铁路T 构连续梁转体桥施工关键技术

李良钊

(中铁二十四局集团有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概况

阳泉至大寨铁路桃河大桥为单线铁路桥，跨越桃河、石太上下行线，其中5 号桥墩采用T 构连续梁转体箱梁结构，跨度为(56+56)m，边支座中心线至梁端0.70m，一联全长112.0m，全桥长350.81m。转体结构总重量4800 吨，转台直径7.6 米，球铰直径4.2 米，连续梁悬臂长度52.5 米，转体角度为顺时针方向旋转69°。

2 转体转动系绞施工

转体转动系统球绞及滑道施工是其中关键的工序，只有做好了转动系统的球绞及滑道精度定位及安装质量，才能够保证了球铰转动系统在转体过程中保持平稳转动。

2.1 下转盘及板滑道安装

2.1.1 定位测量：建立独立的平面高程控制点，精确对承台轴线及六角定位，并确定球铰及滑道型钢支架的位置。

2.1.2 下转盘下部支架预埋件施工：下承台浇筑第一次部分钢筋混凝土施工位置，低于球铰滑道型钢支架底部5cm 左右，并在指定位置预埋球铰钢支架定位预埋角铁(见图1)。

图1 下承台第一次浇筑混凝土位置(单位cm)

2.1.3 下球铰安装：下球铰及骨架吊装到位后,对其使用普通水平仪然后用精密电子水准仪整调水平,使其球铰面各点相对误差≯1mm，把调整螺栓固定死。

2.1.4 滑道钢板安装：钢板滑道和定位骨架，由厂家分别按8 块1／8 圆弧块分块定制，运送到工地再分块进行吊装到位后，对钢板滑道在精准定位，利用千斤顶调整支架高程，再用电子水准仪复核达到设计标高，保证顶部局部水平误差不大于1mm，把8 块钢板滑道焊接拼装到位，然后再把支架与预留钢筋进行固结焊接[1]。

2.1.5 下转盘上部部分施工：下转盘盘下结构复杂，为了保证下转盘混凝土的密实性，混凝土浇筑前泵送砼配比请监理工程师审批；浇筑时分层浇筑，每层在30cm-40cm 左右，下承台第二次浇筑混凝土面最终高度位置，要低于下球铰面及滑道钢板面1.5cm左右。下球铰在加工时留有8 个孔，作为排气孔和振捣孔，当混凝土浇筑到位，在排气孔和振捣孔内捣固密实，到混凝土周边有气泡冒出且捣固不下沉为止(见图2)。

图2 下承台第二次浇筑混凝土位置(单位cm)

2.2 上转盘安装

2.2.1 下转盘及滑道安装后，先将下球绞顶面杂物清理干净并用高压气枪将球面吹干。将直径7cm 定位钢销轴插入下球铰中间预留孔中，其误差：顺桥向±1mm。横桥向±1.5mm；四氟乙烯片安装由内到外按编号安放在下转盘凹球面预留孔内，其位于顶面同一球面上，误差≯0.2mm。合格后，在下球铰面及滑动片之间上人工均匀抹涂黄油四氟乙烯粉，并略高于滑动片使滑动片面有一层黄油[2]。

2.2.2 下球铰滑道安装完成后进行第二次浇筑混凝土，浇筑完成达到强度后安装上球铰，调试完成后进行人工试转上下球铰，沿顺时针方向及逆时针方向各转3 圈以上，使球铰面接触完全黄油挤压分布均匀，把球铰边缘油清理干净后，再用胶带把上下球铰缝隙密封，防止杂物进入内。

2.3 撑脚及沙箱安装

2.3.1 撑脚安装在钢板滑道位置，撑脚是支撑保险腿，撑脚转体时在滑道上滑动，保证转动平稳的。撑脚在工厂定制造，在上球铰安装就位时同时进行撑脚安装[3]。

2.3.2 砂箱设在每两组撑脚之间，主要作用是支撑上下转盘重量并在转体前进行临时固结稳定。砂箱安装前对砂箱石内填充英砂预压密实，在后期浇筑转体结构承重时，保证砂箱沉降不发生较大变化[2]。

3 T 构连续梁转体桥线形及内应力控制技术

3.1 梁体监控原则及方法

3.1.1 监控原则：(1)受力要求：包括受力结构截面的应力或内力符合设计要求；(2)线形要求：包括顺桥向平面曲线及主梁的梁顶标高符合设计要求；(3)稳定要求：稳定要求指的是转体结构在浇筑及转体过程当中不能发生倾覆。

