CN113373828A - 桥梁转体系统及其安装、转体方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁转体系统及其安装、转体方法，其中回转装置包括设在桥墩底部的上转盘、设在上转盘底部的上球铰和支腿、预埋在承台顶部的下转盘和滑道、设在下转盘顶部的下球铰、设在下球铰中心的定位轴，上球铰和下球铰作为主支撑贴紧配合且二者间设有滑片，上转盘和上球铰通过定位轴定位，支腿和滑道作为辅助支撑滑动配合，牵引装置包括预埋在上转盘上的锚座和预应力通道、一端穿过预应力通道与锚座连接的钢绞线、与钢绞线另一端连接的牵引千斤顶以及设在承台顶部的牵引反力座、助推反力座和限位结构，两组牵引千斤顶及钢绞线反向设在上转盘两侧且能在控制下同步。本发明回转平稳、安全、效率高，能跨越两条铁路线。
Description
技术领域
本发明属于高架桥桥梁施工领域，具体涉及一种桥梁转体系统及其安装、转体方法。
背景技术
桥梁转体施工广泛应用于高山峡谷、水深流急及交通繁忙的城市立交、铁路跨线等桥梁工程中。桥梁转体施工是将障碍物上部施工转化为岸上或近地面施工，以跨中为界线将桥梁分为两个半跨，利用转体系统分别旋转两个半跨，并于跨中合拢。目前的桥梁转体系统转体效率低，无法跨越两条铁路线。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥梁转体系统及其安装、转体方法，可以实现桥梁转体，保证了回转的平稳和安全，操作安全、效率高、周期短，可以解决现有高架桥跨越两条铁路线无法施工的难题。
本发明所采用的技术方案是：
一种桥梁转体系统，包括回转装置和牵引装置；回转装置包括设在桥墩底部的上转盘、设在上转盘底部的上球铰和支腿、预埋在承台顶部的下转盘和滑道、设在下转盘顶部的下球铰、设在下球铰中心的定位轴，上球铰和下球铰作为主支撑贴紧配合且二者间设有滑片，上转盘和上球铰通过定位轴定位，支腿和滑道作为辅助支撑滑动配合；牵引装置包括预埋在上转盘上的锚座和预应力通道、一端穿过预应力通道与锚座连接的钢绞线、与钢绞线另一端连接的牵引千斤顶以及设在承台顶部的牵引反力座、助推反力座和限位结构，两组牵引千斤顶及钢绞线反向设在上转盘两侧且能在控制下同步，牵引反力座用于为牵引千斤顶牵引钢绞线时提供反力，助推反力座用于在需要助推启动下为助推千斤顶推动支腿提供反力，限位结构用于到位时限位支腿。
优选地，钢绞线引入上转盘的部分与上转盘相切。
优选地，上球铰和下球铰均采用钢球铰。
优选地，滑道采用聚四氟乙烯材质的滑片拼装而成，滑片采用聚四氟乙烯材质。
上述桥梁转体系统的安装方法，包括步骤：
S1、承台的第一层混凝土达到设计强度后，在第一层混凝土上安装预制好的下转盘骨架、分段拼装滑道骨架，调整控制下转盘骨架和滑道骨架的位置、水平度及高度后，浇筑第二层混凝土；
S2、第二层混凝土达到设计强度后，分别在下转盘骨架和滑道骨架上安装下球铰和滑道，调整控制下球铰和滑道的位置、水平度及高度，在第二层混凝土上安装牵引反力座、助推反力座和限位结构，然后浇筑第三层混凝土；
S3、第三层混凝土达到设计强度后，在下球铰的工作面上安装铺设滑片，调整控制滑片的球面误差，在滑片间填充润滑介质，使润滑介质均匀充满滑片之间并略高于滑片，在下球铰中心位置的轴套内填充润滑介质，将定位轴吊放入轴套内；
S4、先吊放上球铰在下球铰上并过定位轴定位，调整控制上球铰的水平度，然后吊放上转盘骨架，上转盘骨架通过支腿支撑在滑道上、通过上球铰支撑在下球铰上，运转前在滑道上涂抹有润滑介质，然后在上转盘骨架上预埋锚座和预应力通道，浇筑得到上转盘，然后去除被挤出的多余润滑介质后，用宽胶带将上转盘和下转盘边缘的间隙密封，临时锁定上转盘和下转盘；
