CN113089486A - 一种平转桥梁拉压临时锁定结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平转桥梁拉压临时锁定结构，包括临时锁定型钢、球铰、下转盘、上转盘、承台、墩身、撑脚，所述墩身与所述承台一体浇筑成型，所述上转盘与所述承台整体浇筑成型，所述上转盘下嵌所述撑脚，所述上转盘底部设有所述球铰，所述上转盘与所述下转盘通过所述球铰铰接，所述下转盘和所述上转盘之间设有所述临时锁定型钢。本发明可使得平转桥梁在转体前避免拆除砂桶的复杂劳动和滑道、球铰的清理工作，且用钢量比传统砂桶少，施工速度快，同时可以根据临时锁定割除前后的应力变化来反算不平衡力矩，进行平衡配重，省去常规砂桶作为临时支撑设计必须进行的转前专项称重环节。

Description

一种平转桥梁拉压临时锁定结构

技术领域

本发明涉及桥梁设计施工技术领域，尤其涉及一种平转桥梁拉压临时锁定结构。

背景技术

目前，随着国家基础设施的大力兴建，高速铁路、高速公路建设蓬勃发展，由于新建路网与原有路网存在交叉情况，在新建路网与原有路网交叉时多采用新线上跨既有线的方式，为了不影响既有线的运营，新建线路与既有线路交叉处的桥梁施工多采用移动挂篮悬臂浇注或采用转体施工方式，转体施工方法根据施工条件及现场环境有平转法和立转法，以平转法采用较多，平转法转动体系主要有承重系统、顶推牵引系统和平衡系统三大部分构成。承重系统由上转盘、下转盘和转动球铰构成，下转盘为支撑转体结构全部重量的基础，上转盘为纵横双向体系，是转体结构的重要结构，上下转盘之间设转动球铰，通过球铰使上转盘相对于下转盘转动，达到转体目的，转体完成后，将上、下转盘间浇注后封装混凝土，使上、下转盘形成整体共同受力。

转体施工是一项技术难度大，安全风险高的作业，稍有不慎将会造成严重的后果，对转体球铰系统组成及安装施工要求极高，需要一套详细而成熟的施工工艺流程，控制好安装施工的每道工序，以确保转体施工的质量。目前下转法转体施工的下承台(下转盘)系统混凝土多采用先浇注底层混凝土、周边混凝土，预留出安装基坑，在安装基坑内进行球铰安装施工，再浇筑安装基坑混凝土的施工工艺；有的在浇注安装基坑混凝土时还分滑道混凝土、球铰底混凝土、最后再浇注滑道与周边、滑道与球铰之间承台混凝土的施工工艺。

为了平衡平转桥梁施工中的不平衡荷载，通常在滑道位置设置砂桶作为临时稳定支撑结构，如图2所示；但此类方案在转体结构施工结束后，不平衡称重前，需要对临时稳定支撑砂桶进行拆除，而拆除砂桶不仅施工劳动强度大，施工速度慢，而且拆除过程中从砂桶内掏出的砂子极容易污染滑道和球铰，清理费时费力，而正式转体前，现场施工往往时间紧任务重，砂桶的拆除及滑道、球铰的清理为项目增加了不小的时间成本与不确定因素，因此有必要对此进行改进。

发明内容

为了现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提供一种平转桥梁拉压临时锁定结构，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的平转桥梁拉压临时锁定结构的技术方案具体如下：

本发明实施例公开了一种平转桥梁拉压临时锁定结构，包括临时锁定型钢、球铰、下转盘、上转盘、承台、墩身、撑脚，所述墩身与所述承台一体浇筑成型，所述上转盘与所述承台整体浇筑成型，所述上转盘下嵌所述撑脚，所述上转盘底部设有所述球铰，所述上转盘与所述下转盘通过所述球铰铰接，所述临时锁定型钢位于所述下转盘和所述上转盘之间。

在上述任一方案中优选的是，所述临时锁定型钢预埋在所述下转盘和所述上转盘的混凝土浇筑前。

在上述任一方案中优选的是，所述下转盘和所述上转盘之间设有四个所述临时锁定型钢。

在上述任一方案中优选的是，在所述上转盘上下嵌有八个所述撑脚，每个所述撑脚为钢管混凝土圆柱状结构。

在上述任一方案中优选的是，所述临时锁定型钢上设有应变传感器。

在上述任一方案中优选的是，所述应变传感器可测量所述临时锁定型钢被切割前后的应变变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

