关键词:转体桥;球铰系统;施工技术
1.工程概况
本桥位于LSDK600 +580处，跨越既有焦柳铁路，跨径组合为（40+65+40）m连续梁，跨越范围32#~35#墩，其33#、34#墩为转体结构，转体总重量W=28000KN，转角35度。
2.球铰系统工作原理及组成
桥梁转体施工是将箱梁重量通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩,使桥体转动到位。本桥转体结构设置在主墩墩柱底部，由上转盘、下转盘、球铰、撑脚、砂箱、环形滑道、牵引系统和助推系统等组成。
3.球铰系统关键工艺施工控制要点
3.1 下球铰骨架安装
下球铰骨架安装前，通过拉线确定骨架中心，利用汽车吊将骨架吊装至承台，使骨架中心与承台中心重合。待骨架安装就位后，使用水准仪调节骨架水平高度，确保骨架水平，骨架定位后将预埋钢筋与骨架进行焊接牢固。
3.2 下球铰安装
下球铰为底平、上凹的球体，平面直径为1.76m，嵌固于下转盘顶面，设计竖向承载力28000KN。球铰和骨架采用螺栓连接，通过调整固定螺杆调整标高。下球铰标高调整精确定位后对下球铰的中心、标高、平整度进行复查，确保骨架和下球铰安装质量满足施工规范要求。
3.3 滑道安装
滑道现场采取分节段拼装，滑道宽为80cm，滑道中心线半径280cm。转体时为保证撑脚可在滑道内滑动，确保转体结构平稳，滑道顶面高出下转盘混凝土顶面1cm。通过调整螺栓确保整个滑道面在同一个水平面上。
3.3.1 滑道组装
滑道在工厂进行制作与预拼装，滑道分为两部分，一部分为滑道骨架，另一部分为环形滑道钢板。为保证环形钢板顶面的平整性，安装前将滑道钢板朝下，骨架焊接在环形角钢上面，焊接时应确保各个支腿能够均匀受力。
3.3.2 滑道拼接与焊接
滑道制作完成后，利用运输车运输至现场，将滑道拼接成整体，拼圆时保证滑道钢板处于同一个平面上，然后进行焊接。焊接完成后使用磨光机进行打磨，保证钢板表面平整光滑。
3.3.3 滑道吊装
为防止安全事故发生，吊装采用两台汽车吊对称吊装，吊装前，采用两根相互垂直的线绳找出滑道中心，确保滑道中心和球铰转动中心重合。
3.3.4 滑道高度的调整
滑道吊装完成后对滑道进行精调，调平后将侧面预埋钢筋和滑道骨架角钢焊接，固定滑道骨架并使用水准仪进行复测，使滑道表面水平高度符合图纸设计要求。
3.4 下转盘混凝土浇筑
下球铰及滑道安装完成后，绑扎钢筋和安装预埋件，对下转盘混凝土进行第二次浇筑。为防止后期施工过程中水或杂物进入上下球铰间隙，施工时下转盘混凝土顶面比下球铰顶面低3cm。下转盘混凝土浇筑过程中要确保振捣质量，保证混凝土密实。为减小下转盘球铰混凝土浇筑收缩影响，采取在下球铰上设置混凝土浇筑排气孔、分块单独浇筑各肋板区、混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行的措施，确保混凝土施工质量。
3.5 上球铰安装
上球铰上面版为凸面，平面半径为2.7m，通过钢护筒与梁底转盘连接。施工前将下球铰顶面清理干净，并在其表面涂抹黄油，将中心销轴放入下球铰中心。在下球铰凹球面上按照编号由内到外安装滑动片，在滑动片间涂抹黄油，使黄油均匀充满滑动片之间孔隙，并略高于滑动片顶面。其中，滑动片采用φ6cm的聚四氟乙烯片，设计抗压强度为100MPa。待上球铰吊装套进中心销轴，转动上球铰使多余黄油溢出，滑片与上球铰贴合。
3.6 不锈钢板、撑脚及砂箱的布置
清理滑道表面，对不平整的钢板表面进行打磨处理，待清理干净后铺不锈钢板，并保证不锈钢板的中心和滑道中心重合。不锈钢板边缘和滑道钢板采用间断焊，焊接完成后打磨焊缝，使不锈钢板表面平整光滑。
为了增强转体结构的稳定性，防止结构发生较大倾斜，在上转盘底面沿转动圆周均匀设置6组2个φ500×24mm的钢管混凝土撑脚，撑脚与滑道之间设置30mm间隙，确保转体时撑脚可在滑道内滑动。转体前临时支撑采用砂箱，砂箱放置在两相邻撑脚间，砂箱内灌注石英砂，在使用前按照设计要求进行预压。
3.7 牵引索布设
上转盘底层钢筋安装完成后，安装定位牵引索，牵引索采用12φ15.2钢绞线，利用P型锚具锚固于混凝土内，并应用固定在底层钢筋上的定位钢筋控制平面位置和高程。通常情况下，牵引索的锚固端应在同一直线上并对称于转台的圆心，每根索的预埋高度和牵引力方向应一致，外露部分应圆顺缠绕在转盘周围，互不干扰的搁置在预埋筋上。上转盘牵引索安装完成后及时做好防护措施，以防生锈或损坏。
