跨铁路大跨径连续梁桥转体施工技术研究

董伟伟

（北京铁城建设监理有限责任公司，北京 100080）

0 引言

在桥梁施工中，转体施工方法具有工艺简单，能跨越峡谷和障碍等诸多优势，在我国跨线桥建设中得到较好的应用。平转法、竖转法、平转法与竖转法组合是目前国内外常用的转体施工方法。谢旺军等[1]通过长塘大桥的实际情况，探讨了在跨越铁路大跨径连续梁桥中采用转体施工方法的可行性，并对其关键技术进行了探讨，对同类桥梁的建设具有一定的参考意义。李春玉以青岛进场路转体桥为例，开展等跨度小间距同步转矩刚构桥建造中的若干关键问题研究，并在此基础上攻克了该桥型在建造过程中遇到的防碰撞难题。基于此，文章结合某铁路大跨径连续梁桥转体施工项目，结合转体施工方法原理，提出了大跨径连续梁桥转体施工关键技术，进一步丰富和推广了大跨径连续梁桥转体施工技术和施工方法。

1 大跨径连续梁桥转体施工方法及原理

连续梁桥转体施工方法主要指的是预先对桥梁结构按照非轴线设计位置进行制作，然后浇筑完毕梁体，使其达到最大悬臂状态之后，利用墩柱将桥梁结构的重量传递到预埋的球铰上，接着借助摩擦系数较小的球铰转盘或者滑道，利用连续梁桥转体将桥梁结构转到设计轴线位置的一种施工工艺。梁桥转体系统主要包括下承台、球铰、撑脚、滑道、支架、上转盘和转体施工设备等，具体如图1 所示[2]。

图1 梁桥转体系统结构示意图

梁桥转体系统为整个连续梁桥转体施工的技术难点，其上部转盘与下部承台通过上下两个球铰构成一个球状，两个球面间使用具有低摩擦系数的四氟乙烯滑片连接。利用砂箱将桥体的自重传递到球铰，在后续的工作中，利用称量测试来完成梁体的平衡。梁桥转体施工时要借助两套连续梁桥转体千斤顶的张拉作用，上下盘在力偶的作用下，将桥梁下承台围绕定位轴予以转动，实现大跨径连续梁桥转体系统的整体转体施工。但连续梁桥转体的施工工艺比较复杂，在建设中会受到多种因素的交互作用，造成连续梁桥转体的线形及内力与原设计有所偏差。

另外，在大跨径的连续梁桥中，梁身和转体之间会发生位移，从而使施工变得更加困难。因此，在桥梁建设中，要对其质量进行严密控制，及时检测和修正出现的各种误差，还要强化对线形和应力的监测，并展开相应的理论分析，从而保证桥梁建设的平稳进行。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

某新建铁路下行联络线桥梁，该桥采用（40m+72m+40m）连续梁+(4×24m+4×32m）T 形简支梁的形式，桥梁共397.21m。在这座桥中，有一条连续梁，它的上行线与桥面之间的角度各为20°、30°，为了降低桥梁对铁路通行的影响，在这条（40m+72m+40m）的连续梁上，设计了一种平面转体的方法。1 号墩和2号墩为连续梁主墩，连续梁桥转体主墩桩基全部应用的钻孔桩基础，桩直径为1.8m，靠近铁路四周采取钻孔灌注桩防护。桥墩应用圆端形实体桥墩，连续梁段采用单箱单室连续梁。

2.2 施工方案

该工程的转体为2 个70m 长的“T 构”，其是在钢轨边用模板现浇法进行的。在转动时，“T 构”按照顺时针20°和30°的角度进行转动。从理论角度分析，转动质量为35000kN，转动时间为150min。该结构的梁高采用二次抛物线可调高的单箱单室直腹断面梁,采用顺时针同时同步进行平转工艺。该施工方案涉及一种转动设备，其包括：骨架选用的是球铰滑道，且将其安装在下部支承平台上。内千斤顶反作用力座选用的是由反力座、转台、支脚和拉线等共同构成的。圆形导轨的基本规格为中心半径7m、宽度0.8m、球铰链直径2.5m。设计两个牵引反作用力支承，转动台的半径8.4m、高1.0m。设置8 套支腿，4 条平头钢丝绳作为拉绳，埋在转盘中5m 深。

