T 形刚构桥转体施工关键技术

2021-01-06彭志川

河南建材 2021年1期

关键词：聚四氟乙烯转体黄油

彭志川

中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司（116033）

0 概述

由于桥梁施工场地、施工条件的限制，无法满足桥梁直接原位施工要求，从而在临近位置采用预制拼装或现浇施工工艺进行桥梁施工并预装转动装置，待转体桥梁施工完毕后，选择合适时机进行转体、合龙工作，从而达到缩短工期并减小对既有设施影响的目的[1]。

1 工程概况

蕲春至太湖高速公路与京九铁路交叉夹角为78.59°。该桥全长 94.0 m，桥面宽 28.2 m，底板宽20.2 m；上部结构采用单箱四室箱形截面，T 构中间支点处梁高5.0 m，边支点梁高 2.5 m，梁底线形采用抛物线曲线变化；T 构中墩采用墩梁固结，矩形截面；墩纵、横向平面尺寸为 4.0 m×12.0 m。

2 施工流程

T 形刚构桥平转法转体施工流程主要包括:下承台第一层混凝土浇筑→滑道及球铰骨架安装→下承台第二层混凝土浇筑→安装滑道、下球铰→浇筑预留槽→安装四氟乙烯滑板、销轴→涂黄油、四氟粉，安装上球铰→反力座、撑脚安装→上转盘施工→承台临时锁定→浇筑墩身及转体梁段→解除转盘临时锁定→牵引系统安装、调试→梁体称重及配重→试转体→正式转体→封固转盘，完成转体[2]。

3 转体施工关键技术

桥梁转体系统主要包括转动系统、牵引系统及平衡系统等。其中，转动系统对整个桥梁转体的成败起到了决定性的作用，因此对转动系统的加工精度及施工质量提出了更高的要求[3]。牵引系统主要由动力系统和牵引索、反力支架以及锚固结构等部分组成。牵引系统需要通过详细的计算分析来确定各部分结构的设备型号和安装位置等，从而保证经济、高效地完成牵引转动工作。平衡系统主要用来测量梁体重量并根据测量结果对结构进行合理配重，消除转体结构两端的不平衡力，保证转体过程安全[4]。在转体施工过程中，对整个结构关键部位的应力及变形进行实时监测是保证结构安全必不可少的重要工作，同时该监测数据也可以为后续施工方案的制订提供参考依据。

3.1 球铰施工

3.1.1 下球铰施工

下球铰是整个转体结构的基础，其安装精度以及施工质量直接影响整个上部结构的质量。安装下球铰时，采用提高球铰定位骨架安装精度的方法，减少下球铰安装定位过程中位置调整的工作量。施工中采用测微器调节定位骨架顶面的相对高差，一般要求将球铰骨架顶面相对高差控制在5 mm 以内[5]，本项目将顶面相对高差控制要求提高至2 mm，中心偏差不大于1 mm，以保证整体施工质量。定位骨架与预埋件之间焊接牢固，避免在混凝土浇筑、振捣过程中骨架产生偏移，影响后续球铰安装精度。定位骨架安装完毕并经检查验收合格后方可对第二层混凝土进行浇筑。

下球铰安装过程中，要始终保证起吊过程安全平稳，待球铰位置调整准确后再缓慢下放球铰。施工过程中要避免其他结构与球铰发生碰撞，尤其要保护球铰上表面，不可有任何划伤、磕碰发生。球铰安装就位后应及时对其高程和位置进行复测。采用十字线对中法对下球铰进行定位安装，安装位置调整时首先采用普通水准仪进行初步定位，初步定位完成后采用精密水准仪进行精确定位，保证球铰顶面各部分相对高差控制在1 mm 以内，最后对调整螺栓进行固定。

3.1.2 上球铰施工

上球铰施工之前，应清除上、下球铰球面和中心销轴表面杂物及水分，部分锈蚀严重位置可进行打磨。杂物清理完成后将整个球面吹干。球铰表面清理完成后要在下球铰球面上安装聚四氟乙烯滑动片。聚四氟乙烯滑动片在工厂内加工并完成与球铰的安装调试后进行准确编号，然后运至现场进行安装；安装过程中要保持对号入座，不可随意调换滑片位置。安装就位的滑片应保证在同一球面之内，各部分相对高差控制在1 mm 之内。聚四氟乙烯滑动片之间的空隙应用聚四氟乙烯粉黄油填充满，填充时保证聚四氟乙烯粉黄油略高于滑片顶部，从而使聚四氟乙烯滑动片顶部有一层黄油，减小转动摩擦力[6]。聚四氟乙烯粉黄油按照黄油∶聚四氟乙烯粉=120∶1 的重量比进行拌和。安装过程中严格保证上下球面清洁，聚四氟乙烯粉黄油填充完毕后，尽快安装上球铰，避免污染。

安装前，在中心销轴套管内注入黄油，然后插入定位销轴，并调整销轴垂直度和周围间隙。上球铰起吊套入销轴后，采用倒链对其位置进行微调，保证球铰水平与垂直方向定位准确。上球铰定位完成后，利用牵引设备将其转动，使填充的多余的聚四氟乙烯粉黄油溢出。施工完成后，在上下球铰之间填充足量黄油，并在外侧缠绕足够的土工布，避免后续施工过程中杂物侵入其中。