S5、将牵引千斤顶反顶在对应的牵引反力座上，将钢绞线一端与锚座连接、另一端穿过预应力通道后与牵引千斤顶连接，检查各束钢绞线否对正，保证各束钢绞线没有交叉和扭曲，通过拉紧器预紧各束钢绞线，使各束钢绞线松紧程度一致。
优选地，滑片间填充的润滑介质为黄油聚四氟乙烯粉，下球铰中心位置的轴套内填充的润滑介质为黄油，滑道上涂抹的润滑介质为黄油。
在步骤S2中，下球铰采用精度达0.01mm的数字水准仪和塔尺进行标高测量、用千斤顶进行盘面高程调整。
在步骤S4中，通过导链葫芦微调上球铰的水平度，使之水平并与下转盘外圈间隙一致。
上述桥梁转体系统的转体方法，包括步骤：
S1、进行试运转，在上转盘和下转盘上设置弧长及角度观测标尺，试运转过程中，对系统平稳性进行详细检查，及时检测关键受力部位是否产生裂缝，如果存在异常情况，则及时停止试运转、查明原因且采取相应的措施后才能继续进行后续试运转，试运转结束后，将得到的包括启动力矩、单位时间转动角度和悬臂端转动的弧线距离、转动过程中惯性的影响系数在内的参数与理论值进行比较，如果存在偏差，则分析并在正式转体时调整；
S2、两侧的牵引千斤顶同步动作，根据试运转时确定的启动牵引力从低到高逐级加载至启动牵引力后开始连续转体，当需要助推启动时，利用助推千斤顶和助推反力座推动支腿；
S3、在桥面中轴线合拢前，桥面监测人员对转动角度及悬臂端位置进行连续监测并反馈至牵引千斤顶操作人员，根据试运转确定的惯性大小，牵引千斤顶在到位前一定位置停止连续顶进，改为点动控制，利用牵引千斤顶和微调千斤顶配合，使梁体缓慢就位，准确调整梁体轴线位置及合拢口两侧标高，通过限位结构防止过转；
S4、转体完成后，在合拢口之间设置临时固结装置，将上转盘和下转盘预留钢筋焊接，然后在上转盘和下转盘外侧支模并浇筑混凝土，使转动体系永久固结。
在步骤S2中，牵引千斤顶第一次加载到1/3倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至0.8倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至1倍的启动牵引力。
本发明的有益效果是：
在本系统中，回转装置不仅实现了桥墩的回转，而且以上球铰和下球铰作为主支撑、支腿和滑道作为辅助支撑，保证了回转的平稳和均匀支撑受力，牵引装置不仅实现了牵引驱动桥墩回转，而且能够根据需要助推启动，能够防止回转过位，保证了回转安全；该系统结构合理，安装方便，转体操作安全、效率高、周期短，对施工区域周边环境影响因素小，能够快捷安全地在高架桥上架设大跨度桥梁，可以解决现有高架桥跨越两条铁路线无法施工的难题。
附图说明
图1是本发明实施例中桥梁转体系统的示意图(未显示牵引千斤顶)。
图2是本发明实施例中上、下转盘的剖面图。
图3是本发明实施例中桥梁转体系统的俯视图(未显示牵引反力座)。
图4是本发明实施例中桥梁转体系统的工作示意图。
图中：1-桥墩；2-上转盘；3-支腿；4-牵引反力座；5-承台；6-滑道；7-下球铰；8-上球铰；9-定位轴；10-助推反力座；11-钢绞线；12-滑片；13-下转盘骨架；14-下转盘；15-牵引千斤顶；16-限位梁；17-锚座；18-助推反力梁；19-助推千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，一种桥梁转体系统，包括回转装置和牵引装置；回转装置包括设在桥墩1底部的上转盘2、设在上转盘2底部的上球铰8和支腿3、预埋在承台5顶部的下转盘14和滑道6、设在下转盘14顶部的下球铰7、设在下球铰7中心的定位轴9，上球铰8和下球铰7作为主支撑贴紧配合且二者间设有滑片12，上转盘2和上