CN101818482A - 一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法 - Google Patents

一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法 Download PDF

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梁安军
李帅
郭强
岳志华
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Abstract

本发明涉及一种桥梁施工方法,具体为一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法,解决现有转体桥梁施工存在工艺复杂、施工不便以及对施工场地要求高等问题,具体步骤包括,转盘球铰加工;下承台施工及下球铰、环道安装,下承台砼分三个阶段浇注;上承台施工及上球铰、撑脚钢筒安装;当上承台与下承台在转盘球铰的作用下转体到位后,浇注上、下承台之间的后封砼。可以将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业,既可适用于直线桥,也可适用于曲线桥,施工安全可靠、操作简便、实施快速、降低造价,与传统施工方法相比,缩短了施工工期,节约了部分大型施工机械和人力,从而大大节约了施工成本。

Description

一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种桥梁施工方法,具体为一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥 梁施工的方法。
背景技术
[0002] 目前,公路、铁路转体桥梁大多采用传统施工方法,比如一般直接在线路方向进行 满堂支架法、挂篮法施工等,在实际施工中存在以下问题:
[0003] (1)施工所需的机具设备多、工艺复杂、操作危险;
[0004] (2)施工不便,干扰大;
[0005] (3) 一般不能克服在高山峡谷、水深流急或经常通航的河道上架设大跨度构造物 的困难,尤其是对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥,其劣势更加明显,因 为其需要宽阔、平整的施工现场;
[0006] (4)施工速度慢、造价高。
[0007] 随着本领域技术的不断发展,人们利用转盘球铰进行转体桥梁施工,球铰既是转 动中心,又承受结构的全部重力,但是目前的这种施工方法对于直线桥转体施工,精度要求 不高,当用于曲线桥转体施工时,由于偏心距的存在,使得整个结构不稳定,强度较差,而且 在结构合拢和体系转换时,存在偏差,影响了施工质量。
发明内容
[0008] 本发明为了解决现有转体桥梁施工存在工艺复杂、施工不便以及对施工场地要求 高等问题,提供一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法。
[0009] 本发明是采用如下技术方案实现的:一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁 施工的方法,包括以下步骤:
[0010] 一、转盘球铰加工;
[0011] 二、下承台施工及下球铰、环道安装,下承台砼分三个阶段浇注,具体施工过程 为:
[0012] A、第一次承台砼浇注及定位件预埋:首次浇注下承台砼并预留下球铰下方的铰下 砼及环道滑板下方的环道下砼;利用下承台钢筋安装环道定位钢支架、下球铰定位钢支架, 定位钢支架安装到位,焊接固定于下承台钢筋;支立环道、下球铰下方铰下砼的隔离模板; B、下球铰安装及铰下砼浇注:利用已埋置并固定于已浇注承台砼内的下球铰定位钢支架, 安装固定下球铰;下球铰安装并检测无误后,浇注铰下砼;C、环道滑板安装及环道下砼浇 注:环道滑板由20mm厚钢板、5mm厚不锈钢板和5mm厚四氟板贴面组成;利用已浇注于承台 砼中的环道定位钢支架精确定位环道滑板,并利用调节螺栓调整顶面标高、平整度,其安装 平整度要求不超过lmm/2m,标高偏差不超过士 Imm ;环道滑板安装好后,浇注环道下砼;D、 在铰下砼及环道下砼施工的同时,浇注牵引支座砼、保险脚砼;
