CN112030779A - 桥梁转体施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种桥梁转体施工装置及施工方法，其中，装置包括：中心转体机构，用于设置在梁体的中跨桥墩的下方，支撑所述梁体及梁体下方的桥墩，并带动梁体及桥墩转体；辅助滑道机构，用于设置在梁体边跨下方；所述辅助滑道机构呈以中心转体机构为圆心的圆弧状；辅助走行机构，用于设置在梁体的边跨底部；所述辅助走行机构可沿所述辅助滑道机构行走。本申请实施例提供的桥梁转体施工装置及施工方法能够解决传统方案中桥梁固结设计较困难的问题。

Description

桥梁转体施工装置及施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工技术，尤其涉及一种桥梁转体施工装置及施工方法。

背景技术

桥梁转体技法是在桥墩和梁体结构建造完成后，以桥墩为中心轴整体转动至设计位置，更适用于桥梁设计位置下方是公路、铁路线路的情况，使得桥梁建造过程中不影响公路或铁路线路的运营。

梁体分为混凝土浇筑梁、简支梁、桁架梁等，以桁架梁为例，为了保证转体的稳定性，桥墩和梁体必须采用固结处理。然而对于桁架梁的整体刚度较大、局部杆件受力较弱、自由端悬臂长度超过130m的转体工况下，固结设计较为困难。若固结处理达不到设计要求，则会影响桥梁转体过程中的稳定性。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种桥梁转体施工装置及施工方法。

本申请第一方面实施例提供一种桥梁转体施工装置，包括：

中心转体机构，用于设置在梁体的中跨桥墩的下方支撑所述梁体及梁体下方的桥墩，并带动梁体及桥墩转体；

辅助滑道机构，用于设置在梁体边跨下方；所述辅助滑道机构呈以中心转体机构为圆心的圆弧状；

辅助走行机构，用于设置在梁体的边跨底部；所述辅助走行机构可沿所述辅助滑道机构行走。

本申请第二方面实施例提供一种应用如上所述装置的一种桥梁转体施工方法，包括：

分别施作两部分桥梁对应的中心转体机构、桥墩及梁体；

分别施作两部分桥梁对应的辅助滑道机构，并在梁体的边跨底部施作辅助走行机构；

驱动两部分桥梁进行转体；

对两部分梁体施作合龙。

本申请实施例提供的技术方案，在梁体的中跨桥墩下方设置中心转体机构，用于支撑梁体及梁体下方的桥墩，并带动梁体及桥墩转体；在梁体边跨下方设置辅助滑道机构，辅助滑道机构呈以中心转体机构为圆心的圆弧状；在梁体的边跨底部设置辅助走行机构，可沿辅助滑道机构行走；通过采用辅助滑道机构与辅助走行机构配合，用于在中心转体机构带动横梁转体的过程中对梁体进行支撑，使梁体平稳转动，进而无需在梁体与桥墩之间进行固结处理，解决了传统方案中临时固结设计难度较大的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置的结构示意图；

图2a-图2b为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中的中心转体机构的立面图；

图3为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中的主墩承台的俯视图；

图4为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中辅助滑道机构的俯视图；

图5为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中辅助走行机构的结构示意图。

附图标记：

11-桥墩；12-梁体；13-固定支座；14-地面；15-跨中心线；

2-中心转体机构；21-主墩承台；22-下转盘；23-上转盘；24-牵引反力座；25-环形滑道；26-环形滑道支架；27-转体支座；28-助推反力座；

3-辅助滑道机构；31-辅助滑道支架；32-辅助滑道；33-辅助反力座；34-反力臂；

4-辅助走行机构；41-固定底座；42-小车座；43-行走轮系；44-过渡底座；45-反力轮系。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种桥梁转体施工装置，用于在桥梁施工过程中对桥梁进行转体，适用于多种形式的桥梁，尤其是临时固结设计较困难的桥梁、悬臂较长的桥梁等。本实施例以一种钢桁架桥梁为例，对桥梁转体施工装置进行说明。本领域技术人员也可以直接将本实施例提供的方案应用于其他桥梁，或者对本实施例所提供的方案进行适应性修改后应用于其他桥梁。

