延崇高速上跨大秦铁路及京新高速论文_滑会宾

摘要本文以延崇高速上跨大秦铁路及京新高速钢-混混合连续梁桥工程为例，主要介绍不等宽、不等跨双幅同步转体的施工过程，对转体桥施工中的重点及难点进行分析，通过转动体系、非对称不等跨T构称重、转体转动精度控制等工序关键施工技术应用，保证了转体施工的顺利完成，为今后同类转体桥梁施工提供一些可参考的经验。

关键词 钢-混混合连续梁 双幅同步转体 转动体系 自平衡

1 工程概况

延崇高速公路上跨大秦铁路及京新高速采用（52+140+49）m 钢－混混合连续梁，梁体采用支架现浇，双侧主墩整幅转体施工。主桥全长241m，桥梁分幅设计，桥面宽度为41m，右幅在小里程侧有44.96m的变宽段，桥梁宽度由41m渐变至42.11m。小桩号99#墩、大桩号100#墩转体部分跨径分别为48m+70.25m（39m混凝土箱梁+31.25钢箱梁），66.25m（39m混凝土箱梁+27.25钢箱梁）+45m，转体T构最大重量22000t。转体所用球铰水平投影直径5.2m，转台直径为16m，转盘内预埋2束25-φ15.24高强度、低松弛钢绞线作为转体牵引索，预埋端采用P型锚具。转体桥与大秦铁路及京新高速位置关系见图1。

图1 转体桥与大秦铁路及京新高速平面位置图

2 转体施工关键技术

本工程为（52+140+49）m钢－混混合连续梁，跨中设置免涂装耐候钢，两侧T构采用双幅桥不对称转体施工，在国内外尚属首次采用。本工程施工特点如下：跨越能力大，中跨跨径140m，一孔跨越大秦铁路及京新高速；铁路及高速行车密度大，重载繁忙电气化铁路运营安全要求高，安全压力大；桥梁下方为大秦铁路电气化设备，接触网硬横梁与梁底净距小；工期紧，交叉作业多，组织协调困难。

图2 T构转体立面布置图

(1)转体系统的施工控制

转体系统由转盘、球铰、撑脚、环形滑道、牵引系统等部分组成，大吨位转体球铰采用整体钢球铰，球铰由底座板、下球铰、销轴、聚四氟乙烯滑2片及上球铰共五部分组成。每个球铰的2336块聚四氟乙烯片在工厂内编号，现场根据编号对应安装，滑动片间涂抹黄油四氟乙烯粉，减小球铰间摩擦力。上转盘采用纵、横、竖三向预应力，在结构内形成套箍效应，防止结构开裂，保证了复杂工况下的结构安全。砂箱内填充密目石英砂，采用自制预压反力架对砂箱内石英砂进行压实，保证转体在施工期间受力稳定。钢撑脚下设置钢垫板，确保成交于滑道间间隙一致，保障了转动系统的灵活性。

(2)变宽不等跨转体T构的施工控制

通过耐候钢箱梁的空间三维调整精确定位技术、混凝土结构尺寸的精确控制及配重混凝土的准确浇筑实现了不等跨钢-混结合T构的自平衡。

(3)转体施工控制

两侧转体分别进行试转，测定不同点动时长下转体梁端位移状态，转体就位前根据试转参数设计点动组合，指导转体精确就位。

3 转体系统施工

　3.1 滑道安装

滑道由下至上依次由钢骨架、钢板及不锈钢板组成。大直径滑道采用工厂分部预制，现场拼装整体吊装方式施工。

图3 滑道安装

　3.2 球铰安装

球铰由中国船舶重工集团公司第725研究所生产，整体运输至施工现场。本次施工球铰设计承载能力为220000KN，球铰直径5.2m，整体高0.903m。大吨位球铰由底座板、下球铰、四氟乙烯片及上球铰组成。

1、底座板安装：底座板尺寸为5.2m×5.2m×0.18m，重22.5t。下承台混凝土第一次浇筑前，预埋底座板支撑骨架，使用螺母支架精确调整顶面高程，标高复核后将骨架与底座板焊接牢固。

图4 底座板吊装

2、下球铰安装：下球铰直径5.2m，高0.45m，重49.6t，下球铰通过销轴与底座板固定。采用十字线对中法对球铰平面位置进行精调，保证销轴套管竖直，安装完毕后进行锁定。下球铰安装完成后，进行混凝土浇筑，顶面高速低于下球铰顶面1cm。

3、聚四氟乙烯片安装：下球铰混凝土浇筑完成，安装中心轴钢棒，及四氟乙烯滑片。四氟乙烯滑片在工厂制作完成后进行标号，根据滑片编号由内向外对应放入下球铰镶嵌孔中，每个球铰布置共计2336块。球面聚四氟乙烯滑动片之间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，填充高度略高于滑动片顶面。

图5 聚四氟乙烯片安装图

4、上球铰安装：上球铰为顶平、下凹的球冠状体，直径5.2m，高0.58m，重量为20.2t，上球铰套进中心销轴内，上球铰安装后，进行人工试转，检查上球铰转动过程中顶面点位高程的相对变化和中心偏移情况，使球铰间多余的黄油溢出。上下球铰吻合面外周用胶带缠绕密封，防止泥沙或杂物进入球铰摩擦部。