[0013] 三、上承台施工及上球铰、撑脚钢筒安装,具体施工过程为:[0014] Α、上球铰安装:将黄油与四氟粉按重量比120 : 1的比例配制好后,在中心销轴套管中放入上述黄油四氟粉,然后将中心销轴轻放到套管中;在下球铰凹球面上按照顺序由 内到外安装聚四氟乙烯滑板;聚四氟乙烯滑板安装完毕后,用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯 滑板之间的间隙,使黄油四氟粉面与聚四氟乙烯滑板面相平;将上球铰的两段销轴套管接 好,用螺栓固定牢固;在上球铰凸球面上抹涂一层黄油四氟粉,然后将上球铰对准中心销轴 轻落至下球铰上,微调上球铰位置,使之水平并与下球铰外圈间隙一致;B、上承台模板支设 及钢筋安装:采用砂胎结合砖模+竹胶板作为底模,底模铺设好后,安装上承台钢筋;C、撑 脚钢筒安装:上承台钢筋安装前,在下承台的环道滑板上间隔安装撑脚钢筒,撑脚钢筒钢筒 内填充微膨胀砼;D、牵引索钢绞线预埋:上承台底层钢筋安装完成后,定位安装牵引索钢 绞线,钢绞线在上承台砼内采用P型锚具锚固,锚固长度不小于3. 3m ;Ε、上承台砼浇注:上 承台浇注前,准确预埋墩身钢筋;承台砼采用纤维砼,浇注顺序由周边向中心,平面分层浇 注高度30cm至Ij 50cm ;
[0015] 四、当上承台与下承台在转盘球铰的作用下转体到位后,浇注上、下承台之间的后 封砼。
[0016] 上述转盘球铰的具体结构是本领域普通技术人员所熟知的。
[0017] 与现有技术相比,本发明所述的桥梁转体施工方法,可以将在障碍上空的作业转 化为岸上或近地面的作业,既可适用于直线桥,也可适用于曲线桥,施工安全可靠、操作简 便、实施快速、降低造价,与传统施工方法相比,缩短了施工工期,节约了部分大型施工机械 和人力,从而大大节约了施工成本,在桥梁建设中将发挥越来越大的作用,产生越来越好的 社会和经济效益,对今后山区桥梁建设具有指导作用,对提高我国桥梁建造技术具有重要 的意义。
附图说明
[0018] 图1为第一次承台砼浇注及定位件预埋后的结构示意图
[0019] 图2为环道滑板与环道定位钢支架的连接结构示意图
[0020] 图3为图2的局部放大图
[0021] 图4为上承台砼浇注轮廓示意图
[0022] 图5为牵引索钢铰线锚固布置示意图
[0023] 图6为上承台与下承台之间的临时约束示意图
[0024] 图7为采用本发明所述施工方法施工后的转体处断面图;
[0025] 图中:1-下球铰;2-第一次承台砼;3-铰下砼;4-环道滑板;5-环道下砼;6_环 道定位钢支架;7-下球铰定位钢支架;8-20mm厚钢板;9_5mm厚不锈钢板;10_5mm厚四氟贴 面;11-调节螺栓;12-上球铰;13-撑脚钢筒;14-牵引索钢绞线;15-上承台砼;16-后封 砼;17-保险脚;18-限位梁;19-钢支撑;20-桥墩。
具体实施方式
[0026] 一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法,包括以下步骤:
[0027] 一、转盘球铰加工:
[0028] 球铰委托725所设计、生产,承载能力5500t,分为上球铰、下球铰和中心销轴三部分,球铰中心转盘球面半径为5. Om,平面直径为2. 5m,上转盘球缺高0. 293m,中心销轴的直径为300mm。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,嵌固于下盘顶面。上下面板均为30mm厚的钢 板压制而成的球面,背部设置肋条,防止在加工、运输过程中变形,并方便球铰的定位、加强 与周围砼的连接。下面板上镶嵌四氟乙烯片,上下面板间填充黄油四氟粉。