图1为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置的结构示意图。如图1所示，桥梁包括：桥墩11和梁体12，二者之间通过固定支座13相连。将梁体的中间梁段称为中跨，两端梁段称为边跨，中跨下方的桥墩11也可称之为主墩。

桥梁转体施工装置包括：中心转体机构2、辅助滑道机构3和辅助走行机构4。其中，中心转体机构2设置在梁体12的中跨桥墩的下方，用于支撑梁体12及梁体12下方的桥墩11，并带动梁体12及桥墩11转体。梁体12及桥墩11转体是以中心转体机构2的中心线(也即：桥墩的中心线)为轴心转动。

辅助滑道机构3设置在梁体12边跨下方。辅助滑道机构3从桥梁转体的起始位置延伸至目标位置，在水平方向延伸呈圆弧面，圆心为中心转体机构2。

辅助走行机构4设置在梁体12的边跨底部，辅助走行机构4的底端与辅助滑道机构3接触并沿着辅助滑道机构3行走。辅助滑道机构3一方面通过辅助走行机构4对梁体12起到了竖向支撑的作用，另一方面在桥梁转体的过程中起到了辅助走行转体的作用，避免桥梁在转体的过程中失衡。

本实施例提供的技术方案，在梁体的中跨桥墩下方设置中心转体机构，用于支撑梁体及梁体下方的桥墩，并带动梁体及桥墩转体；在梁体边跨下方设置辅助滑道机构，辅助滑道机构呈以中心转体机构为圆心的圆弧状；在梁体的边跨底部设置辅助走行机构，可沿辅助滑道机构行走；通过采用辅助滑道机构与辅助走行机构配合，用于在中心转体机构带动横梁转体的过程中对梁体进行支撑，使梁体平稳转动，进而无需在梁体与桥墩之间进行固结处理，解决了传统方案中临时固结设计难度较大的问题。

图1展示的跨中心线15，桥梁从跨中心线的两侧分开施工，在每一侧施工完毕后，对两侧的桥梁进行转体，转动至跨中心线15的位置进行合龙。

中心转体机构2可以采用本领域传统的转体墩作为转体施工支撑及驱动系统。

或者，在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种中心转体机构2的具体实现方式：

图2a-图2b为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中的中心转体机构的立面图，图3为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中的主墩承台的俯视图。如图2a、图2b和图3所示，中心转体机构2包括：主墩承台21、下转盘22、上转盘23、牵引反力座24和环形滑道25。

其中，主墩承台21设置在地表以下。具体的，从地表向下施作主体桩基，在主体桩基的外围施作环形防护桩并在环形防护桩顶部施作冠梁，然后在环形防护桩围设的空间内开挖土体并支模浇筑混凝土形成主墩承台21。主体桩基与主墩承台21组成桥梁的下部基础。

下转盘22设置在主墩承台21顶部。具体的，在主墩承台21施工完成后，在主墩承台21的顶面安装圆盘形的下转盘22。然后在下转盘22的中心安装转体支座27。之后，在下转盘22的外围施作环形滑道支架26，在环形滑道支架26的顶部施作环形滑道25。

上转盘23通过转体支座27与下转盘22相连，上转盘23可相对于下转盘22转动。上转盘23用于与桥墩相连，具体的，在上转盘23上依次施作桥墩和梁体。上转盘23与转体支座27共同组成球铰转体系统。

两个牵引反力座24可以通过现浇混凝土形成在主墩承台21顶面的对角位置，两个牵引反力座通过牵引索与上转盘相连。在环形滑道25的内侧和外侧分别施作多个助推反力座28，其上设置有千斤顶。位于环形滑道25同一侧的各助推反力座28间隔布设，排成环状。在转体过程中，两个牵引反力座24通过千斤顶沿相反方向拉动牵引索，对上转盘施加转动力矩，促使上转盘、桥墩和梁体转动。图3中的箭头展示了牵引索施加的互为反向的力。

