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转体桥专辑1——连续梁桥(墩顶转体)

2016-07-30  碧野田间...


本文以“张呼铁路集宁南特大桥”为例,介绍连续梁桥墩顶转体施工工艺。


集宁南特大桥位于乌兰察布市境内,全长7015米,以连续梁跨越张集、京包铁路四线既有铁路,主跨长80米转体重量3814吨,顺时针转体80°,转体时间80分钟


2015年9月24日凌晨,集宁南特大桥完成转体施工,仅两次封锁就完成了原吊篮悬臂浇筑施工法需封锁上百次既有线的工作量,大大减少了对桥下既有运营铁路的影响,缩短了施工工期,既降低了施工安全风险,又保证了既有铁路运输安全。


连续梁结构

集宁南特大桥采用48m+80m+48m连续梁上跨既有张集铁路和京包铁路,交叉角80°。紧邻既有铁路两侧的主墩为双线流线形圆端实体墩,上部结构为预应力混凝土双线连续梁,主墩顶与连续梁中支点之间设置转动球铰,主梁在平行于既有铁路两侧采用挂篮悬臂浇筑施工78m长转体段,然后顺时针方向转体80度,合龙。


转体系统构成

转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。

下转盘为支撑转体结构全部重量的基础,中墩顶帽设下转盘。下转盘上设有直径为2.0m的下球铰及直径为4.0m的环形下滑道。

球铰由上下两块钢质球面板及钢护筒组成,上面板为凸面,平面直径2.1m,通过外径2.1m的钢护筒与梁底转盘连接;下板面为凹面,平面直径2.0m,嵌固于墩顶。在下球铰表面布置266块Φ7cm和4块Φ15cm的MGB滑动片。

上转盘直径为7.7m,高度1m,共设有4组撑脚和8组砂箱;在上转盘内预埋牵引索固定端P型锚具。

转体施工设备采用电脑控制全液压、自动连续运行系统,形成水平旋转力偶,通过拽拉锚固且缠绕于直径7.7m的转盘上的钢绞线,使得转体结构转动。


转体施工工艺

1、下球铰安装及滑道的安装

主墩顶至其下5m范围设计为C50混凝土,其余设计为C35混凝土。主墩混凝土分三次进行浇筑。先浇筑C35混凝土,安装下球铰和滑道定位钢骨架,调平后浇筑墩顶1.4m以下的C50混凝土,安装下球铰及滑道等转体结构。

为顺利实施转体,球铰和滑道安装精度要求极高,采用精度为1'的全站仪和0.03mm的电子水准仪反复测量校正球铰和滑道的中心和高程:球铰顶面任意两点高差不大于1mm,球铰中心与转动轴重合,误差不大于1mm;滑道钢板高程控制误差为任意3m弧长内滑道的高差不大于1mm,平整度不大于0.5mm/m。

 

2、下转盘及牵引反力座混凝土浇筑

下球铰及滑道安装完成后,浇筑下转盘混凝土及牵引反力座。下转盘混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行。


3、转动销轴及上球铰安装

先将直径180mm、长200mm圆柱钢碇放入下转盘预埋套筒,再将转动销轴(直径155mm、长1.14m的钢棒)吊装放入下装盘预埋套筒内。转动销轴吊装孔栓接一根钢丝绳,以便转体后抽出转动销轴。

在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑片,涂抹黄油四氟粉。

上球铰通过钢护筒与上转盘固结,钢护筒分上下两节,两节钢护筒中间设有夹层钢板。在下节钢护筒内浇筑自密实补偿收缩混凝土。浇筑完成后,将两节钢护筒与夹层钢板用高强螺栓锁紧。然后整体吊装入位,球铰安装完成后试转3~5圈。精确定位后临时锁定限位。上下球铰吻合面外周用胶带缠绕密封,严禁泥砂或杂物进入球铰摩擦面。


4、上转盘及牵引索施工

四组撑脚对称分布于纵轴线两侧,以保持转体结构平稳。安放砂箱,安放永久支座预埋钢板,安装上转盘模板,焊接上转盘预埋钢套筒,绑扎上转盘钢筋,安装钢绞线牵引索,浇筑上转盘混凝土。


5、0#块施工

0#块采用墩旁钢管柱支架现浇法施工。墩旁安装4根直径80cm钢管柱,搭设纵横分配梁,安装底模、侧模、绑扎底腹板钢筋及腹板预应力管道后,安装内模,再绑扎顶板钢筋及纵向预应力管道、安装梁端模板,浇筑0#块混凝土,待凝土强度和弹性模量达到设计要求后张拉相应预应力筋。