3.1.2 监控方法：单T 构转体施工过程中的监控内容较多，单主要的是线形及应力测量。在线形与内力两项内容中以线形监控为主，应力监控为辅。应力监控它用以防止结构应力超限，从而保证桥梁施工的安全；而线形是可以通过参数的优化重新计算并能进行预测调整进而无限逼近设计线形的。因此，T 构转体施工监控的核心内容是线形监控。

3.2 监控主要工作内容

3.2.1 理论分析：是对施工各个阶段的变形和内力，在材料的荷载、参数、边界条件下预测分析，研究分析的主要对象是主梁和转体结构部分，以求得各施工阶段相关截面的应力和变形值。值得注意的是，由于悬臂结构的施工误差容易累积，在理论分析时必须引入参数识别技术，依据结构的实际参数进行准确分析。

3.2.2 施工监测：施工监测是施工的重要组成部分。本桥施工过程中的监测工作主要包括：施工监控控制网的建立和复测；结构线形监测，如主梁施工中的标高及轴线偏位、转体过程中的主梁刚体偏移等；基础沉降监测；应力监测，主要是主梁控制截面的应力；温度监测，含大气及典型混凝土断面的温度监测；预应力摩阻损失测试，含锚头、喇叭口以及孔道摩阻损失测试；转体称重测试；混凝土强度、弹性模量、钢材性能等等。

3.2.3 施工控制：施工控制遵循以线形调控为主，应力调控为辅的原则。其目的就是调整理论计算和测试结果之间的误差，使结构的内力和线形符合设计要求，它包括以下几个方面的内容：(1)误差分析；(2)设计参数识别和结构计算。(3)预告下节段主梁标高定位；(4)确定竣工标高；(5)防止超转，这主要靠转体过程中的牵引设备控制及限位装置作用[6]。

4 转体不平衡力测试称重及配重

4.1 称重项目：(1)转体的横桥、纵桥方向不平衡力矩；(2)转体的横桥、纵桥方向偏心距；(3)转体球铰的摩擦系数及摩阻力矩；(4)进行转体结构的配重工作。

4.2 测点布置及设备：(1) 测点布置在梁的上承台底面的千斤顶和位移传感器，实施梁的不平衡力矩测试。(2)测试设备450 吨油压千斤顶、油泵、配套油表4 套，量程50mm 的百分表及支架共4 个。

4.3 实验结果及配重：根据4 个百分表读数(设置位置于上转盘下方)，连续梁转体的撑脚都不触碰滑道，横向、纵向转动力矩均小于摩阻力矩。因此，实验采用“转动体不平衡力矩小于转动体球铰摩阻力矩”的方式进行，得到称重过程中的纵、横向荷载-位移记录表格及由此得到的位移增量／荷载梯度值和称重过程中的纵、横向荷载-位移曲线，得到的数据全面反映了称重期间对应的转体不平衡力矩及突变点荷载、摩阻系数、摩阻力矩、平衡转体以及偏心值、平衡转体所需配重位置及配重重量指标。

5 转体转体水平转动牵引技术

转体施工分试转及正式转体两步进行，转体角度69°，其中试转约5°正式转体约64°，提前计算好转体施工基本数据(见表1)。

表1 转体施工基本数据表

5.1 施工监测

5.1.1 监测项目及范围

本工程监测范围，转体桥墩滑道沉降、位移、连续梁端沉降。监测仪器：滑道沉降滑道位移：全站仪、精密水准仪，续梁挠度：精密水准仪。

5.1.2 监测方法

(1)滑道沉降及位移沉降，测点布置滑道四周，间距为5米，测点的布置宜采用粘贴反光片的方法，采用全站仪、精密水准仪监测，监测时间为转体全过程监测。(2)连续梁挠度监测，在连续梁两端观测，每个梁端设置3 个测点，采用精密水准仪对转体全过程监测。

5.1.3 监测预警值

当其中一项达到预警值时放慢转体速度并进行连续监测，如继续增大至报警值，停止转体，立即采取补救措施，并经设计、监理、建设、运输及铁路相关部门分析和认定后实施(见表2)。

表2 监测预警值表

5.2 转体试转施工

5.2.1 现场准备：布置好测量观测点、关键受力部位的观测点并进行初始观测；在上转盘、下转盘侧壁上用油漆做好桥梁纵横轴线标记，作为转体就位控制依据之一；作好转体主要受力构件的裂纹、变形、位移状况等监测标志，并进行初始观测及记录;清理滑道,解除撑脚约束,将滑道与撑脚间石英砂底层冲洗干净，并在撑脚走板与滑道间隙中抄垫四氟乙烯滑动块，并涂抹黄油四氟粉;墩身施工完成后拆除上转盘底模，但保留上转盘硬支撑不拆除;待滑道撑脚解除约束后上转盘约束解除，即排出上转盘硬支撑砂箱中砂以降落砂箱顶标高，从而使上转盘脱空。

