“T构”转体系统安装施工工艺

2016-07-01汪亚克，汪昱君，张方彪

四川水力发电 2016年3期

关键词：安装施工

汪亚克，　汪昱君，　张方彪

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都　610066)

“T构”转体系统安装施工工艺

汪亚克，汪昱君，张方彪

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都610066)

摘要：转体桥作为跨越峡谷、河流、铁路、公路等不能做支撑部位的一种桥梁，可以将障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业，在铁路系统已有较多的利用。以G108国道青白江段改扩建工程B段(大件路东绕线)工程转体桥为例，介绍了转体桥转盘系统安装的施工方法。

关键词：转体系统；球铰；安装；施工

1工程概述

G108国道青白江段改扩建工程B段(大件路东绕线)起于青白江大道与川陕复线交叉口，止于青南大道，全长10.455 km，其中K0+556.5～K1+854.5段为主线上跨达成铁路立交桥段，该桥在北环线里程K13+313.52位置处斜跨北环、达成铁路，道路与铁路交角73.85°，桥下为电气化铁路，通过的火车密度大，孔跨布置为2×45 m“T构”单幅桥，桥梁全长90 m。转体段长度为83 m，转体重量为8 513 t，转体角度为76°。

2转体系统结构组成

该“T构”转体采用的是平转法施工的转动体系，转体主要依靠转体结构实现，转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统等组成。牵引体系主要包括牵引钢绞线、牵引千斤顶及辅助设备。转体过程一般通过千斤顶对拉牵引索形成旋转力偶实现转体(图1)。

下转盘由环行滑道、球铰、牵引体系等组成，

图1　转体结构构造图

为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成基础。撑脚与滑道之间稍留间隙，千斤顶反力座用于转体的启动、止动和姿态微调等。为保证滑道的平整度、粗糙度，施工时将预埋滑道顶面钢板的劲性骨架用螺栓连接钢板与劲性骨架，精确调平后再灌注钢板下的混凝土。

上转盘由主墩上承台、撑脚、球铰、牵引系统等组成，转动体系的重量由球铰传递给下转盘，滑道仅起稳定作用。上转盘附着在下转盘上安装，固定成型后试平转运行，检查无误后在支架上绑扎上转盘钢筋、立模板、浇注混凝土，完成转动体系的施工。

转动球铰是整个转体的核心，制作和安装时要求精度很高，需要精心制作、精心安装。上下球铰安装要保证球面的光洁及椭圆度，球铰安装顶口务必水平；上下球铰间按设计位置镶嵌聚四氟乙烯片，四氟片间涂抹硅脂等润滑剂，上下球铰中心穿直径为260 mm的45#煅钢作为定位钢销，精确定位。最后，将上下球铰吻合面外周用胶带缠绕密实。

3转体系统安装施工工艺流程

转体系统的施工工艺流程为：安装下滑道、浇注底盘→设置定位轴→下球铰施工→安装球铰面板、劲性骨架、上球铰施工→细磨上下球铰→施工上转盘、调试转体设备→转体上部结构施工、转体就位→封盘。

4转体系统施工

4.1球铰的加工制造

球铰由上下两块钢质球面板组成，上面板为凸面，通过圆锥台与上部的牵转盘连接，上转盘就位于牵转盘上；下面板为凹面，嵌固于下转盘顶面。上下面板均为由30 mm厚的钢板压制而成的球面，上球铰直径3 700 mm，下球铰直径3 000 mm，背部设置肋条，防止其在加工、运输过程中变形并方便球铰的定位、加强以及与周围混凝土的连接。

钢球铰是转体施工之转动系统的核心，是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高，必须精心制作，精心安装。其制造精度控制如下：

球铰和接触球面的光洁度不小于▽3，表面粗糙度不大于Ra25 μm；

球面各点处的曲率应相等，其曲率半径之差为±0.9 mm；

球铰边缘各点的高程差≯1 mm；

水平截面椭圆度≯1.5 mm；

下球铰内球面各个镶嵌四氟板顶面应位于同一球面上，其误差≯1 mm；

球铰上、下球面形心轴与球铰转动中心轴务必重合，其误差≯1 mm；

与上下球铰相焊接的钢管中心轴务必与转动轴重合，其误差≯1 mm，钢管务必铅垂，其倾斜度≯1%。

钢球铰面在工厂制造加工，在下球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔，同时在下球面上设置适量的混凝土振捣孔，以方便球铰面下部的混凝土施工。

