大跨连续梁转体施工

大跨连续梁转体施工
摘要:桥梁是为跨越障碍而设置的满足通行需要的构筑物。

当前越来越多新建桥梁不可避免地跨越既有高速公路、铁路、河道，跨度也越来越大。

当不能采用支架施工或架设时，转体施工能最大限度地减少对被交线的影响，降低施工风险，在工程实践中得到了越来越多的应用。

关键词：连续梁，转体施工
1前言
随着国家对基础建设的投入，新建的桥梁不可避免地会跨越既有公路、铁路等，以往上跨既有线施工，安全风险较大。

采用转体法施工只是在转体和中跨合龙段施工时跨越既有线，能极大限度地减小对既有线路的影响。

目前转体法施工已得到广泛的运用。

转体施工常见的有平转和竖转，竖转常用于地形复杂地区，常见的转体施工采用平转法施工。

根据转体球铰位置的不同，可以分为上转和下转，由于下转场地便于利用，实际应用较多，本文以下转为例介绍。

2转体施工的特点及原理
连续梁转体施工是改变以往跨越既有线施工方式，先平行于既有线施工，施工完成后实施转体。

只是在转体和合龙段施工跨越既有线，对既有线路的影响极大限度的减小。

转体的牵引动力系统为智能液压系统，能够实现多台千斤顶同步不间断匀速牵引结构旋转到位。

转体施工原理是在跨线桥梁施工的基础上，在承台上增加一个钢球铰做为转动和承载的核心，支撑腿和滑道做为防倾覆保险体系，将需横跨铁路、公路、河道的桥梁平行于原有道路施工，转体梁段施工完毕后将转体梁段精确平行转动至设计位置，然后进行合龙段施工工艺。

3施工工艺流程
①施工准备及场地准备→②被交线路基或河道堤岸防护施工→③转体桥主墩桩基（含防护桩）及防护桩冠梁施工→④主墩承台、上下转盘及墩身施工（本阶段施工包括上下球铰安装、转体体系现浇、上转盘三向预应力体系张拉，是本工程技术控制和施工的重点和难点）→⑤连续梁悬臂或支架现浇施工→⑥桥面系施工→⑦转体（梁体张拉完成后，上报铁路、公路、航道主管部门转体施工封锁要点计划，经审核批复后，要封锁点进行转体。

在要点前先进行试转，要点时一次转体就位）→⑧合龙段施工→⑨封闭转体部分，成桥。

4施工方法
4.1上下承台转动体系的施工
转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。

转体下转盘是支撑转体结构全部重量的基础。

上转盘附着在下转盘上安装，浇注上转盘混凝土，完成上转盘施工。

图1转体结构平面及结构剖面示意图
4.2滑道、下球铰的制作、安装及砼的浇筑
4.2.1球铰安装精度要点：⑴球铰安装顶口务必水平，其顶面任意两点高差不大于1mm；⑵球铰转动中心务必位于设计位置，其误差顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm。

4.2.2 下承台施工步骤：⑴绑扎承台底和侧面四周钢筋，预埋滑道和球铰下的竖向钢筋，进行第一层混凝土。

⑵安装下滑道骨架和下球铰骨架。

⑶绑扎预留槽两侧钢筋、球铰骨架内钢筋、千斤顶反力座预埋钢筋，安装预留槽模板，球铰销轴预留孔模板；同时绑扎牵引反力座承台部分钢筋。

⑷吊装下球铰，利用螺丝
调整平面位置和高程；吊出滑道钢板，绑扎滑道钢板下钢筋，再吊装回滑道钢板。

⑸第二次浇筑预留槽混凝土（下滑道钢板下部和下球铰预留槽），浇注千斤顶反
力座和转体牵引反力座混凝土。

图2滑道、下球铰安装固定及砼浇筑
4.3上下承台临时固结
上下承台临时固结主要是在为了抵消墩身梁部不平衡弯矩造成的对下球铰的
偏压而采取的一种辅助措施。

上下承台临时固结可采用在上下承台埋设工字钢的
方式。

上球铰的安装：下承台砼浇筑完成形成强度后，即可进行上球铰的安装，安
装分如下几个步骤：⑴转动中心轴的安装：下球铰混凝土灌注完成后，将转动中
心轴放入下转盘预埋套筒中。

