CN101818482B - 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

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

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

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：

(1)施工所需的机具设备多、工艺复杂、操作危险；

(2)施工不便，干扰大；

(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；

(4)施工速度慢、造价高。

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

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。

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：

一、转盘球铰加工；

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：

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1mm/2m，标高偏差不超过±1mm；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；

三、上承台施工及上球铰、撑脚钢筒安装，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；E、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。

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。

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

图1为第一次承台砼浇注及定位件预埋后的结构示意图

图2为环道滑板与环道定位钢支架的连接结构示意图

图3为图2的局部放大图

图4为上承台砼浇注轮廓示意图

图5为牵引索钢铰线锚固布置示意图

图6为上承台与下承台之间的临时约束示意图

图7为采用本发明所述施工方法施工后的转体处断面图；

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

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：

一、转盘球铰加工：

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5.0m，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。

设计要求：

(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≥100Mpa，滑动摩擦系数≤0.03(脂润滑)。

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Δ4之间；

b.凸、凹球面各处的曲率半径应相等，误差±2mm；

c.球铰边缘各点高程误差不大于1mm；

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1mm；

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‰。

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。

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，如图1所示：

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；

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；

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；

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。

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。

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。

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；

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。

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。

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，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。

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；

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；

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；

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，

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。

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。

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 (2)

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(17)砼；

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.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。

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