上述球铰转体系统驱动上转盘转动，通过固定支座带动桥体并通过辅助走行机构在辅助滑道上实现转动，从而实现单侧桥体转体。

在转体过程中，辅助走行机构4沿着辅助滑道机构3行走，对梁体的边跨进行支撑，保持转体稳定。

或者，还可以采用其他方案来施作上述各结构，例如：在主墩承台21的顶面中心设置预埋板并设置垫石用于支撑转体支座。

上述梁体端部设置配重，作为一种倾覆稳定性措施，并在梁体端部设置压力传感器，用于监测梁体受力情况。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种辅助滑道机构3和辅助走行机构4的实现方式：

图4为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中辅助滑道机构的俯视图，图5为本申请实施例提供的桥梁转体施工装置中辅助走行机构的结构示意图。如图1、4和图5所示，辅助滑道机构3包括：辅助滑道支架31和辅助滑道32。

其中，辅助滑道支架31竖向设置在梁体12边跨下方的地面14上。具体的，辅助滑道支架31可以为钢构架，也可以为混凝土支架，可以先在地面14以下施作支桩，然后在支桩上施作辅助滑道支架31。

辅助滑道支架31可以为一个整体支架31，其长度为从桥梁转体的起始位置延伸至转体的目标位置。辅助滑道32铺设在辅助滑道支架31的顶面，为沿水平方向延伸的圆弧滑道，以中心转体机构2为圆心。辅助滑道支架31的顶端低于梁体12的底面高度。

或者，辅助滑道支架31的数量为多个，间隔布设。各辅助滑道支架31顺次连线形成圆弧，以中心转体机构2为圆心。辅助滑道32跨设在各辅助滑道支架31的顶部。

图4中，梁体沿图中箭头方向转动，a1为初始位置，a2为转体的目标位置。

辅助走行机构4设置在梁体12边跨的底面，其底端与辅助滑道32接触。具体的，辅助走行机构4包括：固定底座41、小车座42和行走轮系43。

其中，固定底座41固定在梁体边跨的底面，例如可通过焊接的方式进行固定。小车座42设置在固定底座41的底部，可以直接连接在固定底座41的底部，也可以通过过度底座44连接至固定底座41上。具体的，过度底座44通过螺栓与固定底座41相连，小车座42连接在过度底座44的底部。小车座42通过竖向的螺栓与过度底座44相连，小车座42与过度底座44之间设置有横向的钢板，通过调节钢板的数量或厚度实现调节小车座42的高度，进而调整行走轮系43向下伸出的高度，以适应辅助滑道的高度。小车座42的底端设置行走轮系43，行走轮系43的轴线与水平方向平行，行走轮系42可以沿辅助滑道32滚动。

行走轮系43可以为单向轮，也可以为万向轮。行走轮系43可以包括一个轮子，也可以包括同轴设置的两个轮子。或者，行走轮系43还可以包括前后两组轮子，每一组包括同轴设置的两个轮子。

进一步的，在小车座42的侧面设置反力轮系45，其转动轴线沿水平方向延伸。对应的，在辅助滑道支架31的顶面设置竖向的辅助反力座33，辅助反力座33可焊接在辅助滑道支架31上。辅助反力座33的顶部朝向辅助滑道32的方向延伸出反力臂34，反力臂34为悬臂结构。反力臂34延伸至反力轮系45的上方，与反力轮系45之间在竖向方向留有预设间隙，该预设间隙可以大于4cm。反力轮系45与辅助反力座33侧壁之间的水平间隙可以大于10cm。

在桥梁转体过程中，若桥梁受力不均，导致梁体倾斜，使辅助走行机构4整体发生倾斜，其中心线偏离竖向一定角度。如图5的视图角度，辅助走行机构4的顶端向右偏离一定角度，反力轮系45抬高至与反力臂34接触，反力臂34的作用是通过对反力轮系45施加向下的推力进而阻止辅助走行机构4继续向右偏转，限制了桥梁的倾斜角度，避免桥梁倾斜角度过大而导致倾倒事故发生。

