CN111395189A - 基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法，包括如下步骤：浇筑下承台三分之二高度的下承台下层混凝土；在所述下承台下层混凝土上安装下球铰定位骨架、预埋型钢和下球铰，浇筑所述下承台剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土；安装上球铰、环形滑道以及撑脚之后，在所述上球铰内和撑脚内浇筑上转盘的上转盘下层混凝土；浇筑上转盘的上转盘上层混凝土；在桥梁转体结构完成转体后，浇筑封盘混凝土。本申请分两次浇筑下承台，避免混凝土所产生的水化热在短时间内大量聚集；在浇筑下承台时预留的中心区域，用于置入球铰的部分结构，还用于灌注强化混凝土，使用了强化混凝土，有利于提高下承台的支承能力。

Description

基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工技术领域，具体而言，本申请涉及一种基于转盘球铰进行的桥梁转体结构施工方法。

背景技术

桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作(浇注或拼接)成形后，通过转体就位的一种施工法。它可以将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业。桥梁转体施工适用跨越深谷急流、难以吊装的特殊河道，具有节省吊装费用，安全、可靠、整体性好等特点。近来越来越多的跨铁路以及跨公路桥梁都开始使用转体施工方法，即不影响铁路或公路的正常运输又有大量节省支架木材或钢材、安全、可靠、减少施工难度的特点。

现在很多跨铁路及跨公路桥中都用到了桥梁转体施工技术，采用下方转体球铰结构及后期连续千斤顶转体施工使两个处于交角或平行的半桥转体到位并合拢成桥。

但是现有技术下，桥梁转体结构的浇筑工序繁复，导致桥梁转体结构的施工效率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述的技术缺陷，特别是桥梁转体结构的技术缺陷，提供一种基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法，包括如下步骤：

浇筑下承台三分之二高度的下承台下层混凝土；

在所述下承台下层混凝土上安装下球铰定位骨架、预埋型钢和下球铰，浇筑所述下承台剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土；

安装上球铰、环形滑道以及撑脚之后，在所述上球铰内和撑脚内浇筑上转盘的上转盘下层混凝土；

浇筑上转盘的上转盘上层混凝土；

在桥梁转体结构完成转体后，浇筑封盘混凝土。

进一步地，所述浇筑下承台三分之二高度的下承台下层混凝土，包括在所述下承台下层混凝土中预埋冷却水管。

具体地，球铰由上球铰、下球铰，上球铰和下球铰凹球面上镶嵌的聚四氟乙烯滑板、固定上球铰和下球铰的钢销轴以及下球铰钢骨架组成；上球铰和下球铰间填充硅脂。

进一步地，所述浇筑所述下承台剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土时，预留中心区域以浇筑强化混凝土。

优选地，所述中心区域半径大于所述下球铰的半径，深度为所述下承台上层混凝土高度的一半。

可选择地，所述中心区域的半径为2～3m，深度为0.5～0.7m。

优选地，所述强化混凝土采用C50微膨胀混凝土。

进一步优选地，所述下承台下层混凝土、下承台上层混凝土和上转盘上层混凝土采用C40混凝土浇筑，所述上承台下层混凝土和封盘混凝土采用C50微膨胀混凝土浇筑。

与现有技术相比较，本申请的优势在于：

(1)本申请的方法，充分考虑到转体结构的下承台混凝土属于大体积混凝土，首先采用分层连续灌注完成砼浇筑，先浇筑下承台三分之二高度的部分，后浇筑下承台剩下的三分之一高度的部分，避免混凝土所产生的水化热在短时间内大量聚集；

(2)本申请的方法，在浇筑下承台剩下的三分之一高度的部分时，预留了一个中心区域，该中心区域用于安装球铰，使得将球铰的安装工序与下承台、上转盘的浇筑工序相互配合，能有效提高工效；