[0029] 设计要求:
[0030] (1)球铰转盘的竖向承载力为5500t。(2)球铰转盘为焊接后机加工结构,滑片顶 面应位于同一球面上,误差< 1mm。(3)球铰转盘的下球面板上镶嵌有填充聚四氟乙烯复合 夹层滑板(LR516),与上球面板组成摩擦副,并涂抹黄油四氟粉润滑。(4)球面板采用Q345 钢板,钢板的化学成分及机械性能应符合GB1591-1994的有关规定。(5)球铰的加强肋板采 用Q235钢板,钢板的化学成分及机械性能应符合GB/T700-1988的有关规定。(6)球铰的中 心销轴采用45锻钢,材料的化学成分及机械性能应符合GB/T17107-1997的有关规定。(7) 聚四氟乙烯滑板采用中船重工725所研制的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板(LR516)制成, 其容许应力》IOOMpa,滑动摩擦系数< 0. 03 (脂润滑)。
[0031] 转盘球铰加工要求如下:
[0032] a.上球铰的滑动球面表面应光滑,其表面粗糙度达到Δ 3至Δ 4之间;
[0033] b.凸、凹球面各处的曲率半径应相等,误差士2mm;
[0034] c.球铰边缘各点高程误差不大于Imm ;
[0035] d.球铰球面的水平截面应为圆形,其椭圆度不大于1. 5mm ;
[0036] e.下球铰镶嵌的聚四氟乙烯滑板顶面应在同一球面上,误差不大于0.2mm,且球 心与下球铰凹球面的球心重合;
[0037] f.上、下球铰的中心轴线应重合,误差不大于Imm ;
[0038] g.定位销轴套管的中心轴应与球铰中心轴重合,误差不大于1mm,且钢管中心轴 与球面截面圆平面保证垂直,倾斜度< 3%0。
[0039] 转盘球铰既是转体桥梁的转动中心,又承受结构的全部重力,所以本发明采用按 照上述要求设计、加工的转盘球铰,完全能满足施工要求,保证施工质量。
[0040] 二、下承台施工及下球铰1、环道安装,下承台砼分三个阶段浇注,具体施工过程 为:
[0041] A、第一次承台砼2浇注及定位件预埋,如图1所示:
[0042] 首次浇注下承台砼并预留下球铰1下方的铰下砼3及环道滑板4下方的环道下砼 5,承台砼采用C50砼,浇注顺序由周边向中心,平面分层浇注高度30cm到50cm。砼浇注过 程中严格控制,避免振动棒触碰定位钢支架或其预埋件。下承台浇注前,准确预埋0#块支 架、临时支撑等上部结构施工预埋件;
[0043] 利用下承台钢筋安装环道定位钢支架6、下球铰定位钢支架7,定位钢支架安装到 位,焊接固定于下承台钢筋,并支撑牢固,确保砼浇注过程中不移位;
[0044] 支立环道、下球铰下方铰下砼的隔离模板,模板采用5mm厚钢板卷制成圆形,利用 型钢在隔离模板内侧加劲,并用钢管对撑加固;
[0045] B、下球铰1安装及铰下砼3浇注:利用已埋置并固定于已浇注承台砼内的下球铰 定位钢支架7,安装固定下球铰1,钢支架保证具有足够的强度和刚度,防止在焊接或灌注时变形使下球铰错位;在测量人员的配合下调整下球铰中位置及球面,使中心销轴的套管 竖直,球面周圈在同一水平面上。用螺栓固定下球铰,使其紧固牢靠,防止下球铰的变形及 错位,同时盖住中心销轴套管口。
[0046] 下球铰安装并检测无误后,浇注铰下砼3,铰下砼为微膨胀C50,混凝土由拌合站 供应,混凝土试配坍落度控制在18到22cm。混凝土运到现场后用吊机配吊斗运到球铰部位 灌注,混凝土从一侧通过球缺下底面向另一侧流动,振动棒从球铰四周边缘往里斜插使其 流动,同时在球铰顶面振捣孔处插入振动棒振动,排出气泡,混凝土溢出孔后封堵振捣孔。
[0047] 混凝土终凝前,球铰周边收压混凝土面三遍,防止混凝土收缩;混凝土终凝后,打 开下球铰面覆盖物,将整个球面及各滑块安装槽内清理干净。
