剛構橋轉體施工技術研究范文

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《鐵道建筑技術雜志》2014年第S1期

1主體結構設計

新建橋采用2×50mT型剛構橋上跨既有津山鐵路，橋面和結構均采用分幅的布置形式。橋梁結構平面位于R=10000m的圓曲線上，豎曲線半徑R=12000m，線形相對比較復雜。由于上跨津山鐵路后與高速公路互通立交橋相連，行車道外側要增設加、減速車道，本橋橋面寬度處于變寬段。左幅跨鐵路孔橋型布置如圖2所示。

1．1主要技術標準及計算荷載(1)主要技術標準①道路等級:高速公路。②設計荷載:公路－Ⅰ級，主橋活載考慮1．3倍的增大系數作為安全儲備。③橋梁標準斷面:0．5m(防撞護欄)+4．0m(緊急停車帶)+3×3．75m(行車道)+0．75m(路緣帶)+0．5m(防撞護欄)+1．5m(中間分隔帶)+0．5m(防撞護欄)+0．75m(路緣帶)+3×3．75m(行車道)+4．0m(緊急停車帶)+0．5m(防撞護欄)，橋面總寬度35．5m。④橋下凈空:跨越既有津山鐵路凈高≥8．2m。(2)計算荷載梁部結構運用橋梁博士程序分別按照施工階段、成橋狀態對結構的強度、應力進行計算分析。成橋狀態結構計算荷載主要有:自重、支座沉降、活載、溫度荷載、風荷載及收縮、徐變引起的次內力。①結構自重:一期恒載包括主梁、橫梁等結構自重，容重26．0kN/m3，橫梁自重按集中荷載考慮。二期恒載包括防撞護欄、橋面鋪裝及調平層混凝土重量等。②基礎變位(不均勻沉降):按1cm考慮。③活載:公路－I級荷載。④溫度:升溫溫差取25℃，降溫溫差取－20℃;主梁上緣溫差按《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60－2004)取值。⑤風荷載按《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60－2004)計算。⑥混凝土收縮、徐變引起的次內力按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62－2004)進行計算。

1．2上部結構(1)主梁主梁采用單箱雙室斜腹板箱形截面，中支點處梁高為5．0m，梁端處梁高為2．5m，梁端等高梁段長6．45m，梁底線形按圓曲線變化。左幅箱梁頂板寬20．24～21．0m，右幅箱梁頂板寬21．0～23．46m，箱型截面兩側懸臂段長3．0m，懸臂段端部厚20cm，懸臂根部厚50cm。箱梁頂板厚度為30cm，中墩頂和邊支點處增至50cm;底板厚度為28～80cm，轉體墩處局部加厚成160cm;邊腹板、中腹板厚度為60～100cm。中支點處對應墩身設置兩道橫隔板，板厚為150cm，邊支點處端橫梁厚為150cm。主梁梁體采用縱、橫向預應力體系，其中縱向預應力鋼束采用15－s15．2、17－s15．2鋼絞線，M15－15和M15－17錨具或其它同類型產品，錨下張拉控制應力為1395．0MPa。端橫梁、中橫梁的橫向預應力采用15－s15．2、17－s15．2鋼絞線，M15－15、M15－17錨具，兩端張拉，端橫梁橫向預應力錨下張拉控制應力為1357．8MPa;中橫梁橫向預應力錨下張拉控制應力為1357．8MPa。橋面板的橫向預應力鋼束采用4－s15．2鋼絞線，沿順橋向間距50cm布置，單端交錯張拉，采用BM15－4和BM15－4P錨具，錨下張拉控制應力為1395．0MPa。(2)主墩主墩采用單箱雙室矩形截面，墩身順橋向尺寸為5．0m，左幅橋墩身橫橋向尺寸為10．909～7．0m，右幅橋墩身橫橋向尺寸為11．048～7．0m;橋墩墩壁厚均為1．0m，上、下部設直1．0m長的實體段。(3)橋面附屬設施橋面鋪裝共分2層:上層為4cm細粒式瀝青混凝土，下層為6cm中粒式瀝青混凝土。主梁梁頂設置10cm厚C50防水混凝土調平層。在梁頂混凝土調平層頂面和橋面瀝青混凝土鋪裝層之間設置防水層，防水層采用FYT－1改進型橋面專用防水層或其它同類型防水層。上跨鐵路段主梁頂加強防護欄設計，防撞等級采用SS級，護欄頂距路面高度1．3m。為防止橋上雜物落下影響鐵路行車安全，本橋在跨鐵路孔防護欄上設置防護屏，防護屏頂距橋面的距離為2．5m，防護屏在橋墩處做接地處理。