3.8 上转盘砼浇筑
上球铰、撑脚及砂箱安装完成后，安装上球铰钢筋网片、转台钢筋、预埋横、纵向预应力束、竖向预应力钢筋、墩身钢筋等，浇筑上转盘混凝土。上转盘混凝土浇筑过程中严格控制混凝土振捣质量，避免震动棒触碰定位钢架或其它预埋件。
4 牵引设备配置
转体设备选用两组液压、同步、自动连续牵引系统（牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及控制台组成）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆牵引设备按所需牵引力大小两倍以上配置，根据计算分析，选用两套4台ZLD200型液压同步自动连续牵引系统，形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于直径6.5m的转台上的12φ15.2钢绞线，使得转动体系转动。
转体索牵引力计算:
转体总重量W=28000KN。其摩擦力计算公式: F=W×μ
启动时静磨擦系数按μ=0.1,静摩擦力F=W×μ=2800KN
转动过程中的动磨擦系数按μ=0.06，动摩擦力F=W×μ=1680KN
转体牵引力计算:
T=2/3×(R×W×μ)/D
R为球铰平面半径,R=0.88m；D为转台直径,D=6.5m
μ为球铰摩擦系数,μ静=0.1 ,μ动=0.06
计算结果:
启动时所需最大索引力T=2/3×(R×W×μ静)/D=252.72KN
转动过程中所需牵引力 T=2/3×(R×W×μ动)/D=151.63KN
考虑转体过程撑脚竖向力，考虑的不平衡力有：
1）考虑转体重心偏心15cm时的不平衡弯矩；
2）考虑风压强度取800Pa时的风荷载最不利工况不平衡弯矩；
计算撑脚竖向力N=2543.37KN,撑脚距球铰重心距离L=2.8m，
所需牵引力T=μ×N×L/D=109.56KN
启动时所需最大索引力T=362.28KN
转动过程中所需牵引力 T=261.19KN
由已施工完同类型桥的经验得知，实际施工时最大牵引力可取计算值得1.2倍。
连续千斤顶型号为ZLD200, 最大张拉力为2000KN＞362.28×1.2KN
计算结果表明千斤顶动力有足够的安全系数储备，满足转体要求。
5 球铰系统安装精度控制
5.1定位架精度控制
首先安装下球铰和滑道定位骨架，定位骨架顶面相对高差≯2mm，施工时采用提高定位架精度的方法，以减少下球铰和滑道安装时的调整工作量。
5.2下球铰安装精度控制
下球饺的安装精度是整个转体球铰安装的关键步骤。骨架安装完成后，吊装下球铰使其放在定位架上，进行对中和调平，下球铰由螺母校平，球铰正面相对高差不大于0.5mm。
5.3滑道安装精度控制
安装时，滑道顶面高出下转盘混凝土顶面1-2cm，且整个滑道面在同一水平面上，其相对高差不大于2mm。
5.4上球铰精度控制
下球铰表面和安装孔内清理干净，在下球铰上安装滑片，滑片在工厂内进行安装调试后编好号码，现场对号入座，安装后要求顶面在同一球面上其误差不大于1mm；
上下球铰球面形心轴与球铰转动中心重合，误差不大于1mm。
6 结束语
新建蒙华铁路余家湾大桥通过对球铰系统施工关键工序的有效控制，为后续各项工作做好了保障，使得转体施工顺利完成。其相关经验也为今后同类工程施作提供了有益的参考和借鉴！
参考文献
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[2]杜嘉俊.桥梁转体法施工技术创新与展望[J].铁道建筑技术,2012(4).
[3]程飞,张琪峰,王景全.我国桥梁转体施工技术的发展现状与前景[J].铁道设计标准,2011(6).
[4]张联燕,谭邦明,陈俊卿,等.桥梁转体施工[M].北京交通出版社,2002.
论文作者:潘静
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年19期
论文发表时间:2019/12/5
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