一种具体的实现方式：辅助反力座33围设在辅助滑道32的外围，从辅助滑道32的起始端沿圆弧线延伸至辅助滑道32的目标终端。反力臂34从辅助反力座33的一端沿圆弧线延伸至辅助反力座33的另一端。则在桥梁转体的过程中，反力轮系45均位于反力臂34的下方。

上述方案中，采用多个辅助滑道支架31竖立在地面上的方案，适用于地面上有其他设施的场景。而对于地面上没有其他设施、可利用面积较大的场景，可以采用如下方式：

辅助滑道机构3包括：辅助滑道平台和辅助滑道。其中，辅助滑道平台沿水平方向铺设在梁体12边跨下方的地面上。辅助滑道沿水平方向铺设在辅助滑道平台上，辅助滑道为从桥梁转体起始位置延伸至目标位置的圆弧滑道。辅助滑道平台的高度较低，其顶面可以略高于地面，或者辅助滑道平台的顶面与地面齐平或低于地面。

或者，也可以不采用辅助滑道平台，直接将辅助滑道设置在地面上。

相应的，在梁体12边跨的底部设置竖向延伸的辅助支腿，辅助支腿的底端设置上述辅助走行机构4。具体的，固定底座41固定在辅助支腿的底面，小车座42可通过过渡底座44连接在固定底座41的底部，小车座42的底部设置行走轮系43。

进一步的，在小车座43的侧面设置反力轮系45。对应的，在辅助滑道平台或直接在地面上设置竖向的辅助反力座33，其顶部朝向辅助滑道32的方向延伸出反力臂34，反力臂34延伸至反力轮系45的上方，与反力轮系45之间在竖向方向留有预设间隙。

辅助滑道机构与辅助走行机构配合可避免球铰转体系统偏心受力，所形成的双支点受力即简支梁体系的转动形式，安全性和可靠性较高。

在上述技术方案的基础上，本实施例还提供一种应用上述装置的桥梁转体施工方法，包括：

步骤一、分别施作两部分桥梁对应的中心转体机构、桥墩及梁体。

具体的，施作中心转体机构包括：施作永久墩，即：主墩承台21；施作转体支座；施作转体辅助临时墩，临时墩用于在转体之前施作其他结构时用于稳固结构，在转体之前拆掉；在主墩承台21处安装转体牵引系统，包括：施作牵引反力座24及牵引索；施作滑道及动力系统，动力系统包括千斤顶。

步骤二、分别施作两部分桥梁对应的辅助滑道机构，并在梁体的边跨底部施作辅助走行机构。

步骤三、驱动两部分桥梁进行转体。

在转体之前，施工临时支架；对于设有加紧弦的钢桁架桥，在转体之前可利用架梁吊机拼接加紧弦，预留合龙口。

步骤四、对两部分梁体施作合龙。

进一步的，在对两部分梁体施作合龙之前，还包括：

调整两部分梁体至对正，具体为调整梁体的竖向高度、水平位置。

本实施例可以采用传统的转体施工支撑及驱动系统，在梁体边跨侧设置辅助滑道机构；辅助走行机构设置在梁体下方并沿辅助滑道机构行走，通过与辅助滑道机构配合构成竖向支撑，与桥墩顶部的固定支座共同组成双悬臂简支梁体系，此时梁体仅在支撑点承受竖向力作用，不承受弯矩作用，无偏心作用，解决了传统球铰系统易产生偏心不利弯矩的问题，进而解决了钢桁梁结构采用传统转体方案的临时固结难题。