1．3下部結構(1)主墩基礎剛構墩承臺共分2層，上層承臺厚3．0m，下層承臺厚4．0m，基礎設置有16根1．5m的鉆孔灌注樁，樁長為70．0m，樁間距為4．0m。上承臺載面為邊長9．5m的正方形，下承臺截面為邊長14．6m的正方形，下承臺兩側各設置有4．3m×3．0m×3．2m(長×寬×高)的轉體施牽引力反力座基礎，施工時與承臺整體澆筑，承臺采用C50混凝土，鉆孔樁采用C35水下混凝土。

2轉體關鍵技術及工藝設計

2．1轉體系統轉體系統是轉體法施工最為關鍵部位，主要由上、下轉盤，轉體球鉸，滑道以及牽引系統組成。轉體系統總布置如圖3所示。本橋球鉸平面直徑3．7m，轉體球鉸由上下球鉸、滑塊、鋼銷軸及定位鋼骨架組成。球鉸由上、下兩塊40mm厚鋼質球面板組成，采用16MnR厚鋼板壓制而成。球面板背部設置肋條以防止在加工、運輸過程中球面板產生變形，并方便球鉸的定位和加強與周邊混凝土的連接。其中，上面板為凸面，通過圓錐臺與上部的牽引轉盤連接;下面板為凹面，嵌固于下轉盤頂面，在下面板上鑲嵌四氟乙烯片，上下面板間填充黃油四氟粉。定位中心轉軸的直徑為260mm的鋼銷軸。上轉盤截面為邊長950cm的正方形，高220cm;上轉盤轉臺直徑850cm，高度80cm。從轉體過程中的受力情況考慮，為了能保證轉體時結構平穩，在上轉盤轉臺四周對稱設置8個撐腳，撐腳斷面為2個800mm×16mm的鋼管組成的雙圓柱形，鋼管內灌筑C50微膨脹混凝土，下設24mm厚鋼板。在下轉盤頂面對應撐腳的下方設有110cm寬的滑道，滑道半徑為R365cm，要求整個滑道面在一個水平面上。同時設置6組千斤頂反力座，呈同心圓布置，半徑分別為R2．85m、R4．45m，確保轉體的啟動、止步和姿態微調。球鉸結構由鋼面板、四氟塊、混凝土組成，上、下轉盤球鉸配裝如圖4所示，球鉸四氟乙烯滑動片平面布置如圖5所示。本橋球鉸下面板鑲嵌750塊6cm的聚四氟乙烯片，總面積為21205．8cm2，聚四氟乙烯片計算壓應力為46．6MPa，設計抗壓強度為100MPa。

2．2轉體關鍵技術(1)球鉸制造要求本橋球鉸直徑為3700mm，上、下面板厚度為40mm，是轉動體系的關鍵部位，有嚴格的制作及安裝精度要求。球鉸制造精度要求如表1所示。球鉸下板面在工廠制造時應按設計位置先預留四氟乙烯滑動片鑲嵌孔，同時應設置適量的混凝土振搗孔，以方便下板面下混凝土的施工。(2)球鉸安裝要求下球鉸混凝土灌筑完成后，將轉動中心軸260mm鋼棒放入下轉盤預埋套筒中。然后進行下球鉸聚四氟乙烯滑動片和上球鉸的安裝。四氟乙烯滑動片安裝完成后，各滑動片頂面應位于同一球面上，其誤差不大于1mm。球鉸安裝時應注意確保球鉸上、下板面不發生變形，并保證球鉸面的光潔度及橢圓度;球鉸范圍內與球鉸連接的混凝土振搗務必密實;安裝時應防止混凝土漿或其它雜物進入球鉸摩擦面。球鉸安裝精度要求如表2所示。(3)轉體施工工藝流程(見圖6)

2．3轉體結構重心控制本橋左右幅均位于曲線上，且橋面變寬，由于施工等原因造成的橫向、縱向不平衡彎矩也較大，嚴重影響單鉸轉體的安全。由于右幅橋橋面寬度變化較大，為了消除轉體過程中梁部自重產生的縱向不平衡彎矩，設計中考慮在現澆轉體部分梁段時，預制梁段長為(44．95+43．95)m，以確保轉體結構重心在承臺中心附近。對應于平轉施工的各階段體系轉換，設計時應重點考慮最不利情況轉體結構部分的受力，施工時應進行稱重、配重，以保證轉體結構的安全。

2．4轉體牽引力計算轉體牽引力計算公式:本橋選用2套ZLD200連續張拉千斤頂，每套2臺。千斤頂連續提供牽引力形成水平旋轉力偶，通過拽拉錨固且纏繞于直徑8．5m的上轉盤轉臺圓周上的15－s15．2鋼絞線，使得結構轉動至設計位置。

3結束語

轉體法是一種技術比較成熟的橋梁施工方法。近年來，越來越多的既有營業線上跨橋梁采用轉體法施工，既能確保既有線行車安全，又能減少對鐵路運營的干擾。隨著在實例工程中的廣泛應用，該方法在橋梁建設中發揮的作用越來越大，產生的社會效益、經濟效益也越來越好。

作者：王彥單位：北京鐵路局總工室