(3)本申请的方法，在浇筑下承台剩下的三分之一高度的部分时预留的中心区域，一方面用于置入球铰的部分结构，另一方面灌注了强化混凝土，该中心区域与下承台的其他部分相比较，使用了强化混凝土，有利于提高下承台的支承能力；

(4)本申请的方法，与所述中心区域接壤的上转盘下层混凝土，也使用了强化混凝土进行浇筑，能够进一步提升整个转体结构的支承能力，保障转体施工的安全性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。

附图说明

上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法的混凝土浇筑顺序示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1所示，是本申请的基于转盘球铰进行的桥梁转体结构施工方法所浇筑完成的转体结构1，所述转体结构1下接桩基2，上接转体梁3；进一步地，所述转体结构1包括支承在所述桩基2上的下承台11、在转体完成之前可以绕所述下承台11转动的上转盘12以及浇筑固定在所述下承台11和上转盘12内的球铰(未图示)。通常，球铰包括上球铰、下球铰、固定上球铰和下球铰的钢销轴以及下球铰钢骨架，所述上球铰和下球铰的凹球面上镶嵌聚四氟乙烯滑板，且两个所述聚四氟乙烯滑板之间填充硅脂。其中，下球铰和下球铰钢骨架固定在下承台11内，上球铰固定在上转盘12内。

所述转体结构1的施工方法具体如下：

S1：浇筑下承台11三分之二高度的下承台下层混凝土111；

下承台11为转体结构全部重量的基础，转体完成后，该下承台11与上转盘12固定之后共同形成基础。

首先浇筑下承台下层混凝土111，所述下承台下层混凝土111为下承台11的三分之二高度，在本实施例中，所述下承台11高3.50m，第一次浇筑形成下承台下层混凝土111时，浇筑高度为2.29m，即约为整个下承台11高度的三分之二。由于所述下承台下层混凝土111的浇筑过程属于大体积混凝土浇筑，为了降低大体积混凝土由于水泥水化热而引起的内外温差，需要设置为混凝土降温的冷却装置，使混凝土在凝固过程中产生的水化热散发出去，保证混凝土质量。在本实施例中，在钢筋绑扎过程中，分层分区埋设冷却水管网，冷却管要求密封、不渗漏，并设测温传感器。所述冷却水管网外部接进出水总管和水泵，以便于使用流动的水带走混凝土内部的热量。优选地，混凝土内冷却管采用直径30mm钢管，平面布设间距120cm，层间距120cm，最上一层水管与所述下承台下层混凝土111的上表面的距离为50cm，最下一层水管与所述下承台下层混凝土111的下表面的距离为59cm。

进一步地，在进行下承台下层混凝土111浇筑时，注意预留钢筋接头、定位钢筋以及一定空间，方便后续工序中球铰的环道及球铰骨架的定位。

待所述下承台下层混凝土111的抗压强度达到预设值时，拆除外表的砼模板，以便进行后续的工序。

S2：在所述下承台下层混凝土111上安装下球铰定位骨架、预埋型钢和下球铰，浇筑所述下承台11剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土112；

下球铰定位骨架及预埋型钢将通过吊车直接安放在所述下承台下层混凝土111上以进行安装，所述下球铰定位骨架和预埋型钢是下球铰的精准定位的关键，进一步地，所述预埋型钢包括临时约束型钢及牵引反力座型钢，所述预埋型钢和下球铰定位骨架在下承台下层混凝土安装精调完成后，继续安装下球铰。待下球铰精调就位之后，进行下承台上层混凝土112的浇筑，即在本实施例中，浇筑下承台11剩余的1.21m高度的砼层。进一步地，对下承台上层混凝土112进行浇筑时在中心区域113预留半径2～3m，深0.5～0.7m的空间，以供强化混凝土浇筑在下球铰和环形滑道内。为了容置所述下球铰和环形滑道，所述中心区域113的半径需大于所述下球铰的半径，深度约为后浇筑的下承台上层混凝土112高度的一半。本实施例根据所使用的球铰尺寸，所述中心区域113的半径为2.1m，深0.6m。