对于T构桥梁转体，传统方案需要预先进行称重来检测梁体的平衡，一般要控制向平跨侧微倾状态转体，使得球铰转体承载一定的偏心。而本实施例通过在梁体端部进行配重，控制辅助滑道支点的竖向反力，梁体的非对称不平衡问题全部表现为辅助滑道和主墩承台的竖向反力差异，球铰转体支座中球铰的受力明确，仅承受竖向力作用，不会出现球铰受力不平衡的问题，在转体之前不需要进行称重操作。

考虑到钢桁梁结构通过螺栓连接的特点，合龙状态对两侧杆件的精度要求极高，简支体系状态方案在辅助滑道机构支点与钢桁梁连接之间设置一定范围的高程调节范围，转体前大悬臂状态及可通过辅助支点的高程调整，保证悬臂侧跨中合龙段两侧的钢梁高程相同，转体到位后能够顺利拼接，有效解决了钢桁架桥精度要求高、跨中合龙困难的问题。并且简支体系状态支点高程的调整都不会改变结构的支撑反力，使得钢梁高程控制更方便。无需设置合龙段并解决了钢桁架桥由于温度、杆件加工误差所造成的合龙困难的问题。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种桥梁转体施工装置，其特征在于，包括：

中心转体机构，用于设置在梁体的中跨桥墩的下方支撑所述梁体及梁体下方的桥墩，并带动梁体及桥墩转体；

辅助滑道机构，用于设置在梁体边跨下方；所述辅助滑道机构呈以中心转体机构为圆心的圆弧状；

辅助走行机构，用于设置在梁体的边跨底部；所述辅助走行机构可沿所述辅助滑道机构行走。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助滑道机构包括：

辅助滑道支架，竖向设置在梁体边跨下方；

辅助滑道，铺设在辅助滑道支架的顶面；辅助滑道为以中心转体机构为圆心的圆弧滑道。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述辅助滑道支架为多个；各辅助滑道支架间隔布设，各辅助滑道支架顺次连线形成以中心转体机构为圆心的圆弧；辅助滑道跨设在各辅助滑道支架的顶部。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助滑道机构包括：

辅助滑道平台，沿水平方向铺设在梁体边跨下方；

辅助滑道，铺设在所述辅助滑道平台上；辅助滑道为以中心转体机构为圆心的圆弧滑道。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：辅助支腿，竖向设置在梁体边跨的底部，所述辅助走行机构设置在所述辅助支腿的底端。

6.根据权利要求3或5所述的装置，其特征在于，所述辅助走行机构包括：

固定底座，用于固定在梁体边跨的底部或辅助支腿的底部；

小车座，设置在所述固定底座的底部；

行走轮系，转动设置在所述小车座的底部；所述行走轮系沿所述辅助滑道行走。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述辅助走行机构还包括：反力轮系，设置在所述小车座的侧面；所述反力轮系的转动轴线沿水平方向延伸；

所述辅助滑道机构还包括：辅助反力座，竖向设置在所述辅助滑道支架或辅助滑道平台的顶面；所述辅助反力座的顶部朝向辅助滑道的方向延伸出反力臂；所述反力臂位于反力轮系上方，与反力轮系之间留有预设间隙。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述辅助反力座围设在辅助滑道的外周，从辅助滑道的始端沿圆弧线延伸至辅助滑道的终端；所述反力臂从辅助反力座的一端沿圆弧线延伸至辅助反力座的另一端。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心转体机构包括：

主墩承台，设置在地表以下；

下转盘，设置在主墩承台顶部；

上转盘，通过转动球铰与下转盘相连；所述上转盘用于与桥墩相连；

两个牵引反力座，分别设置在主墩承台的对角位置；两个牵引反力座通过牵引索与上转盘相连；

环形滑道，设置在下转盘的外围。

10.应用如权利要求1-9任一项所述装置的一种桥梁转体施工方法，其特征在于，包括：

分别施作两部分桥梁对应的中心转体机构、桥墩及梁体；

分别施作两部分桥梁对应的辅助滑道机构，并在梁体的边跨底部施作辅助走行机构；

驱动两部分桥梁进行转体；

对两部分梁体施作合龙。

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