3 球铰及转盘施工方法

3.1 安装精度

由于下转盘的精确性是影响转动效果的关键因素，所以当精确定位、调整完毕后，要再次检验下转盘的立体位置及平面度。一般是用全站仪校验坐标，用精密电子水准仪进行校验，水准准确度为0.01mm，检验合格后，将其固定。

3.2 球铰的安装

第一，在下部承台顶的套管上借助螺栓安装下部球铰，并将球铰的中心轴线插入套管内进行连接，然后将聚四氟乙烯滑片安装到套管上。

第二，以上设备安装完毕后，需对两个表面进行检验，必须检查表面是否处在同一球面，并且高度差应≤1mm。在上球铰安装之前，必须先在下球铰表面刷上黄油四氟粉，然后在转动之前将定位套管填上牛油。在安装过程中，为使上、下球铰处于同一水平线，并且上球铰可以较好地和下球铰进行紧密接触，要在上球铰的表面位置，涂抹四氟润滑剂，并轻轻将其下降到下球铰为止[3]。

3.3 上转盘的施工

开始浇筑上转盘混凝土时，首先应在盘内预埋P锚体系牵引绳的固定端，且其高度应和牵引的方向保持一致。同时，同一对牵引绳的固定端应始终保持在同一条直径线上，且与圆心保持对称关系。完成混凝土浇筑作业后，做好基础养护工作，待混凝土的强度达到规范标准时，拆除支撑板，并于球铰上支撑好转台。此外，借助转动力矩，确保转台能够按照球铰的中心轴线转动，以保障转体支撑体系可以自如切换。

4 墩（台）身及连续梁桥转体施工

其一，该桥梁的墩台都是由固定的钢模板一次浇筑而成。其二，（40+72+40）m 连续梁施工。综合考量到桥梁不同部位的特点，该桥梁连续箱梁应用支架现浇法施工，利用吊架进行中跨合龙。吊架底篮和模板自行加工，边跨现浇段应用支架现浇法施工。为确保工程施工质量和安全，需要做好应力和线形监测工作。

5 跨铁路大跨径连续梁桥转体施工技术要点

5.1 转体结构概述

该桥转体部分悬臂长为35m，在1 号墩和2 号墩的中间对称。该项目在开展转体施工时，借助牵引系统，真正做到两重合。具体来说，连续梁轴线应和桥梁的设计位置保持一致，上下转盘的轴心应保持一致。转体施工中，平衡系统是确保施工正常的关键所在。该工程项目施工中，利用梁体、钢管混凝土立柱、千斤顶等共同构成平衡系统。其中，钢管混凝土柱由8 对直径为60cm 的圆钢和混凝土共同浇筑而成，位置设置在上承台处，为转体施工提供平衡支撑力。

5.2 主要技术参数的确定

该桥梁工程项目的基本参数为：主墩左右两个转体悬臂的长度都为35m，桥梁表面的宽度为7m，中心支点梁的高度为6.1m，转台的半径为8.4m，球铰链的半径为2.5m，转体的质量为3500t。转体在启动时：Fmax=2×500kN；转动时：Fmax=2×300kN。转动弧长为π × α ×R/180=3.14×35×20（30）/180=12.21m（18.32m）。因此，可以得出，该梁桥转体空间半径为35m，弧长12.21m 和18.32m，形状为扇形。

5.3 转体牵引系统

转体牵引系统是转体工程的主要动力来源。该项目使用2 根拉绳，16 根可连续顶入的千斤顶，钢筋混凝土反力架。P 型锚杆系中各锚杆末端连接在一起，形成一个整体式的转体牵引系统。

5.4 转体设备

该设备由2 台100t 的连续千斤顶，2 台主控设备，2 台泵站，4 个50t 的起重设备和4 个电动油泵组成。

5.5 转体施工封锁时间

依据工程实际情况，需封闭进行钢轨转体施工。封锁时间按照如下标准：设计线速度≤1.2m/min。而基于实践经验，最终确定为1.0m/min。由于该桥梁工程最大圆弧长度为18.32m，根据直线速度可以得出，其转动时间为18.32min，因此设置预备和试验时间为20min。转动入位之后，悬臂端闭合时间为75min。