5.2.2 转盘刻度条安装：根据转台角度和直径换算转盘转动长度，每1 度在转盘上为6.63cm，将制作好的刻度条钉在转盘上，指针安可固定在转盘外预埋钢筋上。

5.2.3 测量定位及梁顶标高的确定：在封锁之前，施工场内所有的定位桩，全部经测量核准确定，在转体桥两端的梁中线用划线及竖向钢筋并用红白反光贴分别标识清楚，技术人员在施工现场将施工现场将测量仪器架设完毕；施工作业人员根据点前划分的施工任务，带齐施工所需工具设备到达施工现场的指定位置待命。

5.2.4 试转施工前项目部组织下召开施工准备会，明确各施工点的施工内容、影响范围、相互有无干扰及协调配合等问题。

5.2.5 连续梁试转体施工流程:驻站防护现场防护到位→施工开始→邻近既有线施工防护设置→施工令下达→设备启动→正式转体试验→点动操作试验→检测各部位情况→总结处理试转数据为正式转体做准备。

5.2.6 施工开始，现场指挥下达施工令，首先进行设备启动试验，启动成功后记录初始转动位置，计划时间10 分钟。

5.2.7 启动后开始试转，平转过程匀速转动，试转转动角度为5°左右，转体梁端线速度为0.916 米/分钟,测量人员配合确认试转后梁端平转弧长。试转完成记录好相关数据，本工序计划时间20 分钟。

5.2.8 点动操作试验，进行10 秒、5 秒、2 秒、1 秒各档点动操作采集记录数据。每点动一下，测量转盘移动数据、梁端转动弧线距离、转盘转动角度一次，反复循环，共采集4 组数据，每组数据各3 次。计划点动操作试验时间20 分钟；在试转中，对转盘环道及T 构连续梁两端高程用全站仪观察和监测[4]。

5.3 正式转体施工

5.3.1 正式转体应重复施工开始，现场指挥下达施工令前准备工作。

5.3.2 连续梁正式转体封锁施工流程:驻站防护现场防护到位→封锁开始→既有线封锁防护设置→封锁施工令下达→千斤顶启动→正式转体→点动操作→测量梁端位置精确定位→检测各部位情况→固定转盘→开通线路。

5.3.3 封锁施工开始，现场指挥下达封锁施工令，操作人员启动千斤顶调试至正常运转状态，计划时间5 分钟。

5.3.4 启动后开始正式转体，平转过程匀速转动，平转基本到位，到距设计位置约2m(约2°)处停止转动，待核对确定两端桥墩及桥上测量人员准备到位后，降低平转速度继续转动距设计位置1.0m(约1°)处，采取点动操作。转动过程中，梁端每转过5m(5°)，向现场负责人汇报一次，在距终点5m 到2.0m，每转1m(1°)汇报一次，在距终点2.0m 到1.0 米之间，每转过0.1m(0.1°)汇报一次[5]。

5.3.5 点动操作，在终点1.0m 处停转，测量轴线，根据剩余转动距离差值，精确点动控制定位，每次点动档位移动行程不能大于剩余转动距离的0.5 倍，以防止超转。此时，系统“暂停”，改由“手动”为点动操作，点动档选择不超过剩余梁端转动弧线距离的50%行程档点，每点动一次测量人员测量一次。直至精确就位。

5.4 转体定位及控制措施

5.4.1 转体转动就位后，利用千斤顶，精确地调整梁体端部标高，并将上下转盘用型钢抄死；撑脚间可打入钢楔并焊接死，防止转体结构摆动[4]。

5.4.2 转体后梁端高程超限应对措施：在箱梁转体就位后,如果梁端高程超限时,在超高的梁段安装临时水箱配重来调整超高端的高度达到设计高程。

结束语

铁路T 构连续梁转体桥施工，做好转体转动系统球绞与滑道精确定位，T 构连续梁转体桥线形及内应力控制，转体不平衡力测试称重及配重，转体水平转动牵引等是最重要的关键性施工技术，决定转体施工质量及转体转动成败。施工中我们对以上关键性施工，对施工过程采取严格地控制措施，顺利地完成了铁路T 构连续梁转体桥施工任务。铁路T构连续梁转体桥施工成功实践的应用，为今后类似工程提供借鉴与参考。