优选地，所述中心区域113以外的下承台11结构，浇筑C40混凝土，所述中心区域113浇筑C50微膨胀混凝土。本实施例中，所述C50微膨胀混凝土的配比参考如下：

水胶比	水泥	粉煤灰	膨胀剂	细集料	粗集料	减水剂	引气剂
								0.28	324	90	46	704	1100	4.6	2.3

所述中心区域113为承压集中区域，有必要使用强化混凝土浇筑，以满足工程中的承压要求。并且考虑到下承台11的大体积以及分层浇筑的要求，不论是C50微膨胀混凝土还是C40混凝土，混凝土各组分的配合比例设计充分考虑通过掺加缓凝剂、粉煤灰等外加剂以延长混凝土的初凝时间来降低水化热，以及改善混凝土的和易性。

S3：安装上球铰、环形滑道以及撑脚之后，在所述上球铰内和撑脚内浇筑上转盘12的上转盘下层混凝土121；

通常，球铰所使用的上球铰和下球铰设有弧度相同的凹球面，以便于上球铰和下球铰相互上下镶嵌贴合，为增加上球铰和下球铰之间转动的灵活性，通常采用以下几个手段来减少摩擦阻力：在上球铰和下球铰的接触面之间设置聚四氟乙烯滑板，在上球铰和下球铰的接触面之间填充硅脂，在上球铰和下球铰的接触面的转轴处设置销轴，在上球铰的周边设置具有辅助转动和辅助支撑的滑道和撑脚，本领域技术人员可以根据需要增设其他减少上球铰和下球铰之间的摩擦阻力的装置、部件或更换合适的材料。

如前所述，所述下球铰安装精调完毕之后，需要先安装上球铰，再立模浇筑上转盘12。具体地，在所述下球铰的安装工序结束之后，预先安装环形滑道，随后在所述下球铰的中心点安装钢销轴以作为转轴，下一步，在下球铰的凹球面上镶嵌两层聚四氟乙烯滑板，并以硅脂填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙，下一步，将上球铰吊装到位，即套入在先安装的钢销轴上；上球铰精确定位之后，需要对上球铰进行临时定位，以便于后续安装设置在所述环形滑道上的撑脚。本实施例中，上转盘12设有8组撑脚，每个撑脚为双圆柱形，下设30mm厚钢走板。

所述上转盘12支承待转体的转体梁3，在进行转体工序时相对于所述下承台11转动，因此所述上转盘12一方面负责稳定上球铰的结构，保证转体时的平稳，另一方面承担部分转体梁3的重量，上转盘12本身需要有一定的承压力，进一步地，为了在转体施工时更加平滑顺畅，所述上转盘12的体积要适中，不能过大，以避免增加上球铰和下球铰之间的摩擦阻力。本实施例中，所述上转盘12是一个直径为8.5m的圆盘，内部镶嵌所述上球铰、撑脚和牵引索锚具，外部缠绕牵引索钢绞线，根据转体梁的重量和偏转角度，本实施例中牵引索采用两束强度等级1860Mpa的15φ15.2mm钢绞线，锚具采用两套P型锚具。

为适应施工要求，本申请的上转盘12将分两次浇筑，第一次：在安装了所述上球铰、环形滑道以及撑脚之后，在所述上球铰内和撑脚内浇筑混凝土，以形成上转盘下层混凝土121。所述上转盘下层混凝土121与所述下承台上层混凝土112，特别是其中的所述中心区域113直接抵接，为了与所述下承台11共同承担转体梁3和球铰的重量，所述上转盘下层混凝土121采用如前的C50微膨胀混凝土进行浇筑。

