好。