4.2球铰各构件的安装

转体结构球铰各构件的安装顺序为：下转盘球铰及外滑道安装→中心定位销轴安装→下球铰聚四氟乙烯滑片安装→上球铰安装→上转盘撑脚安装→上转盘安装。

4.2.1下转盘球铰安装

下转盘球铰采用Q345qC钢材制作，直径为

3 000 mm，厚度为30 mm，下设角钢支撑架，总重量为2.87 t。下转盘球铰采用在承台混凝土浇注时预留槽口、转盘球铰调整固定后进行二次浇注混凝土的施工方式。

(1)安装顺序。

下转盘安装按槽口清理→拼装下转盘球铰→初步定位→绑扎槽口内钢筋→安装调整固定架→精确定位及调整→固定→浇注混凝土的顺序进行。

(2)安装。

① 槽口清理：首先根据设计位置采用精确测量放样对槽口进行检查，对不满足设计的地方进行处理；然后对槽口内的混凝土面进行凿毛处理；最后将槽口内及钢筋上的碎渣、水泥浆清除干净。

② 拼装下转盘球铰：下转盘球铰运到现场后进行检查，主要对下转盘球铰的表面椭圆度及结构检查其是否满足设计加工要求。下转盘球铰的现场组装主要是下转盘球铰的锚固钢筋及调整螺栓的安装；该部分为螺栓连接，其它构件均在厂内进行焊接组装。

③ 初步定位：确定下转盘球铰中心十字线，放出锚固螺栓位置。下转盘球铰初步定位的目的是保证槽口内钢筋与转盘的锚固钢筋不发生冲突。

④ 绑扎槽口内钢筋：在准备工作完成后，按照设计及规范的要求进行钢筋的绑扎。此项施工时必须注意：当普通钢筋与下转盘球铰锚固螺栓发生冲突时，应适当移动普通钢筋。

⑤ 精确定位及调整：利用固定调整架及调整螺栓将下转盘球铰悬吊，调整中心位置，然后依靠固定调整螺杆上下转动调整标高。

⑥ 固定：精确定位及调整完成后，对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查；中心位置采用全站仪检查，标高采用精度0.01 mm的精密水准仪及钢铟尺多点复测，经检查合格后对其进行固定；竖向利用调整螺栓与钢骨架横梁之间拧紧固定，横向利用预埋在承台上的型钢进行固定。

4.2.2滑道的安装

图2　下转盘球铰安装示意图

在撑脚的下方(即下转盘顶面)设有0.95 m宽的滑道，滑道中心的直径为6.45 m，采用Q345qC钢材制作，厚度为24 mm，滑道钢板采取分节段拼装，在盘下利用调整螺栓调整固定，分节段浇注混凝土。转体时应保证撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。要求整个滑道面在同一水平面上，滑道骨架顶面角钢相对标高差≯5 mm，滑道顶面局部平整度≯0.5 mm，其相对高差不大于2 mm。

4.2.3球铰、聚四氟乙烯滑片的安装

上转盘球铰采用Q345qC钢材制作，直径为

3 700 mm，厚度为30 mm，单件重2.62 t(图3)。

下球铰表面布置552块φ60×20 mm和4块φ150×20 mm四氟乙烯滑板，其中φ60四氟乙烯滑片呈圆形均布下球铰表面，共12排，四氟乙烯滑片总面积为16 371 cm2。聚四氟乙烯片处于高压应力状态，平均计算压应力为48.4 MPa，其设计抗压强度为100 MPa。上下转盘间安装有φ260销轴，长度为1 250 mm，采用45号煅钢制作。

下球铰混凝土浇注完成后，将转动中心轴的销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰聚四氟乙烯滑片和上球铰的安装。四氟滑片应先进行等载预压，消除变形后方可安装。

