关于公路跨铁路转体桥施工技术的讨论_世界最大跨度的公路铁路两用桥
时间：2019-05-16 03:26:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文结合某高速公路公铁立交桥工程实例，对转体桥施工的关键技术与控制要点进行了分析。 关键词：公路跨铁路；转体桥；施工技术；讨论 [ Abstract ] In this paper, we analyze the key technology and control points inthe swing bridge construction, for the engineering instance of highway rail overpass.
[ Key words ] highway crosses a railroad ;swing bridge; construction technology; discussion;
中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
桥梁转体施工是利用桥梁结构本身及结构用钢做施工设施，利用摩檫系数很小的滑道及合理的转盘结构，以简单的设备，将两岸利用地形和简单的支架预制拼装的庞大桥梁结构,整体旋转安装到位。通过本次施工进行转体桥关键技术的施工控制，实现了该桥如期安全的转体到位。
1 工程概况
某公铁立交桥，是某高速公路的控制工程。公铁立交桥需跨越既有铁路、远期规划铁路和既有国道，相交处位于既有铁路某镇车站内，交角69.6度。本桥结构形式共计6联，主桥采用（72+120+72）m单箱双室斜腹板，纵、横、竖 3向预应力混凝土连续梁，上跨既有铁路及远期规划铁路，桥面和结构均采用整体的结构形式，转体法施工，转体球铰直径3.9m，转体重量 12 300 t。南北两侧引桥布置为先简支后连续装配式预应力混凝土箱梁，其中第一联 3×40 m箱梁上跨既有 207 国道。
2 工程特点及难点分析
本工程特点、难点为上跨既有铁路、远期规划铁路桥梁施工，施工方案需报铁路局审核批准并签订相关安全配合协议，同时需要路局相关部门密切配合；改移桥区范围内影响该桥施工的相关铁路设施。桥梁施工处为铁路扩建的咽喉区，施工期间要确保既有铁路运营安全。该桥采用整幅箱梁转体施工，以减少对铁路运营的影响并尽可能地消除安全隐患。该桥的另一特点、难点在转体结构。转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。整幅箱梁转体，单个（59+59）mT构转体重量为12300t。下转盘为支撑转体结构全部重量的基础，转体完成后与上转盘共同形成桥梁基础，其上设置转动系统的下球铰、保险撑脚滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。球铰直径为3.9 m，厚度 40 mm，分为上球铰和下球铰两部分，它是转体的转动体系，而转动体系的核心是转动球铰，它是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求高。球铰由专业厂家制造，再由特种车辆运至施工现场进行安装。上转盘是转体的重要结构，转盘内部有纵、横、竖向预应力和预埋转体牵引索，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态。预应力为全预应力结构的生命线，是保证结构安全和耐久性的关键，施工中要严格按照设计要求、规定程序进行施工控制，对混凝土的龄期、强度、张拉力和伸长量进行严格控制，尽量减小混凝土收缩、徐变对结构的影响。
3 转体桥施工的关键技术
转体桥施工的关键所在是转体结构的施工，分转体体系施工及转体施工。本桥转动体系为球面转动体系，球铰分上、下球铰，球铰间四氟乙烯板、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架。
3.1 转体承台施工
3.1.1 承台的施工：由于临近既有线，为确保铁路行车安全，施工前需与铁路相关部门签订安全等协议。基础开挖之前做好基坑防护施工。在桥梁承台施工前先进行承台基坑开挖支护施工，在基坑外侧采用直径 1.25 m 的钻孔灌注桩进行防护，防护桩顶用钢管横撑进行连接，并设置截面尺寸为 1.25×1.25 m的冠梁。
基坑开挖之前需和公、铁部门进行沟通联系，提前做好相关防护工作，对铁路沿线设施了解清楚并进行必要的防护，配合相关产权单位进行拆改，再进行施工。基坑内四周均设置排水沟和积水井。钻孔灌注桩、深层搅拌桩止水帷幕全部做完 28 d 后再进行基坑的开挖，基坑内土方开挖应分层、分区进行。挖至设计标高时，及时铺设碎石垫层、混凝土垫层和浇筑承台，避免基坑长时间暴露。根据现场情况，两侧留出一段作为施工马道，按照放坡进行处理，不用桩支护处理。当基坑开挖深度达到 3.5 m时，加上横撑才能继续开挖。
在基坑支护完毕，钻孔桩混凝土达到强度后，凿除桩头，进行转体大承台施工。转体大承台根据施工需要可分次浇注混凝土。
3.1.2 进行承台钢筋绑扎，分为3步，第一步绑扎承台底和侧面四周钢筋，第二步预留槽两侧的钢筋，第三步绑扎下球铰和转体滑道预留槽钢筋。