⑵聚四氟乙烯滑动片的安装。

根据聚四氟乙烯滑动
片的编号将滑动片安放在相应的镶嵌孔内，在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙
烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑动片之间的空间，并略高于滑动片顶面，
保证滑动片顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。

⑶上球铰的吊装⑷支撑腿的安装
上盘撑脚即为转体时支撑结构转体平稳的保险腿。

每个上转盘对撑设计撑脚，管内灌注C50微膨胀混凝土。

图3转动中心轴、聚四氟乙烯滑动片的安装、上球铰的吊装及撑脚安装
4.4上下转盘临时固定措施
为确保上部结构施工时转盘、球铰结构不发生转动，一是用钢楔（钢楔可用
厚度2cm的钢板加工，做成10度的斜面，用角钢焊接便于抽出）将钢管混凝土
撑脚与环道之间塞死；同时在上承台与下承台之间设置临时砂箱支墩。

4.5牵引体系施工
转体牵引力体系由牵引力系统、牵引索、反力架、锚固构件组成。

转体的牵引动力系统为智能液压系统,液压泵站及连续千斤顶通过高压油管和电缆连接组成。

转盘设置有二束牵引索，牵引索的一端设锚，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内；预留的长度要考虑4m的工作长度。

牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入下部承台内。

图4转体牵引体系
4.6上转盘混凝土施工
上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态。

转台内预埋转体牵引索，牵引索的预埋段采用P型锚具。

每根索埋入转盘长度大于3m，每根索的出口点对称于转盘中心。

上盘撑脚安装好后，立模，绑扎钢筋，安装预应力筋及管道，预埋转体牵引索，浇筑混凝土、张拉预应力筋。

上承台施工完成后，在上承台上搭设支架施工主墩墩身。

墩身完成后采用支架立模浇筑0#块并与墩身固结，满足最大不平衡力矩、竖向支反力。

墩顶临时固结设置在桥墩上，向上全部埋入中隔板内。

可采用精扎螺纹钢筋预拉固结。

顺既有线或河道方向采用挂篮悬臂对称浇筑或支架现浇转体部分的梁体。

节段采用挂篮悬臂浇筑施工时，每组挂篮节段施工要对称浇筑，注意最大不
平衡重量。

4.7转体施工
⑴ 转体的基本原理：转体的基本原理是连续梁梁体通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球绞间的四氟乙烯传递至下球铰和承台，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力距，使
桥体转动到位。

⑵称重：根据梁体特点，委托具有资质第三方进行称重。

称重原理是以球铰
为矩心，顺、反时针力矩之和为零，使转动体系能平衡转动，当结构本身力矩不
能平衡时，需加配重使之平衡。

即：
M
左一M
右
= M
配
式中：M
左
—左侧悬臂段的自重对铰心的力矩；
M
右
—右侧悬臂段的自重对铰心的力矩；
M
配
—配重对铰心的力矩。

每台千斤顶需要的顶力预计：设计静摩阻力矩/（2×施加顶力距转体中心线距离）
图5称重示意图
称重步骤：①在选定断面处安装位移传感器和千斤顶；②调整千斤顶，使所有顶升千斤处于设定的初始顶压状态，记录此时的力值；③千斤顶逐级加力，纪录位移传感器的微小位移，直到位移出现突变；④绘制出P-Δ曲线；⑤重复以
上试验；⑥对转体梁共进行2次上述顶升试验；⑦确定不平衡力矩、摩阻系数、
偏心距；⑧确定配重重量、位置及新偏心距。