根据聚四氟乙烯滑片的编号将其安放在相应的镶嵌孔内。聚四氟乙烯滑片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安装聚四氟乙烯滑片的孔内不得有任何杂物且需将球面吹干。聚四氟乙烯滑片安装完成后，保证其顶面位于同一球面上，误差≯1 mm。检查合格后，在球面上各聚四氟乙烯滑片间涂抹硅脂，使硅脂均匀充满聚四氟乙烯滑片之间的空间并略高于聚四氟乙烯滑片，保证其顶面有一层硅脂。四氟乙烯滑片中心需钻小孔以便装入时排出空气。整个安装过程应保持球面清洁，严禁将杂物带至球面上。将上球铰吊起，在其凸球面上涂抹一层硅脂，然后将上球铰对准销轴中心轻落至下球铰上，用倒链微调上球铰水平位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致，去除被挤出的多余硅脂，并用彩条布带将上下球铰边缘的缝隙密封，防止杂物进入球铰摩擦部分。

球铰安装的要点：保持球铰面不变形，保证球铰的光洁度，球铰范围内混凝土的振捣务必密实，防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦面。

图3　上转盘球铰安装示意图

4.2.4撑脚的安装

上盘撑脚为转体时支撑结构体平稳的保险腿，从转体时保险腿受力情况考虑，上转盘共设有8个撑脚，对称的两个保险腿之间的中心线应重合，每个撑脚均为φ600×16 mm的双圆柱形钢管，采用Q345qC钢材，撑脚由钢管混凝土组成，下设30 mm厚钢板，埋入上转盘混凝土内720 mm，下部外露876 mm，钢管内灌注C45微膨胀混凝土。撑脚在工厂整体制造后运进现场，上球铰安装就位时即安装撑脚，安装撑脚时确保撑脚与下滑道的间隙符合设计要求的11 mm。转体前，在滑道面内铺装不锈钢板，撑脚与滑道钢板间用钢楔塞紧(图4)。

4.2.5上转盘的安装

图4　撑脚安装示意图

上转盘是转体时的重要结构，在整个转体过程中处于一个多向、立体的受力状态，受力复杂，设计采用预应力结构。上盘边长10 m×8.5 m，高2 m，转台直径为7.5 m，高度为0.8 m，转台是球铰、撑脚与上盘相连部分，又是转体牵引力直接作用部位。上转盘内预埋牵引索固定端、采用P型锚具，同一对牵引索的锚固端应在同一直径线上并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致。每根索埋入混凝土内的长度不小于4 m，每根索的出口点也应对称于转盘中心。牵引索外露部分应圆顺地缠绕在上转盘周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上并做好保护措施。

待上转盘混凝土达到设计强度后，进行整个转体系统支承体系的转换，使转动体系支承于球铰上。施加转动力矩，使转盘沿球铰中心轴转动。检查球铰的运转是否正常，测定其摩擦系数和平整度，为转体施工提供依据。

若测出的摩擦系数较设计要求的出入较大，应立即分析原因并做出相应的处理。

4.2.6转体上盘预应力的施工

顺桥向和横桥向的预应力筋均采用17-φs15.2钢绞线，单端张拉；竖向预应力筋采用JL32高强度精轧螺纹粗钢筋，单端张拉。张拉完成后及时压浆封锚(图5)。

图5　上转盘预应力施工示意图

5桥梁转体及封盘

5.1桥梁转体

在转体上部结构施工完毕并完成控制系统和牵引系统的调试后，在铁路系统给定的天窗时间内分别进行试转和转体。

5.2转体后进行的球铰封盘

梁体转体就位后，在两端利用已架设好的临时支墩固定梁体以保证梁体的稳定性，立即用微胀混凝土填充上下承台间的空隙，即进行封盘施工。采用帮条焊焊接预埋基础和实体块中的钢筋，焊缝长度应满足规范要求。采用二次封盘，第一次先封上、下转盘间的混凝土，并在上转盘顶部预埋注浆钢管，待封盘混凝土凝固后用灌浆法填补因混凝土收缩留下的空隙，以保证墩身与上下盘间混凝土的整体性(图6)。

6结语