刚构桥转体施工技术研究范文

《铁道建筑技术杂志》2014年第S1期

1主体结构设计

新建桥采用2×50mT型刚构桥上跨既有津山铁路，桥面和结构均采用分幅的布置形式。桥梁结构平面位于R=10000m的圆曲线上，竖曲线半径R=12000m，线形相对比较复杂。由于上跨津山铁路后与高速公路互通立交桥相连，行车道外侧要增设加、减速车道，本桥桥面宽度处于变宽段。左幅跨铁路孔桥型布置如图2所示。

1．1主要技术标准及计算荷载(1)主要技术标准①道路等级:高速公路。②设计荷载:公路－Ⅰ级，主桥活载考虑1．3倍的增大系数作为安全储备。③桥梁标准断面:0．5m(防撞护栏)+4．0m(紧急停车带)+3×3．75m(行车道)+0．75m(路缘带)+0．5m(防撞护栏)+1．5m(中间分隔带)+0．5m(防撞护栏)+0．75m(路缘带)+3×3．75m(行车道)+4．0m(紧急停车带)+0．5m(防撞护栏)，桥面总宽度35．5m。④桥下净空:跨越既有津山铁路净高≥8．2m。(2)计算荷载梁部结构运用桥梁博士程序分别按照施工阶段、成桥状态对结构的强度、应力进行计算分析。成桥状态结构计算荷载主要有:自重、支座沉降、活载、温度荷载、风荷载及收缩、徐变引起的次内力。①结构自重:一期恒载包括主梁、横梁等结构自重，容重26．0kN/m3，横梁自重按集中荷载考虑。二期恒载包括防撞护栏、桥面铺装及调平层混凝土重量等。②基础变位(不均匀沉降):按1cm考虑。③活载:公路－I级荷载。④温度:升温温差取25℃，降温温差取－20℃;主梁上缘温差按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004)取值。⑤风荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004)计算。⑥混凝土收缩、徐变引起的次内力按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62－2004)进行计算。

1．2上部结构(1)主梁主梁采用单箱双室斜腹板箱形截面，中支点处梁高为5．0m，梁端处梁高为2．5m，梁端等高梁段长6．45m，梁底线形按圆曲线变化。左幅箱梁顶板宽20．24～21．0m，右幅箱梁顶板宽21．0～23．46m，箱型截面两侧悬臂段长3．0m，悬臂段端部厚20cm，悬臂根部厚50cm。箱梁顶板厚度为30cm，中墩顶和边支点处增至50cm;底板厚度为28～80cm，转体墩处局部加厚成160cm;边腹板、中腹板厚度为60～100cm。中支点处对应墩身设置两道横隔板，板厚为150cm，边支点处端横梁厚为150cm。主梁梁体采用纵、横向预应力体系，其中纵向预应力钢束采用15－s15．2、17－s15．2钢绞线，M15－15和M15－17锚具或其它同类型产品，锚下张拉控制应力为1395．0MPa。端横梁、中横梁的横向预应力采用15－s15．2、17－s15．2钢绞线，M15－15、M15－17锚具，两端张拉，端横梁横向预应力锚下张拉控制应力为1357．8MPa;中横梁横向预应力锚下张拉控制应力为1357．8MPa。桥面板的横向预应力钢束采用4－s15．2钢绞线，沿顺桥向间距50cm布置，单端交错张拉，采用BM15－4和BM15－4P锚具，锚下张拉控制应力为1395．0MPa。(2)主墩主墩采用单箱双室矩形截面，墩身顺桥向尺寸为5．0m，左幅桥墩身横桥向尺寸为10．909～7．0m，右幅桥墩身横桥向尺寸为11．048～7．0m;桥墩墩壁厚均为1．0m，上、下部设直1．0m长的实体段。(3)桥面附属设施桥面铺装共分2层:上层为4cm细粒式沥青混凝土，下层为6cm中粒式沥青混凝土。主梁梁顶设置10cm厚C50防水混凝土调平层。在梁顶混凝土调平层顶面和桥面沥青混凝土铺装层之间设置防水层，防水层采用FYT－1改进型桥面专用防水层或其它同类型防水层。上跨铁路段主梁顶加强防护栏设计，防撞等级采用SS级，护栏顶距路面高度1．3m。为防止桥上杂物落下影响铁路行车安全，本桥在跨铁路孔防护栏上设置防护屏，防护屏顶距桥面的距离为2．5m，防护屏在桥墩处做接地处理。