[0048] C、环道滑板安装及环道下砼浇注:如图2、3所示,环道滑板4由20mm厚钢板8、 5mm厚不锈钢板9和5mm厚四氟板贴面10组成;利用已浇注于承台砼中的环道定位钢支架 6精确定位环道滑板4,并利用调节螺栓11调整顶面标高、平整度,其安装平整度要求不超 过lmm/2m,标高偏差不超过士 Imm ;环道滑板安装好后,浇注环道下砼5 ;
[0049] 环道内的砼同样采用微膨胀C50,混凝土由拌合站供应,混凝土试配坍落度控制在 18到22cm。混凝土运到现场后用吊机配吊斗运到球铰部位灌注,混凝土从环道内侧布料, 从环道滑板底面向另一侧流动,振动棒从环道滑板四周边缘往里斜插使其流动。
[0050] 为保证环道下砼填充密实,顶部砼放慢浇注速度,并采用钢板内外侧砼略高出钢 板反压、锤击钢板判断等方式确保砼充满钢板底面。混凝土终凝前,环道滑板周边收压混凝 土面三遍,防止混凝土收缩;混凝土终凝后,环道滑板表面清理干净,覆盖土工布防护。
[0051] D、在铰下砼3及环道下砼5施工的同时,浇注牵引支座砼、保险脚砼17 ;
[0052] 三、上承台施工及上球铰12、撑脚钢筒13安装,具体施工过程为:
[0053] A、上球铰安装:将黄油与四氟粉按重量比120 : 1的比例配制好后,在中心销轴套 管中放入上述黄油四氟粉,然后将中心销轴轻放到套管中;在下球铰凹球面上按照顺序由 内到外安装聚四氟乙烯滑板;聚四氟乙烯滑板安装完毕后,用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯 滑板之间的间隙,使黄油四氟粉面与聚四氟乙烯滑板面相平,整个安装过程要保持球面清 洁,不要将杂物带至球面上;将上球铰的两段销轴套管接好,用螺栓固定牢固,注意保护好 上球铰,将上球铰凸球面涂抹黄油后,用防水塑料布将整个上环铰严密包起来,放置于厚木 板上。使用时在上球铰吊起,去除防水塑料布,用纱布将凸球面擦试干净,凸球面上抹涂一 层黄油四氟粉,然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上,用拉链葫芦微调上球铰位置, 使之水平并与下球铰外圈间隙一致,去除被挤出的多余的黄油,用宽胶带纸将上、下球铰边 缘的缝隙密封。
[0054] B、上承台模板支设及钢筋安装:采用砂胎结合砖模+竹胶板作为底模,便于成型 和后期拆除。底模铺设好后,安装上承台钢筋,钢筋与模板间设置砼垫块以保证保护层厚 度;
[0055] C、撑脚钢筒13安装:上承台钢筋安装前,在下承台的环道滑板4上间隔安装撑脚钢筒13,撑脚钢筒钢筒内填充C50微膨胀砼;撑脚钢筒可作为上承台和下承台之间的支撑 脚,同时有利于两者之间的平衡转动;
[0056] D、牵引索钢绞线14预埋:上承台底层钢筋安装完成后,定位安装牵引索钢绞线, 如图5所示,钢绞线在上承台砼内采用P型锚具锚固,锚固长度不小于3. 3m,并利用固定在底层钢筋上的定位钢板确定钢绞线的平面位置和高度;
[0057] E、上承台砼15浇注,其浇注轮廓如图4所示:上承台浇注前,准确预埋墩身钢筋; 承台砼采用C50纤维砼,浇注顺序由周边向中心,平面分层浇注高度30cm到50cm,砼浇注过 程中严格控制,避免振动棒触碰定位钢支架或其预埋件,
[0058] 四、当上承台与下承台在转盘球铰的作用下转体到位后,浇注上、下承台之间的后 封砼16,如图7所示。
[0059] 墩身及箱梁浇注施工全过程中,对上下承台进行临时约束,保证不发生相对位移和转动,上、下承台采用临时约束,如图6所示,具体做法是在下承台顶面的保险脚17之间 安装型钢作限位梁18,限位梁与上承台撑脚钢筒13之间布置钢支撑19,并用钢楔子打紧。 转体施工前,打掉钢楔子,解除约束,同时保留部分限位型钢,用作启动助推反力梁。
[0060] 本发明所述的施工方法已经在多个施工项目上进行验证,取得了很好的效果,例 如内蒙古济宁市霸王河1号特大桥。与传统施工方法相比,提前一个月完工,节约施工成本 费用180万。

Claims (3)

