大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术研究

曾立兵

摘要：大跨度桥梁平转体施工是大跨度高速铁路桥梁施工的关键环节，容易受各类施工环境因素的影响，具有一定难度，为了保障施工质量和安全性，需针对大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术进行科学设计。为了验证技术的合理性，对其进行试验分析。实例分析结果表明：设计的大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术的工程，各项结果均符合项目方案的需求，证明了设计的大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术的施工效果较为优秀，有一定的参考价值。

关键词：高速铁路；桥梁；平转体；球铰

0   引言

近几年，伴随着国家经济和社会的稳步持续性发展，高铁项目建设也在不断增加，并取得了一定的成果。高速铁路工程的建设所处的环境也比较复杂，因此必须要结合实际条件，制定出一套合理的施工计划，选择合理的施工工艺，以保证高速铁路工程的顺利进行。

桥梁平转体施工是在桥面无设计轴的地方，先把桥面构件加工成型，然后再将其转到原位的一种施工方式。在高速铁路施工中，大跨度桥梁平转体施工是大跨度高速铁路桥梁施工的关键环节，容易受各类施工环境因素的影响，具有一定难度，为了保障施工质量和安全性，需针对大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术进行科学设计。

1   大跨度高速铁路桥梁平转体施工要点

高速铁路大跨度桥梁施工技术复杂、工期长、风险性高，是桥梁工程建设施工中的重点和难点。在施工前，需要先了解当地的气候与环境，然后基于实际情况分析出适合的施工方案，进而确定施工的材料与准备工作，为后续工程打下坚实基础[1]。

1.1   安装球铰

在实施大跨高速铁路桥梁建设时，装配球铰这一过程是必不可少的。球铰的施工质量是整个转动体系的核心组成部分，它对转体施工结构的整体施工效果有着很重要的影响，所以应该严格地根据施工条件来制作球铰。同时需要对球铰进行科学装配，以保证其准确度，这也是球铰施工品质的关键保障[2]。

1.1.1   球铰结构

球铰由上下两块钢板构成，其结构可分为上下球面板与中心轴三个部分，上下球面板的材料要选用厚度为5cm的钢板进行压制，在背面设置肋条，以对其定位。为防止在施工过程中产生变形与挤压，还可以将其与混凝土相连接。

1.1.2   球铰直径计算

转轴的尺寸通过抗压强度来确定，球铰直径计算公式如下：

公式中：D表示球铰的直径；k为球铰所设计的垂直承载能力，单位为kN；G表示球铰接触的面积折减系数，其取值为0.67～0.70；α代表球铰转轴转心的抗压强度，单位为MPa。

1.1.3   安装要点

球铰装置对质量、精确度等要求都很高，应当根据实际施工要求进行科学装配，最大偏差不能大于12mm，且球铰前方的相对高度也不能大于1mm。先对钢龙骨进行固定，可通过汽车起重机来吊装下球铰龙骨，再对其进行比较粗略的调整，然后再使用螺旋千斤顶或者撬棍，对其加以微调。而如果使用的是人工调节方式，则需要首先用线绳对骨架的部位标记，并保证数据的精准度。

当骨架调试完成后，将其下承台的架立角钢和框架上预留钢筋绑扎进行连接，并保证其的稳固性。将球铰底座完成固定后，再将钢筋进行固定绑扎，然后进行混凝土的浇筑。其中混凝土的密度是非常重要的，浇筑过程中，要避免外部环境对于球铰骨架产生影响。混凝土受冷热影响容易发生收缩，需对混凝土密度严格控制，以免骨架受到不良影响[3]。

1.2   安设转动体系

1.2.1   安设辅助设施

在安装球铰并固定好后，连接电缆与高压油管，安设2台液压泵站、2台千斤顶和一台主控台。每台千斤顶都需要配置相对应的夹持装备，对称或者平行的安装千斤顶，并将其放置在转盘反力墩的两侧。其中千斤顶的中心轴线要与转盘的外圆圈相接，千斤顶至转盘的距离要设置相同，主控台的放置位置应设在开阔地带，以确保指挥人员对施工现场一览无余[4]。预埋牵引索过程中，要清洁钢绞线上的油污痕迹，按照规定索道排列后穿过千斤顶。

1.2.2   转体牵引力计算

转体牵引力的计算公式如下：

公式中：r表示球铰的平面半径，d为转台的直径长度，?为球铰的摩擦系数。

工程设定的转体总质量为78000kN，球铰的平面半径为1.8m。在进行牵引过程中，将摩擦系数设为0.03，静止过程中，将摩擦系数设为0.1，转台的直径面积为10m。根据上述公式计算，得到转动所需要的最大牵引力为920kN。