球铰8通过定位轴9定位，支腿3和滑道6作为辅助支撑滑动配合；牵引装置包括预埋在上转盘2上的锚座17和预应力通道、一端穿过预应力通道与锚座17连接的钢绞线11、与钢绞线11另一端连接的牵引千斤顶15以及设在承台5顶部的牵引反力座4、助推反力座10和限位结构，两组牵引千斤顶15及钢绞线11反向设在上转盘14两侧且能在控制下同步，牵引反力座4用于为牵引千斤顶15牵引钢绞线11时提供反力，助推反力座10用于在需要助推启动下为助推千斤顶19推动支腿3提供反力，限位结构用于到位时限位支腿3。
如图3所示，在本实施例中，钢绞线11引入上转盘2的部分与上转盘2相切，提高了牵引转化为扭矩的效率，便于受力计算。
如图3所示，在本实施例中，助推反力座10可以两个一组，一组助推反力座10为助推反力梁18提供反力，助推反力梁18为助推千斤顶19提供反力。
如图3所示，在本实施例中，限位结构可以是助推反力座10，先通过助推反力座10为限位梁16提供反力，再通过限位梁16限位支腿3。
在本实施例中，上球铰8和下球铰7均采用钢球铰。球铰制作材料通常有钢材、混凝土，因钢材强度高、摩擦系数低、制作周期短，采用钢球铰。
在本实施例中，滑道6采用聚四氟乙烯材质的滑片拼装而成，滑片12采用聚四氟乙烯材质，滑动效果好，使用寿命长。
在本实施例中，滑片12共有16环944块，支腿3共用6个且呈圆柱形。
上述桥梁转体系统的安装方法，包括步骤：
S1、承台5的第一层混凝土达到设计强度后，在第一层混凝土上安装预制好的下转盘骨架13、分段拼装滑道6骨架，调整控制下转盘骨架13和滑道6骨架的位置、水平度及高度后，浇筑第二层混凝土；
下转盘骨架13和滑道6骨架的位置通过十字线控制，水平度通过精密水准仪控制，要求下转盘骨架13顶面的相对高差不大于1mm，下转盘骨架13的中心和下球铰7中心重合，与理论中心偏差不大于2mm；
滑道6骨架较大，在工厂采用两段加工，加工后在工厂进行试拼装，试拼装合格后运至现场吊装入位。
S2、第二层混凝土达到设计强度后，分别在下转盘骨架13和滑道6骨架上安装下球铰7和滑道6，调整控制下球铰7和滑道6的位置、水平度及高度，在第二层混凝土上安装牵引反力座4、助推反力座10和限位结构，然后浇筑第三层混凝土；
下球铰7采用精度达0.01mm的数字水准仪和塔尺进行标高测量、用千斤顶进行盘面高程调整，调整方便。
S3、第三层混凝土达到设计强度后，在下球铰7的工作面上安装铺设滑片12，调整控制滑片12的球面误差，在滑片12间填充润滑介质，使润滑介质均匀充满滑片12之间并略高于滑片12，保证其顶面有一层润滑介质，在下球铰7中心位置的轴套内填充润滑介质，将定位轴9吊放入轴套内；
滑片12安装完成后要求顶面在同一球面其误差不大于1mm，整个安装过程应保持球面清洁，严禁将杂物带至球面上。
S4、先吊放上球铰8在下球铰7上并过定位轴9定位，调整控制上球铰8的水平度，然后吊放上转盘2骨架，上转盘2骨架通过支腿3支撑在滑道6上、通过上球铰8支撑在下球铰7上，运转前在滑道6上涂抹有润滑介质，然后在上转盘2骨架上预埋锚座17和预应力通道，浇筑得到上转盘2，然后去除被挤出的多余润滑介质后，用宽胶带将上转盘2和下转盘14边缘的间隙密封，临时锁定上转盘2和下转盘14；
通过导链葫芦微调上球铰8的水平度，使之水平并与下转盘14外圈间隙一致，调整方便。
S5、将牵引千斤顶15反顶在对应的牵引反力座4上，将钢绞线11一端与锚座17连接、另一端穿过预应力通道后与牵引千斤顶15连接，检查各束钢绞线11否对正，保证各束钢绞线11没有交叉和扭曲，通过拉紧器预紧各束钢绞线11，使各束钢绞线11松紧程度一致；
每束钢绞线11直径15mm，钢绞线11带有穿索套。