取消了常规砂桶作为临时稳定支撑结构，通过设置4个刚性所述临时锁定型钢，既可以抗压，也可以抗拉，用以平衡转体结构施工时的不对称荷载和不可预见的水平荷载，在转体前可避免拆除所述砂桶的复杂劳动和清理所述球铰、滑道的工作；所述临时锁定型钢用钢量也比传统所述砂桶少，施工速度快；同时可以根据所述临时锁定型钢割除前后的应力变化来反算不平衡力矩，进行平衡配重，省去了常规所述砂桶作为临时支撑设计而必须进行的转前专项称重环节。

附图说明

附图用于对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1a是本发明在桥梁转体前球铰位置的侧面图；

图1b是本发明在桥梁转体前球铰位置的立面图；

图1c是本发明在桥梁转体前球铰位置的平面图；

图2是常规平转桥梁球铰位置各构件平面布置图；

图3是本发明桥梁临时锁定割除前的结构整体受力示意图；

图4是本发明桥梁临时锁定割除后的结构整体受力示意图。

图中标号说明：

1、临时锁定型钢；2、球铰；3、下转盘；4、上转盘；5、承台；6、墩身；7、撑脚；8、砂桶；9、应变传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。

如图1a和图1c所示，一种平转桥梁拉压临时锁定结构包括临时锁定型钢1、球铰2、下转盘3、上转盘4、承台5、墩身6、撑脚7，所述墩身6与所述承台5一体浇筑成型，所述上转盘4与所述承台5整体浇筑成型，所述上转盘4下嵌有所述撑脚7，所述上转盘4下端设有所述球铰2，所述上转盘4与所述下转盘3通过所述球铰2铰接，所述下转盘3和所述上转盘4之间设有四个所述临时锁定型钢1。

进一步的，如图1b所示，在所述下转盘3和所述上转盘4的混凝土浇筑前，将所述临时锁定型钢1预埋其中，在混凝土浇筑后，可在所述上转盘4与所述下转盘3之间形成刚性所述临时锁定型钢1，所述临时锁定型钢1用以平衡转体结构施工时的不对称荷载和不可预见的水平荷载，以实现既可以抗压，也可以抗拉的效果。

进一步的，在安装所述球铰2骨架时，要求骨架顶面的相对高差不大于1mm，骨架中心和所述球铰2中心重合，与理论中心偏差不大于2mm；在基础第一步混凝土达到强度进行下所述球铰2骨架安装，所述球铰2骨架采用厂内焊接运到现场安装的方法，把所述球铰2骨架放在基础中心然后利用十字线控制其位置，并采用精密水准进行高程控制。

进一步的，所述撑脚7为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，能承受转体过程中的不平衡力，以保持转体结构平稳，在所述上转盘4上设有8个所述撑脚7，每个所述撑脚7为钢管混凝土圆柱状结构。

进一步的，由于所述上转盘4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，即所述上转盘4应布有纵、横双向预应力钢筋，所述上转盘4施工采用定型钢模，碗扣式脚手架支撑，施工时竖向采用精扎螺纹钢筋对所述上转盘4和所述下转盘3进行临时固结，待所述上转盘4混凝土达到设计强度后，再进行整个系统支承体系的转换。

如图3所示，当所述临时锁定型钢1在平转桥梁上部结构施工过程中平衡其不对称荷载和不可预见的水平荷载时，转体结构的重量主要由所述球铰2承重。

如图1a和图4所示，在转体结构施工完成后，在转体前，所述临时锁定型钢1上设有应变传感器9，所述应变传感器9可测量所述临时锁定型钢1被切割前后的应变变化，进而可根据所述临时锁定型钢1被割除前后的应力变化量和所述临时锁定型钢1的拉压刚度反算不平衡力矩，进行平衡配重。

在一个优选的实时方式中，平转桥梁主体结构在施工过程中，按单侧悬臂梁施工重量偏差2％计算转体结构偏载，同时考虑环境风荷载引起的不平衡力矩和其他大型施工机械引起的不平衡力矩，得到拉压临时锁定承载力设计值R为：