  1. 一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法,其特征是包括以下步骤:一、转盘球铰加工;二、下承台施工及下球铰(1)、环道安装,下承台砼分三个阶段浇注,具体施工过程为:A、第一次承台砼(2)浇注及定位件预埋:首次浇注下承台砼并预留下球铰(1)下方的铰下砼(3)及环道滑板(4)下方的环道下砼(5);利用下承台钢筋安装环道定位钢支架(6)、下球铰定位钢支架(7),定位钢支架安装到位,焊接固定于下承台钢筋;支立环道、下球铰下方铰下砼的隔离模板;B、下球铰(1)安装及铰下砼(3)浇注:利用已埋置并固定于已浇注承台砼内的下球铰定位钢支架(7),安装固定下球铰(1);下球铰安装并检测无误后,浇注铰下砼(3);C、环道滑板安装及环道下砼浇注:环道滑板(4)由20mm厚钢板(8)、5mm厚不锈钢板(9)和5mm厚四氟板贴面(10)组成;利用已浇注于承台砼中的环道定位钢支架(6)精确定位环道滑板(4),并利用调节螺栓(11)调整顶面标高、平整度,其安装平整度要求不超过1mm/2m,标高偏差不超过±1mm;环道滑板安装好后,浇注环道下砼5;D、在铰下砼(3)及环道下砼(5)施工的同时,浇注牵引支座砼、保险脚砼(17);三、上承台施工及上球铰(12)、撑脚钢筒(13)安装,具体施工过程为:A、上球铰安装:将黄油与四氟粉按重量比120∶1的比例配制好后,在中心销轴套管中放入上述黄油四氟粉,然后将中心销轴轻放到套管中;在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板;聚四氟乙烯滑板安装完毕后,用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙,使黄油四氟粉面与聚四氟乙烯滑板面相平;将上球铰的两段销轴套管接好,用螺栓固定牢固;在上球铰凸球面上抹涂一层黄油四氟粉,然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上,微调上球铰位置,使之水平并与下球铰外圈间隙一致;B、上承台模板支设及钢筋安装:采用砂胎结合砖模+竹胶板作为底模,底模铺设好后,安装上承台钢筋;C、撑脚钢筒(13)安装:上承台钢筋安装前,在下承台的环道滑板(4)上间隔安装撑脚钢筒(13),撑脚钢筒钢筒内填充微膨胀砼;D、牵引索钢绞线(14)预埋:上承台底层钢筋安装完成后,定位安装牵引索钢绞线,钢绞线在上承台砼内采用P型锚具锚固,锚固长度不小于3.3m;E、上承台砼(15)浇注:上承台浇注前,准确预埋墩身钢筋;承台砼采用纤维砼,浇注顺序由周边向中心,平面分层浇注高度30cm到50cm;四、当上承台与下承台在转盘球铰的作用下转体到位后,浇注上、下承台之间的后封砼(16)。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法,其 特征是上、下承台采用临时约束,具体做法是在下承台顶面的保险脚(17)之间安装型钢作 限位梁(18),限位梁与上承台撑脚钢筒(13)之间布置钢支撑(19),并用钢楔子打紧。
  3. 3.根据权利要求1或2所述的一种利用转盘球铰进行公路、铁路转体桥梁施工的方法, 其特征是转盘球铰加工要求如下:a.上球铰的滑动球面表面应光滑,其表面粗糙度达到Δ3至Δ 4之间;b.凸、凹球面各处的曲率半径应相等,误差士2mm;c.球铰边缘各点高程误差不大于Imm ;d.球铰球面的水平截面应为圆形,其椭圆度不大于1.5mm ;e.下球铰镶嵌的聚四氟乙烯滑板顶面应在同一球面上,误差不大于0.2mm,且球心与 下球铰凹球面的球心重合;f.上、下球铰的中心轴线应重合,误差不大于Imm;g.定位销轴套管的中心轴应与球铰中心轴重合,误差不大于1mm,且钢管中心轴与球面截面圆平面保证垂直,倾斜度< 3%。。
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