⑨出具供转体桥跨越的被交线有关
部门审批用的转体梁称重试验报告。

配重：转体梁在静力状态保持平衡，即通过配重，使转体梁的重心线通过球
铰竖轴线。

优点是配重量小，启动所需牵引力相对较小。

配重可按相关公式计算。

⑶转体结构的索引力及转体时间的计算
①动力储备系数的计算
摩擦力计算公式为F=W×μ
启动时最大牵引力：T=2/3×（R·W·μ静）/D；
转动时最大牵引力：T=2/3×（R·W·μ动）/D。

其中：R—球铰平面半径；
W—转体总重量；
D—转台直径；
μ—球铰摩擦系数，μ静/μ动；
②钢绞线安全系数需﹥4.0
③转体时间计算
转体总弧长=(转体角度×3.14/180)×箱梁辐射最大半径。

理论转体时间=转体总弧长/理论转体最大设计角速度
⑷转体前准备工作：①将设备安装和试运行→②安装牵引索→③梁体精确就
位的准备工作
A.转提前做一张转体刻度表，贴在上转盘上，并制作指针，方便读数。

刻度盘分两个区，分别为转动区、点动区。

图6转体刻度表
B.在梁端梁体分中位置准确的贴上刻度标，作为标尺，并在和转体梁边墩相近的墩顶架设仪器，并调好梁体精确就位时的坐标角度，在转体即将就位时随时观测，并及时和总指挥联系，防止超转。

⑸试转体
试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。

如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后，方可继续试转。

控制采取点动式操作，测量组测量不同点动对应的悬臂端所转动水平弧线距离的数据，为转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。

试转以梁部不超过既有线设备外2m的限界定为2°。

⑹正式转体①试转结束，分析采集的各项数据，即可进行正式转体→②设备运行过程中，左右幅梁端每转过5°，向指挥长汇报一次，在距终点2m以内，每转过1m向指挥长汇报一次，在距终点40cm以内，每转过5cm向指挥长汇报一次→③转体到位后约束固定，利用临时墩墩顶上设置的千斤顶，精确地调整梁体端部标高，并采取措施抄垫。

转体结构精确就位后，即对结构进行约束固定。

⑺合龙段施工和体系转换
转体桥是将墩顶部分与墩柱一起浇筑，转体后合龙成桥的。

连续梁设置中跨合龙段、边跨合龙段，合龙顺序为先边跨后中跨。

边跨合龙段砼浇筑完成，拆除0#块的临时固结，结构由单独的T构状态转换成稳定结构体系，完成结构的第一
次体系转换；然后，进行中跨合龙段的施工，完成由稳定结构体系向连续体系的
第二次结构转换。

5工程实例
新建铁路客运专线蚂蚁河1号特大桥位于尚志市马延乡南侧4.5km，主要为
跨越蚂蚁河、既有滨满铁路、绥满公路（G301国道）、马延干渠及固安干渠而设。

蚂蚁河1特大桥与既有滨绥铁路营业线交越，相交处营业线上、下行里程分别为BSK154+270.61、BSYK154+266.45，哈牡客专里程分别为DK154+367.5、
DK154+373.5；交角分别为45°47′00″及46°04′00″；该段连续梁位于
R=4500m的圆曲线及缓和曲线上，跨度为（45+70+45）m，全长161.5 m，采用挂
篮悬臂施工。

图7转体前后对比照片
转体结构长68m，转角
45°47′，62#墩和63#墩转体重量均为5400t。

采用平转法施工。

该类转体在施工中通过各方共同努力下，于2016年11月15日完成了整座
转体的施工。

对后续设计和施工的跨公路、铁路、水路等转体梁有很好的借鉴意义，市场前景广阔极具使用价值。

参考文献：
[1]董琴亮. 跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术[J]. 中外公路, 2014, 034(004):143-147.
[2]王振东. 客运专线预应力混凝土大跨连续梁转体施工监控[J]. 铁道建筑, 2012(07):26-29.。