6、挂篮安装及阶段施工

0#块梁顶放置挂篮轨枕、在轨枕上安装挂篮行走轨道、两端对称吊装相应的三角挂篮主桁、底前后横梁和底板分配梁。进行底模和侧模安装、绑扎底腹板钢筋、安装内模,绑扎顶面钢筋及预应力管道,立梁端模板,浇筑1#块混凝土。待混凝土强度和弹性模量达设计要求后张拉相应的纵向预应力筋。在1#块上对称安装轨枕、轨道,松开前后吊带、前移挂篮,以同样的方式完成2~10#节段。


7、边跨现浇段施工

两个边跨现浇段采用满堂支架现浇施工。


8、临时支墩施工

每个转体施工段的边跨梁端设有钢管柱临时支墩,在箱梁转体到位后,临时支墩可作为保持梁体平衡的支撑,并且临时支墩上设置有限位装置以防止梁体超转。


9、桥面附属施工

为减少桥面系施工对既有铁路的干扰,挡砟墙、AB墙、遮板和栏杆在节段完成后立即组织施工,在转体前全面完成


10、 桥梁转体

(1)搭设好平台,砂箱放砂,落梁,使上下球铰吻合受力,拆除砂箱。安装聚四氟乙烯滑板,永久支座对称放于纵轴线两侧的滑道上。

(2)转体施工前称重,配重,使梁体两侧重量平衡。

(3)转体采用两套ZLD200型自动连续张拉千斤顶同步牵引,形成水平旋转力偶,使整个转体箱梁平稳转动。将钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶,并夹紧。

在上转盘下边缘安装位控观测仪器,即转体角度刻度盘,以便在转体过程中时刻观察转体角度。转体角度刻度盘上要标示出试转的角度10度及总转体角度80度。

(4)正式转体之前进行试转,试转角度为10度(以不限入既有线安限界为考量)。

(5)试转后进行专家评审,合格方可进行正式转体。转体前需要对铁路线路进行临时封锁,两端同步转体,转体角速度不大于0.02弧度每分,剩余70度转体用时约66分钟。

(6)转体精确测量平面位置、标高,均符合设计后,梁端临时支立在临时支墩上,立即楔紧撑脚和砂箱,临时锁定梁体。


11、合龙段施工及桥梁体系转换

(1)边跨合龙段采用支架现浇施工。

(2)边跨合龙后拆除撑脚,施工支座垫石。

(3)在纵轴线两侧对称布置的8组800吨千斤顶同时起顶,将梁体顶起2~5mm,在箱室内抽出转体销轴,抽掉两节钢护筒间的夹层钢板。将两节钢护筒重新用高强螺栓锁紧,使上下球铰脱开,球铰不再受压。

(4)永久支座顶推就位,并将支座临时楔住,抽调支座下座板下面的聚四氟乙烯滑板,千斤顶落梁至设计标高、锁定,拧紧上下支座板螺栓,灌注支座高强砂浆垫层。

(5)千斤顶卸载,完成体系转换。拆除边支架。

(6)中跨合龙段采用吊篮法现浇。吊篮在中跨边墩附近吊装,钢轨上滑行,移至跨中,精确测量后锁定装置。中跨合龙段浇筑完成后,吊篮滑移至主墩处拆除。

(7)张拉通长预应力钢束,注浆,完成连续梁的施工。


转体施工控制措施

1、球铰安装质量控制

(1)球铰安装顶口务必水平,要多次在不同时段、温度下测量校正球铰,确保其顶面任意两点误差不大于1mm; 

(2)采用全站仪多次不同时段多测回测设,确保球铰转动中心纵横向误差小于1mm;

(3)球铰进场后,要认真验收其表面光洁度及椭圆度,防止混凝土或其它杂物进入球铰摩擦部分;

(4)球铰范围内混凝土务必自中心向周围的顺序施工,防止浮浆聚集,振捣务必密实;

(5)上下球铰安装完成后采用胶带对球铰接缝处进行密封,防止杂物侵入。


2、桥梁转体注意事项

(1)撑脚下石英砂、转盘和滑道内的杂物清理干净;

(2)委托有资质单位对梁体进行称重试验并制定配重方案;

(3)转体前测试连续千斤顶、主控台、泵站、油路等设备;

(4)转体至设计位置约5度时开始点动就位,同时利用限位型钢加橡胶缓冲垫确保不超转。


3、转体的气候条件要求

转体过程中随时观测作业现场的风速,若风速超过6级时停止转体;并提前安排专人查看当月气象资料和每日天气预报,做好天气预测。


4、安全措施

(1)编制专项施工方案并经铁路部门审批,与设备管理单位和行车部门签订施工安全协议和配合协议;

(2)施工机械设备和材料设专人监护,防止侵限,并设置抗倾覆和坠落措施;

(3)施工期间,设专人对转动系统、锚固和动力体系全程检查,并制定相应措施;

(4)梁体在转动时,对称、同步、均匀、慢速,保持转体平稳;

(5)在营业线范围内将承力索和回流线架设绝缘套管,设置静电屏蔽防护和安装接地防护装置。




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