图6 人工试转

　3.3撑脚及砂箱安装

每个上转盘下设有10个撑脚，撑脚为双圆柱形，撑脚钢管内填充C55微膨胀混凝土，与滑道间设35mm间隙，中心线的直径为7.45m。撑脚在工厂整体制造后运至工地，在下盘混凝土浇筑完成上球铰安装就位时安装撑脚。

上转盘下部设置10组临时砂箱，每组2个。砂箱设置于撑脚之间，采用直径1m无缝钢管制成，沙箱内填充石英砂。砂箱直接坐落在滑道上，在主梁现浇支架拆除后转体称重之前拆除，使中心球铰及撑脚受力。

4 转体预配重、称重及二次配重

　4.1 称重前预配重

双侧主墩转体T构均为不等跨结构，纵向均存在理论不平衡弯矩,100#轴转体右幅边跨主梁设加宽段，存在较大的横向不平衡力矩。转体称重前桥上防撞护栏、施工防护屏施工完成，经建模计算，T构支架拆除后桥墩处反力及不平衡弯矩见下表。

为了保证拆除支架后结构受力合理，在拆除支架前，根据实际工程量，修正计算模型，并根据计算结果对T构进行预配重。99#轴转体T构施加预配重106t，配重位置为边跨侧悬臂端端部，距离墩顶中心线45m；100#轴转体T构施加预配重240t，配重位置为转体桥边跨侧悬臂端43m处。

　4.2 转体称重

本桥采用球铰转动法进行称重试验，现浇转体桥支架脱空后，解除两T构的撑脚约束，发现撑脚均未触地，说明球铰摩阻力矩（MZ）大于转体不平衡力矩（MG）。根据初步理论估算，称重设备选用4台500t千斤顶、配套压力传感器4个（量程500t）及百分表6只，布置位置见下图。为了校核梁体是否发生刚体转动，同时在T构的悬臂端进行高程观测，实时观测转体是否发生转动。

图7 千斤顶及传感器平面布置图

　4.3 转体二次配重

根据称重结果，双幅转体桥预配重后悬臂端不平衡重较理论计算值大大减小，但仍然存在，说明实测数与模型理论计算值存在偏差，该偏差较小，大吨位转体偏心距均小于常规偏心15cm，可以进行转体施工。转体T构就位后根据预配重及称重结果，在边跨侧浇筑永久压重混凝土进行二次配重，确保成桥后梁体受力合理。

5 转体施工

转体的基本原理是主梁重量全部转移于中心球铰，通过埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶的牵引力，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。转体施工包含试转、正式转体和姿态调整3个过程。

　5.1 试转

两座转体桥箱梁长度和不平衡力矩不同，在正式转体之前分别进行试转，充分检验转动系统的工作状态，收集转体桥转动的各项参数为后续正式转体及精确就位提供指导。

表4 小里程侧试转参数表

　5.2 正式转体

试转结束后，根据测定的试转点动参数修正转体实施方案，双幅转体采用同一套数据采集系统，转体过程中指挥人员通过监测数据统一进行协调指挥。同步张拉牵引千斤顶，采取分级加载，由于各千斤顶间的进油腔并联，油压相等，所有泵站溢流阀限压调成一致，两幅转体采用相同牵引设备。通过观测上转盘刻度转动角度及钢绞线进尺长度分析双幅转体速度是否一致。梁体顶面悬臂端箱梁中心线距设计位置1m时，千斤顶控制调整为手动状态下的点动操作，每点动操作一次，测量人员测报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至转体轴线精确就位。

　5.3 精调对位

梁体中线到达设计位置后，利用千斤顶进行梁体姿态调整，保证梁体精确就位，并在撑脚与滑道钢板之间采用铁楔楔紧、固定，防止梁体在外力作用下摆动，并在边墩现浇段支撑体系处采用倒链及箱梁底板钢筋将梁体两端固定在支撑体系上，保证整个结构的稳定性。

　5.4 合龙段施工

合龙段为钢箱梁，两端焊接合龙。跨中合龙位置搭设临时墩，墩顶采用千斤顶上顶合龙口处钢箱梁，依据计算预抛值控制合龙口两侧实际高程，使两侧高程均满足合龙要求。顶梁期间采用高程与顶力双控措施，以高程为主要控制因素，顶力校核梁体受力状态。

图8 临时墩布置图

为消除钢箱梁安装过程的累积误差，利于全桥顺利合龙，合龙段两侧均预留加工余量，在安装合龙段前，保证与合龙段两侧相接部分的钢箱梁准确定位，测量合龙段所在位置实际长度，对合龙段二次下料后，再运送到位进行安装。

6 结语

在延崇高速上跨大秦铁路及京新高速转体桥施工过程中，通过球铰的精确定位安装、不等跨转体T构二次配重及转体点动参数测定、组合等一系列关键施工技术的应用，克服了大吨位非对称转体施工精度高、转体自重大、施工场地狭窄、跨越线路多、施工安全压力大等技术问题，保证了转体施工的顺利施工，延崇高速钢-混混合连续梁桥双幅同步转体的顺利实施为大跨度、大吨位、变宽不等跨转体连续梁桥的施工积累了宝贵经验。

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作者简介：滑会宾，男，助理工程师，2014年毕业于石家庄铁道大学，

论文作者:滑会宾

论文发表刊物:《城镇建设》2020年第4期

论文发表时间:2020/4/13

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