1.2.3   施工要点

施工过程中每条钢索必須紧固，并保持相同的夹紧压力[5]。在上转盘上埋置牵引绳的另外一端，进行锚定处理。牵引绳左、右两根钢索的个数应该一致，并将分丝板固定好，以保证成品安全。转体牵引设备安装的简易图如图1所示[6]。

1.3   锁定合龙段

当转动体系准确布置完成后，将上、下转盘锁好，以保证转盘上不会出现新的偏移，从而确保下一步的工作能够顺利进行[7]。在水平受拉区直线段和两侧的合龙段施工完成之后，进行中间合龙段的吊装施工。此阶段施工影响因素较多，吊装安全风险较高，安全管理人员对安全设施要给予足够的重视[8]。

大跨度桥梁平转体施工危险性较大，所以有关人员必须综合考虑其地表的实际情况，并采取有针对性的保护措施，以避免工程事故的发生。同时还要对其轴高进行合理控制。

在转动完毕后，要检查焊缝长度、焊缝高度、焊缝质量，只有焊缝质量达到要求，才能进行浇注混凝土。然后检测合龙段复合混凝土的强度，如果符合要求，则将上下转盘关闭，即完成整个桥梁的平转体施工[9]。

2   实例应用分析

2.1   工程概况

X市的东部快速路工程东起A高速公路与B路交点以北300m，该铁路工程项目全长10km，工程按照城市快速道路的标准进行施工，规划断面设为三幅路，其中主线双向由5条车道组成。

X市的位置区域位于山海关隆起与渤海拗陷的过渡地带，其特征为断裂发育、非地震活动性的古老断裂，地壳的整体发展趋于稳定状态。工程施工地区场地平坦，勘察的地面高程变化在3.5～4.5m，最大高差为1m，其地貌属于冲洪积平原类型。施工场地的地质岩性比较复杂，各岩土层地基承载力参数如表1所示。

根据《建筑抗震设计规范》的有关政策规定，确定桥梁所处场地的抗震参数如表2所示。根据施工流程，确定所需要的机械设备规格型号如表3所示。

2.2   施工结果与分析

根据上述工程概况，利用本文所设计的大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术进行桥梁主体施工。为获取高速铁路桥梁平转体的施工数据，对梁体悬臂端高程检测，以确认桥梁转动的各项数据。工程设计方案中最大允许转体数据如表4所示。本次桥梁施工所得出的各项数据如表5所示。

对比表4和表5可知看出，采用本文设计的大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术，项目施工的各项结果均符合项目方案的需求，证明了设计的大跨度高速铁路桥梁平转体施工技术的施工效果较为优秀，有一定的施工参考价值。

3   结束语

大跨度高速铁路桥梁平转体工程对施工人员有着极高的要求。在工程实施之前，不仅要做好施工场地的调查，还要做好施工物资管理，这是保证工程顺利进行的重要保证。在平转体完成后，还要对转体进行全方位的监控。

相对于连续梁挂篮悬臂施工、预制架设法和顶推法，桥梁平转体法施工对交通流量大的既有铁路尤其是高铁的正常运营影响不大，其经济和社会效益非常明显。只有严格遵守施工流程，持续地对施工工艺进行优化，才能全面发挥转体施工技术的优势，确保高速大跨连续桥转体施工质量。

参考文献

[1] 李保虎.桥梁工程中转体桥的施工技术要点[J].工程技术研究，2021，6（16）：109-110.

[2] 张少硕，魏喜超，姚传勤等.公路桥梁上跨既有铁路墩底转体施工技术[J].建筑技术，2021，52（11）：1334-1337.

[3] 薛飞，饶露，韦建刚等.桥梁工程转体施工中球铰应力计算方法[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2020，36（6）：1047-1054.

[4] 张强.桥梁工程的转体施工技术[J].中国高新科技，2021（13）：76-77.

[5] 孙桂丽.市政桥梁工程中连续梁转体施工技术[J].绿色环保建材，2020（2）：185.

[6] 李賀.跨越既有高速铁路桥梁施工防护设计分析[J].郑州铁路职业技术学院学报，2021，33（2）：26-29.

[7] 周成杰，娄振光.高速铁路长大跨海桥梁施工组织设计关键因素研究[J].铁路工程技术与经济，2021，36（1）：52-56.

[8] 陆达鹏.高速铁路桥梁连续梁工程施工技术探究[J].运输经理世界，2020（11）：68-69.

[9] 王飞球，黄健陵，闫屹彬等.基于BP神经网络的跨既有线高速铁路桥梁施工安全风险评估[J].铁道科学与工程学报，2019，16（5）：1129-1136.