3.2 滑道施工控制

滑道的平整程度直接影响转体过程中顶推力的大小。施工过程中，在滑道外侧架设水准仪，通过调整滑道螺栓的位置，将滑道顶面高程相对误差控制在0.5 mm 以内。同时应避免在转体前进方向上出现正误差，导致顶推受阻[7]。

为保证拆除支架后撑脚与滑道不被挤压紧密，转体前用砂箱进行临时支撑，砂箱布置在撑脚之间，共设置8 个砂箱（高1.5 m，外径为600 mm，内径为428 mm），砂箱内设石英砂，石英砂用水洗干净并烘干后方可使用，砂箱在使用前预压密实。

3.3 梁体称重与配重

转动球铰是承担整个转体桥梁重量的关键受力构件，其摩擦系数的大小直接决定了桥梁转体过程中所需要的牵引力的大小。一般情况下，由于球铰制作、安装过程中会产生一定的误差，且在施工过程中梁体两端的质量分布可能存在一定的差异，导致主墩两侧梁体质量及刚度无法达到平衡，从而产生一定的不平衡力矩，引起牵引力的变化，会影响转体施工的安全性。因此，为了使桥梁转体施工安全、平稳进行，有必要在转体前对梁体进行称重并进行合理配重，从而增加结构稳定性、保证转体平顺。

3.3.1 千斤顶布置

本工程桥梁转体重量为10 000 t，球铰转动平面半径为1.75 m，撑脚中心线半径为3.95 m，转台半径为4.5 m，静摩阻系数按0.1 考虑。将千斤顶布置在纵桥向/横桥向距墩中心3.95 m 处（纵横方向与撑脚中心线重合），此时所需千斤顶顶升力为:0.1×10 000×1.75/3.95=443 t。考虑到千斤顶的安全性及结构偏载效应，需要预留一定的富余量，拟安置2台400 t 千斤顶进行称重试验。

3.3.2 位移传感器布置

在千斤顶对应的撑脚处设置千分表及位移传感器，位置在撑脚、千斤顶中心线上。称重开始之前需要对千斤顶进行预加载，从而保证千斤顶处于初始顶压状态，记录好千分表和压力传感器的初始读数。对千斤顶进行逐级加载，加载过程中及时监控压力传感器及千分表的读数，当位移产生突变时停止加载。加载结束后根据记录的数据绘制P-Δ 曲线，以此确定临界力大小。单侧加载完成后，将加载设备转移至桥梁另一侧，按照上述过程重复加载。根据两侧的加载结果，计算桥梁整体不平衡力矩、摩阻系数、偏心距等参数。按照实测结果，确定配重大小及位置。

3.4 转体施工

3.4.1 试转体

正式进行转体施工之前要对结构进行试转体，从而检查、测试泵站电源、液压和牵引系统等部分是否可以正常工作；同时要测试在启动、转动、停止转动及重启和点动状态下牵引系统的牵引力、转动速度等数据。检查设备运转状态，为正式转体提供控制参数，保证施工顺利、安全。试转时通常以桥梁整体转动5°为控制目标。

桥梁试转体操作要点主要包括以下几个方面:①开启泵站，通过主控台控制千斤顶同步加载，进行桥梁整体试转；②钢绞线预紧。利用千斤顶按照两侧对称加载的方法给所有钢绞线施加5～10 kN 的预紧力；③试转时要密切关注转动速度，要密切监测单位时间内桥梁转动的角度及桥梁悬臂端所转过的弦线距离；④试转时要对点动方式进行精确监控，准确测量出每次点动时桥梁的转动角度及悬臂端所转过的弦线距离，为桥梁整体初步就位后采用点动方式进行精确调整提供数据参考；⑤试转时要实时监测桥梁结构关键位置应力是否安全，有无裂缝产生。出现异常时立即停止转动，分析原因并采取一定的措施后继续；⑥试转成功后用楔块在撑脚之间打紧，同时在上下转盘间焊接一定数量的固定钢筋，保证整体结构的稳定性；正式转体之前割除固定钢筋。

3.4.2 正式转体

正式转体时要保证在指挥员指挥下两台牵引设备同步启动。

转体时采用两台相同型号的液压设备，按照校验报告精确控制两台设备的油压，转体过程中要实时监测两个转盘的转动角度，保证两侧转速相同。

1）横桥向精调。利用横桥向放置的400 t 千斤顶进行横向精调。顶升至横桥向标高就位，利用钢楔在撑脚位置将其固定。

2）纵桥向精调。纵桥向精调方法与横桥向相同，利用纵桥向放置的400 t 千斤调整即可。

3）重复上述操作过程，检测桥梁线形及标高是否满足精度要求。达到目标位置后，利用钢楔将其他撑脚锁定，精调完成。精调时应保证顶升力始终控制在安全限值之内，同时为了避免局部应力集中，需在千斤顶顶面及上承台底面之间设置工字钢垫梁。

4）锁定及封铰。精确调整到位后，在撑脚处插入钢楔将撑脚锁定，并将滑道与撑脚之间焊接牢固。临时锁定后，快速调直并焊接连接钢筋；然后架设模板并及时浇筑封固混凝土，永久锁定转盘。