由此可以得出，全部转动闭合时间为20+18.32+75=113.32min。结合工程项目实际参数，最终计算出结果为150min。

5.6 跨铁路大跨径连续梁桥转体施工流程

5.6.1 转体施工准备

（1）空载试运行。试验开始之前，必须估算各水泵的压力，调节各水泵的最大容许压力，并检验设备。通常，要以千斤顶的数值为基础计算油压值，且摩擦因子为μs=0.1×μd=0.06。在测试结束后，将转台之间的支架、支垫等约束设备拆下，并对转动结构进行检测，在拆下之后，对转动结构进行长达2h 的监控。

（2）箱梁不平衡力测试及配重。该桥跨度很大，两端悬空35m，为了确保转台的正常运行，必须做好不平衡检测工作。通常而言，千斤顶在上转盘下加力，并应用位移计测量球铰从静态到动态变化的临界值。上转盘两侧的力差就是不平衡力。因而，为确保转体梁两端的重量平衡，需要借助砂袋来对整梁的配重进行调整。

5.6.2 试转

（1）钢绞线预紧。为保证每个绳索上的受力均匀，采用100t 级的连续式千斤顶，按对称多次加载的原则，实现1～5kN 的预紧力。

（2）接通电源，起动水泵，在不移动梁的情况下，由两个起重器一起工作，并利用一副吊钩来消除桥面上的静摩擦力，从而实现桥面的转动。

（3）在试转过程中，要进行现场监控，收集有关资料，主要包括：一是转动时的速度。通过收集转动时的速度可对转体过程中所需的时间进行判定，以确定转体过程中所需的时间和是否符合设计参数。转动时的速度是梁体转动时所产生的角速和末端的线速，试验转动的数值应该在设计的允许范围之内。二是点移动。转动梁在靠近设计位置时，往往采用点移动操纵方式来实现定位，从而保证定位的准确性。三是惯性位移值。在拖拉结束后，对拖拉后的横梁进行惯性位移测试。为防止结构超转，先借助惯性运行结束后，动力系统改由“手动”状态下点动操作，直至梁体就位[4]。

5.6.3 正式转体

第一，当开始转体时，应使用可靠的通信手段，与施工单位保持联络，使扭转设备的技术指标保持不变，并保证扭转的全程监视。第二，在正式起动转体时，必须用1t/h 的载荷系统对其进行载荷，直到转动开始，载荷设备在自动化的条件下，以一种恒定的转速转动。第三，在转体转动时，施工人员必须随时注意转体的工作状况及梁的转动状况，采取梁体每转动5°汇报一次的报告制度。第四，为防止梁体在距设计轴向距离约1m 时，因过分转动而超出设计轴心，一般需停止该体系设备，使其转动由惯性带动，然后将工作模式转换成点动式，实时记录点动参数，循环往复，直到最终定位于设计位置。

5.6.4 转体就位

其一，对于转体的就位，一般是通过水平定位及标高来进行控制的，以保证梁的定位正确，达到设计目的。通过设置在梁两端的全站仪来进行平面定位，使其视野和梁的设计方向相吻合，误差不超过10mm。梁的高度是由安装在梁两端的精密水平器来控制的。其二，在梁体平面定位准确之后，利用水平观察方式，在转盘上调节千斤顶的位置，并将合龙段标高调整到设计高度，然后填充滑槽中的裂缝，将其堵上、焊上。该桥梁工程项目总共为三跨，规格为1×（40+72+40)m。闭合按照先两边、后中间的顺序进行，以确保达成施工目标。

6 结语

综上所述，连续梁桥转体施工方法比较复杂，尤其是在高精度的转体体系上，这就要求设计者在考虑其受力特点的基础上进行科学的设计，以保证其满足工程的安全性和经济性要求。文章以某铁路大跨径连续梁桥施工项目为研究对象，结合连续梁桥转体施工方法原理，详细阐述了连续梁桥转体施工方法，为工程项目的顺利完成提供了技术支撑。同时，随着桥梁施工项目的增多，连续梁桥转体施工工艺也需要不断完善和发展，以更好地应对桥梁工程建设实践，助力交通强国战略目标的顺利实现。