在本实施例中，滑片12间填充的润滑介质为黄油聚四氟乙烯粉，下球铰7中心位置的轴套内填充的润滑介质为黄油，滑道12上涂抹的润滑介质为黄油，润滑效果好，使用寿命长。
上述桥梁转体系统的转体方法，包括步骤：
S1、进行试运转，在上转盘2和下转盘14上设置弧长及角度观测标尺，试运转过程中，对系统平稳性进行详细检查，及时检测关键受力部位是否产生裂缝，如果存在异常情况，则及时停止试运转、查明原因且采取相应的措施后才能继续进行后续试运转，试运转结束后，将得到的包括启动力矩、单位时间转动角度和悬臂端转动的弧线距离、转动过程中惯性的影响系数在内的参数与理论值进行比较，如果存在偏差，则分析并在正式转体时调整。
S2、两侧的牵引千斤顶15同步动作，根据试运转时确定的启动牵引力从低到高逐级加载至启动牵引力后开始连续转体，当需要助推启动时，利用助推千斤顶19和助推反力座10推动支腿3；
牵引千斤顶15第一次加载到1/3倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至0.8倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至1倍的启动牵引力。
S3、在桥面中轴线合拢前，桥面监测人员对转动角度及悬臂端位置进行连续监测并反馈至牵引千斤顶15操作人员，根据试运转确定的惯性大小，牵引千斤顶15在到位前一定位置停止连续顶进，改为点动控制，利用牵引千斤顶15和微调千斤顶配合，使梁体缓慢就位，准确调整梁体轴线位置及合拢口两侧标高，通过限位结构防止过转。
S4、转体完成后，在合拢口之间设置临时固结装置，将上转盘2和下转盘14预留钢筋焊接，然后在上转盘2和下转盘14外侧支模并浇筑混凝土，使转动体系永久固结；
浇筑时应控制混凝土塌落度﹑振捣密实，避免上、下球铰周围形成空洞，影响封固混凝土受力。
在本系统中，回转装置不仅实现了桥墩的回转，而且以上球铰8和下球铰7作为主支撑、支腿3和滑道6作为辅助支撑，保证了回转的平稳和均匀支撑受力，牵引装置不仅实现了牵引驱动桥墩1回转，而且能够根据需要助推启动，能够防止回转过位，保证了回转安全；该系统结构合理，安装方便，转体操作安全、效率高、周期短，对施工区域周边环境影响因素小，能够快捷安全地在高架桥上架设大跨度桥梁，如图4所示，采用两个桥梁转体系统，分别位于被交线路两侧的两个桥墩1，空中分别转体109度、71度，最大转体重量17300吨，可以解决现有高架桥跨越两条铁路线无法施工的难题。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种桥梁转体系统，其特征在于：包括回转装置和牵引装置；回转装置包括设在桥墩底部的上转盘、设在上转盘底部的上球铰和支腿、预埋在承台顶部的下转盘和滑道、设在下转盘顶部的下球铰、设在下球铰中心的定位轴，上球铰和下球铰作为主支撑贴紧配合且二者间设有滑片，上转盘和上球铰通过定位轴定位，支腿和滑道作为辅助支撑滑动配合；牵引装置包括预埋在上转盘上的锚座和预应力通道、一端穿过预应力通道与锚座连接的钢绞线、与钢绞线另一端连接的牵引千斤顶以及设在承台顶部的牵引反力座、助推反力座和限位结构，两组牵引千斤顶及钢绞线反向设在上转盘两侧且能在控制下同步，牵引反力座用于为牵引千斤顶牵引钢绞线时提供反力，助推反力座用于在需要助推启动下为助推千斤顶推动支腿提供反力，限位结构用于到位时限位支腿。
2.如权利要求1所述的桥梁转体系统，其特征在于：钢绞线引入上转盘的部分与上转盘相切。
3.如权利要求1所述的桥梁转体系统，其特征在于：上球铰和下球铰均采用钢球铰。
4.如权利要求1所述的桥梁转体系统，其特征在于：滑道采用聚四氟乙烯材质的滑片拼装而成，滑片采用聚四氟乙烯材质。