3.1.3 进行第一步混凝土浇筑时，在混凝土顶面预埋固定滑道和下球铰骨架的角钢。安装下滑道骨架和下球铰骨架，要求骨架顶面的相对高差不大于5mm，骨架中心和球铰中心重合。
3.1.4 绑扎预留槽两侧钢筋，安装预留槽模板，进行二次混凝土浇注。绑扎球铰预留槽和下滑道钢筋，安装滑道钢板，要求滑道钢板顶面局部平整度为0.5 mm，相对高差不大于 1 mm，采取调整骨架上的螺母使其水平，钢板水平后，在钢板顶铺3 mm厚不锈钢板，不锈钢板和滑道钢板进行中间塞焊和周围点焊方法焊牢、磨平。
3.1.5 第3次浇筑预留槽混凝土，浇筑千斤顶反力座和转体牵引反力座混凝土。
3.2 安装下球铰骨架和转盘滑道骨架
在承台第一步混凝土达到强度进行下球铰骨架和转体滑道骨架的安装。球铰骨架采用工厂内焊接运到现场安装的方法，把球铰骨架运至现场采用吊车吊装的方法放在承台中心然后利用预先放出的十字线控制其位置，并采用精密水准仪进行高程控制，保证其相对高差不大于5 mm。
滑道骨架较大，分两段加工，加工后首先在工厂内试拼，试拼合格后运至现场吊装入位。采用十字线控制位置，利用水准仪进行高程控制，水平调好后与预埋件焊接牢固，保证相对高差小于5mm。
3.2.1 球铰安装
3.2.1.1 球铰运到现场后采用吊车吊起安放在球铰骨架上，使球铰螺栓孔和球铰骨架上的螺栓对正，然后通过骨架上的细纹螺栓调整球铰水平，保证下球铰顶面圆周误差小于1mm。然后安装转体滑道转盘，滑道转盘亦由工厂加工。
3.2.1.2 下球铰混凝土灌注完成，将转动中心轴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。聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安放滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干，根据聚四氟乙烯滑动片的编号将滑动片安放在对应的镶嵌孔内。
滑动片安装完成检查合格后，在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四乙烯粉均匀充满滑动片之间的空间，并略高于滑动片顶面，保证滑动片顶面有一层黄油聚四乙烯粉。涂抹完黄油聚四乙烯粉后，严禁杂物掉入球铰内，并尽快安装上球铰。上球铰精确定位并临时锁定限位，上下球铰吻合面内外用胶带缠绕密封，防止泥砂或杂物进入球铰摩擦部。
3.2.1.3 上盘撑脚既为转体时支撑转体结构平稳的保险腿。从转体时保险腿的受力情况考虑，转台对称的两个保险腿之间的中心线与上盘纵向中心线应重合，使8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。在撑脚的下方设有滑道，转体时保险撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。整个滑道面要在一个水平面上，其相对高差不大于2 mm。
3.2.2 牵引系统
3.2.2.1 转体结构的牵引力计算及设备配置由转体总重量W、转体拽拉力的计算结果：启动时所需最大牵引力 T=2/3×（R·W·μ 静）/D转动过程中所需牵引力
T=2/3×（R·W·μ动）/D
根据计算结果选定液压、同步、自动连续牵引力系统，形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于转台圆周上的钢绞线，使得转动体系转动。
3.2.2.2 防倾保险体系
防倾保险体系是转体施工中的重要保证措施，根据设计构造的特点，转体过程中，转体的全部重量由球铰承担，但转体结构受外界条件或施工的影响容易出现倾斜。因此，须设置内环保险腿和防止倾斜的调整千斤顶。根据设计要求及确保转体结构稳定，转体结构重心在顺桥轴线上要求偏向边跨侧。若转体重心位置有偏差，可以通过梁上堆载调整。
3.2.2.3 限位控制体系
限位控制体系包括转体限位和微调装置，主要作用为转体结构转动到位出现偏差后需要对转体进行限位和调整使用。横桥向倾斜限位与微调：在上转盘上、下滑道外侧距桥中线外侧位置对称布设4台千斤顶，一侧起顶，另一侧预留限位，起顶限位值根据实测确定。调整完毕，用型钢将上下转盘之间抄死，撑脚与滑道间抄死。水平偏转限位和微调：利用下转盘上敷设的千斤顶反力座作为支点，顶推上转盘下撑脚，调整转体轴线偏位。调整到位后设置限位梁，将撑脚与千斤顶反力座之间撑死。
3.2.2.4 转体步骤
调试牵引系统，清理润滑滑道，拆除平转障碍，辅助千斤顶到达预设吨位后，再启动牵引千斤顶使转动体系转动，然后由牵引千斤顶拉送牵引索平转，在平转就位处设置卡梁限位，阻止撑脚到位后继续前行。平转到位后降低平转速度，采用点进牵引法对好梁的中线，拆除各种转体辅助设施。
4 结束语
高速公路与铁路干线立交时，若采用常规施工方法，直接在铁路上方进行高速公路施工，将造成繁忙的铁路线路停运，为不影响铁路运营，设计部门常采用转体桥方案。即先顺沿即将跨越的铁路方向搭设支架，浇筑桥梁的主塔、墩和箱梁，并在主塔下面设置转动“球铰”、牵引系统等转动设备，然后再将浇筑好的两幅桥体同步“转身”，在铁路上方合拢在一起。