R—拉压临时锁定型钢承载力设计值，kN；

M_g—单侧悬臂施工最大不平衡力矩，kN.m；

L_s—两侧临时锁定中心距，m；

W_z—平转桥梁箱梁总重，kN；

L_x—平转桥梁单侧最大悬臂长度，m；

M_f—环境风的气动竖向力对球铰的不平衡力矩，kN.m；

M_q—其它大型施工机械(如挂篮)对球铰的不平衡力矩，kN.m；

平转桥梁主体结构施工完成后，假设小里程侧偏重，此时全桥的整体受力情况如图3所示，平衡关系为：

M_y+M_z0＝M_G0

M_G0＝N₀×e₀

M_y＝P₁·L_x+P₂·L_d

M_y—所述临时锁定型钢1提供的支撑力矩，kN.m；

M_Z0—所述临时锁定型钢1切割前球铰静摩擦力提供的力矩，kN.m；

M_GO—平转桥梁配重前的不平衡力矩，kN.m；

N₀—平转桥梁配重前的重量，kN；

e₀—平转桥梁配重前的纵桥向偏心距，m；

P₁—小里程侧临时锁定提供的支撑力，kN；

P₂—大里程侧临时锁定提供的支撑力，kN；

L_x—小里程侧临时锁定距球铰中心的水平距离，m；

L_d—大里程侧临时锁定距球铰中心的水平距离，m；

球铰提供的摩擦力矩M_Z0处于0至最大静摩擦力矩M_zmax之间，即：

0≤M_z0≤M_{z max}

正式转体前，切断临时锁定，并测量割除前后所述临时锁定型钢1的应力变化，反算出其切割前所提供的支撑力，进而求出所述临时锁定型钢1切割前所提供的平衡力矩M_y。

根据球铰厂家提供的摩擦系数参考值计算最大静摩擦力矩，取最大摩擦力矩M_zmax的一半和临时锁定提供的支撑力矩M_y进行配重。即：

配重后全桥整体受力情况如图4所示，此时全桥不平衡力矩：

配重后全桥重量：

N＝N₀+N_配

配重后全桥偏距：

M_{z max}＝μ·N₀·R

μ—球铰静摩擦系数，一般小于0.02；

R—球铰曲率半径，一般小于1000cm；

此处仅以纵桥向计算为例，横桥向同理。

综上，根据以上配重后结构的偏心距满足

的要求。

与现有技术相比，本发明的一种平转桥梁拉压临时锁定结构，具有以下有益效果：取消了常规砂桶8作为临时稳定支撑结构，设置4个刚性所述临时锁定型钢1，既可以抗压，也可以抗拉，用以平衡转体结构施工时的不对称荷载和不可预见的水平荷载，在转体前可避免拆除所述砂桶8的复杂劳动和清理所述球铰2、滑道的工作；所述临时锁定型钢1用钢量也比传统所述砂桶8少，施工速度快；同时可以根据所述临时锁定型钢1割除前后的应力变化来反算不平衡力矩，进行平衡配重，省去了常规所述砂桶8作为临时支撑设计而必须进行的转前专项称重环节。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：包括临时锁定型钢(1)、下转盘(3)、上转盘(4)、承台(5)、墩身(6)和撑脚(7)，所述墩身(6)与所述承台(5)一体浇筑成型，所述上转盘(4)与所述承台(5)整体浇筑成型，所述上转盘(4)下嵌所述撑脚(7)，所述上转盘(4)底部设有所述球铰(2)，所述上转盘(4)与所述下转盘(3)通过所述球铰(2)铰接，所述临时锁定型钢(1)位于所述下转盘(3)和所述上转盘(4)之间。

2.根据权利要求1所述的平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：所述临时锁定型钢(1)预埋在所述下转盘(3)和所述上转盘(4)的混凝土浇筑前。

3.根据权利要求2所述的平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：所述下转盘(3)和所述上转盘(4)之间设有四个所述临时锁定型钢(1)。

4.根据权利要求3所述的平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：在所述上转盘(4)上下嵌有八个所述撑脚(7)，每个所述撑脚(7)为钢管混凝土圆柱状结构。

5.根据权利要求4所述的平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：所述临时锁定型钢(1)上设有应变传感器(9)。

6.根据权利要求5所述的平转桥梁拉压临时锁定结构，其特征在于：所述应变传感器(9)可测量所述临时锁定型钢(1)被切割前后的应变变化。

Images