5.一种如权利要求1至4任一所述的桥梁转体系统的安装方法，其特征在于：包括步骤，
S1、承台的第一层混凝土达到设计强度后，在第一层混凝土上安装预制好的下转盘骨架、分段拼装滑道骨架，调整控制下转盘骨架和滑道骨架的位置、水平度及高度后，浇筑第二层混凝土；
S2、第二层混凝土达到设计强度后，分别在下转盘骨架和滑道骨架上安装下球铰和滑道，调整控制下球铰和滑道的位置、水平度及高度，在第二层混凝土上安装牵引反力座、助推反力座和限位结构，然后浇筑第三层混凝土；
S3、第三层混凝土达到设计强度后，在下球铰的工作面上安装铺设滑片，调整控制滑片的球面误差，在滑片间填充润滑介质，使润滑介质均匀充满滑片之间并略高于滑片，在下球铰中心位置的轴套内填充润滑介质，将定位轴吊放入轴套内；
S4、先吊放上球铰在下球铰上并过定位轴定位，调整控制上球铰的水平度，然后吊放上转盘骨架，上转盘骨架通过支腿支撑在滑道上、通过上球铰支撑在下球铰上，运转前在滑道上涂抹有润滑介质，然后在上转盘骨架上预埋锚座和预应力通道，浇筑得到上转盘，然后去除被挤出的多余润滑介质后，用宽胶带将上转盘和下转盘边缘的间隙密封，临时锁定上转盘和下转盘；
S5、将牵引千斤顶反顶在对应的牵引反力座上，将钢绞线一端与锚座连接、另一端穿过预应力通道后与牵引千斤顶连接，检查各束钢绞线否对正，保证各束钢绞线没有交叉和扭曲，通过拉紧器预紧各束钢绞线，使各束钢绞线松紧程度一致。
6.如权利要求5所述的桥梁转体系统的安装方法，其特征在于：滑片间填充的润滑介质为黄油聚四氟乙烯粉，下球铰中心位置的轴套内填充的润滑介质为黄油，滑道上涂抹的润滑介质为黄油。
7.如权利要求5所述的桥梁转体系统的安装方法，其特征在于：在步骤S2中，下球铰采用精度达0.01mm的数字水准仪和塔尺进行标高测量、用千斤顶进行盘面高程调整。
8.如权利要求5所述的桥梁转体系统的安装方法，其特征在于：在步骤S4中，通过导链葫芦微调上球铰的水平度，使之水平并与下转盘外圈间隙一致。
9.一种如权利要求1至4任一所述的桥梁转体系统的转体方法，其特征在于：包括步骤，
S1、进行试运转，在上转盘和下转盘上设置弧长及角度观测标尺，试运转过程中，对系统平稳性进行详细检查，及时检测关键受力部位是否产生裂缝，如果存在异常情况，则及时停止试运转、查明原因且采取相应的措施后才能继续进行后续试运转，试运转结束后，将得到的包括启动力矩、单位时间转动角度和悬臂端转动的弧线距离、转动过程中惯性的影响系数在内的参数与理论值进行比较，如果存在偏差，则分析并在正式转体时调整；
S2、两侧的牵引千斤顶同步动作，根据试运转时确定的启动牵引力从低到高逐级加载至启动牵引力后开始连续转体，当需要助推启动时，利用助推千斤顶和助推反力座推动支腿；
S3、在桥面中轴线合拢前，桥面监测人员对转动角度及悬臂端位置进行连续监测并反馈至牵引千斤顶操作人员，根据试运转确定的惯性大小，牵引千斤顶在到位前一定位置停止连续顶进，改为点动控制，利用牵引千斤顶和微调千斤顶配合，使梁体缓慢就位，准确调整梁体轴线位置及合拢口两侧标高，通过限位结构防止过转；
S4、转体完成后，在合拢口之间设置临时固结装置，将上转盘和下转盘预留钢筋焊接，然后在上转盘和下转盘外侧支模并浇筑混凝土，使转动体系永久固结。
10.如权利要求9所述的桥梁转体系统的转体方法，其特征在于：在步骤S2中，牵引千斤顶第一次加载到1/3倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至0.8倍的启动牵引力，检查设备是否正常，第二次加载至1倍的启动牵引力。
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