1．3下部结构(1)主墩基础刚构墩承台共分2层，上层承台厚3．0m，下层承台厚4．0m，基础设置有16根1．5m的钻孔灌注桩，桩长为70．0m，桩间距为4．0m。上承台载面为边长9．5m的正方形，下承台截面为边长14．6m的正方形，下承台两侧各设置有4．3m×3．0m×3．2m(长×宽×高)的转体施牵引力反力座基础，施工时与承台整体浇筑，承台采用C50混凝土，钻孔桩采用C35水下混凝土。

2转体关键技术及工艺设计

2．1转体系统转体系统是转体法施工最为关键部位，主要由上、下转盘，转体球铰，滑道以及牵引系统组成。转体系统总布置如图3所示。本桥球铰平面直径3．7m，转体球铰由上下球铰、滑块、钢销轴及定位钢骨架组成。球铰由上、下两块40mm厚钢质球面板组成，采用16MnR厚钢板压制而成。球面板背部设置肋条以防止在加工、运输过程中球面板产生变形，并方便球铰的定位和加强与周边混凝土的连接。其中，上面板为凸面，通过圆锥台与上部的牵引转盘连接;下面板为凹面，嵌固于下转盘顶面，在下面板上镶嵌四氟乙烯片，上下面板间填充黄油四氟粉。定位中心转轴的直径为260mm的钢销轴。上转盘截面为边长950cm的正方形，高220cm;上转盘转台直径850cm，高度80cm。从转体过程中的受力情况考虑，为了能保证转体时结构平稳，在上转盘转台四周对称设置8个撑脚，撑脚断面为2个800mm×16mm的钢管组成的双圆柱形，钢管内灌筑C50微膨胀混凝土，下设24mm厚钢板。在下转盘顶面对应撑脚的下方设有110cm宽的滑道，滑道半径为R365cm，要求整个滑道面在一个水平面上。同时设置6组千斤顶反力座，呈同心圆布置，半径分别为R2．85m、R4．45m，确保转体的启动、止步和姿态微调。球铰结构由钢面板、四氟块、混凝土组成，上、下转盘球铰配装如图4所示，球铰四氟乙烯滑动片平面布置如图5所示。本桥球铰下面板镶嵌750块6cm的聚四氟乙烯片，总面积为21205．8cm2，聚四氟乙烯片计算压应力为46．6MPa，设计抗压强度为100MPa。

2．2转体关键技术(1)球铰制造要求本桥球铰直径为3700mm，上、下面板厚度为40mm，是转动体系的关键部位，有严格的制作及安装精度要求。球铰制造精度要求如表1所示。球铰下板面在工厂制造时应按设计位置先预留四氟乙烯滑动片镶嵌孔，同时应设置适量的混凝土振捣孔，以方便下板面下混凝土的施工。(2)球铰安装要求下球铰混凝土灌筑完成后，将转动中心轴260mm钢棒放入下转盘预埋套筒中。然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰的安装。四氟乙烯滑动片安装完成后，各滑动片顶面应位于同一球面上，其误差不大于1mm。球铰安装时应注意确保球铰上、下板面不发生变形，并保证球铰面的光洁度及椭圆度;球铰范围内与球铰连接的混凝土振捣务必密实;安装时应防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦面。球铰安装精度要求如表2所示。(3)转体施工工艺流程(见图6)

2．3转体结构重心控制本桥左右幅均位于曲线上，且桥面变宽，由于施工等原因造成的横向、纵向不平衡弯矩也较大，严重影响单铰转体的安全。由于右幅桥桥面宽度变化较大，为了消除转体过程中梁部自重产生的纵向不平衡弯矩，设计中考虑在现浇转体部分梁段时，预制梁段长为(44．95+43．95)m，以确保转体结构重心在承台中心附近。对应于平转施工的各阶段体系转换，设计时应重点考虑最不利情况转体结构部分的受力，施工时应进行称重、配重，以保证转体结构的安全。

2．4转体牵引力计算转体牵引力计算公式:本桥选用2套ZLD200连续张拉千斤顶，每套2台。千斤顶连续提供牵引力形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于直径8．5m的上转盘转台圆周上的15－s15．2钢绞线，使得结构转动至设计位置。

3结束语

转体法是一种技术比较成熟的桥梁施工方法。近年来，越来越多的既有营业线上跨桥梁采用转体法施工，既能确保既有线行车安全，又能减少对铁路运营的干扰。随着在实例工程中的广泛应用，该方法在桥梁建设中发挥的作用越来越大，产生的社会效益、经济效益也越来越好。

作者：王彦单位：北京铁路局总工室