S4：浇筑上转盘12的上转盘上层混凝土122；

续上一个工序，在完成所述上转盘下层混凝土121的浇筑之后，后续进行上转盘12的第二次浇筑，即上转盘上层混凝土122的浇筑，结合本实施例工序如下：

在所述上转盘下层混凝土121预留的钢筋接头处接驳上转盘上层混凝土122的钢筋网，后续利用定型钢模板围合浇筑区域，在所述定型钢模板内部灌注混凝土，待所述定型模板内的混凝土凝固且达到预设的抗压强度之后拆除该定型钢模板，以完成所述上转盘上层混凝土122的工序。需要注意的是，钢筋网的接驳过程中，需要将钢筋弯钩朝牵引索反方向安装，以避免意外损坏牵引索表面。进一步地，上转盘上层混凝土122采用C40混凝土即可满足施工要求。

S5：在桥梁转体结构完成转体后，浇筑封盘混凝土123。

所述封盘混凝土123所“封存”的结构包括上转盘上层混凝土122、上转盘下层混凝土121，以及在浇筑该封盘混凝土之前加固上转盘12和下承台11的预埋钢筋、钢件和绑扎钢筋等，使上转盘12与下承台11联结形成整体。在灌注混凝土之前，需要将滑道上的硅脂和其他表面脏污清洗干净。所述封盘混凝土123需要采用C50微膨胀混凝土。

考虑封盘混凝土123的填充密实情况，在上转盘12和下承台11施工时需预埋压浆管，以对封盘混凝土123与上转盘上层混凝土122底面之间的空间进行压浆填充，所述压浆管埋置应按照从下向上的方向，仪表正压浆时填充密实和压浆管的通畅。

由此，本申请的桥梁转体结构1中，封盘混凝土123、上转盘下层混凝土121和下承台的中心区域113均采用了C50微膨胀混凝土，承受了桥梁转体施工中的核心的承压力，所述桥梁转体结构1的其余部分部分采用C40混凝土即可满足受力要求。

综上所述，本申请的基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法，先浇筑下承台三分之二高度的部分，后浇筑下承台剩下的三分之一高度的部分，避免混凝土所产生的水化热在短时间内大量聚集；进一步地，在浇筑下承台剩下的三分之一高度的部分时预留的中心区域，一方面用于置入球铰的部分结构，另一方面灌注了强化混凝土，该中心区域与下承台的其他部分相比较，使用了强化混凝土，有利于提高下承台的支承能力。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于球铰进行的桥梁转体结构施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

浇筑下承台三分之二高度的下承台下层混凝土；

在所述下承台下层混凝土上安装下球铰定位骨架、预埋型钢和下球铰，浇筑所述下承台剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土；

安装上球铰、环形滑道以及撑脚之后，在所述上球铰内和撑脚内浇筑上转盘的上转盘下层混凝土；

浇筑上转盘的上转盘上层混凝土；

在桥梁转体结构完成转体后，浇筑封盘混凝土。

2.根据权利要求1所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述浇筑下承台三分之二高度的下承台下层混凝土，包括在所述下承台下层混凝土中预埋冷却水管。

3.根据权利要求1所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，球铰由上球铰、下球铰，上球铰和下球铰凹球面上镶嵌的聚四氟乙烯滑板、固定上球铰和下球铰的钢销轴以及下球铰钢骨架组成；上球铰和下球铰间填充硅脂。

4.根据权利要求1所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述浇筑所述下承台剩下的三分之一高度的下承台上层混凝土时，预留中心区域以浇筑强化混凝土。

5.根据权利要求4所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述中心区域半径大于所述下球铰的半径，深度为所述下承台上层混凝土高度的一半。

6.根据权利要求4所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述中心区域的半径为2～3m，深度为0.5～0.7m。

7.根据权利要求4所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述强化混凝土采用C50微膨胀混凝土。

8.根据权利要求1所述的基于球铰进行的桥梁转体结构构造方法，其特征在于，所述下承台下层混凝土、下承台上层混凝土和上转盘上层混凝土采用C40混凝土浇筑，所述上承台下层混凝土和封盘混凝土采用C50微膨胀混凝土浇筑。

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