CN114197332A - 一种环状桥梁转体装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环状桥梁转体装置，包括下部结构、上部结构以及转动轴；其中所述下部结构底部与下承台固定，所述上部结构顶部通过上承台与转体桥梁固定；所述下部结构为环状的中部镂空结构，所述上部结构为圆形结构，并且所述下部结构和上部结构圆心处通过所述转动轴连接，桥梁转体时，下部结构上的环形面为滑道摩擦面，所述上部结构以转动轴为旋转中心实现相对转动，从而带动转体桥梁转体对接。本发明还公开了对应的施工方法，本发明的环状桥梁转体装置，环状结构保证了转体装置大部分区域为镂空结构，转动轴保证承台混凝土浇筑过程中振捣的便捷性和振捣质量，解决了超大型转体桥承台浇筑过程中的振捣和排气功能需求。

Description

一种环状桥梁转体装置及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程转体施工技术领域，具体涉及一种超大型环状桥梁转体装置及其施工方法。

背景技术

近年来，随着高速铁路、公路的建设，相继涌现出一大批上跨有铁路或高速公路的大型桥梁，按《国铁集团工电部关于加强穿(跨)越铁路营业线和临近营业线工程方案等审查和施工安全管理的通知》(工电桥房函

【2020】48号)文件要求，此类桥梁施工优先采用转体施工方案。转体施工工法在运用初期，大部分桥梁总重量在三万吨以内，近些年的行业发展给相关技术人员积累了大量经验，越来越多超大型转体桥问世。随着转体桥规模日益增大，带来了球铰直径的增加。

传统半球面球铰结构如图1所示，其下部结构转动摩擦面为一个完整的半球面，对于超大型转体桥，球铰结构也会随之增大，此结构仅在球铰中开设部分振捣孔及排气孔，存在中心部位混凝土振捣、排气困难的问题，造成施工困难，混凝土质量难以保证。一方面，该结构振捣孔位置相对固定且开孔数量有限，未能保证在大直径工况下能充分振捣；另一方面，传统半球面球铰结构在大直径工况下自重较大，加工、吊装难度大，经济性不佳。

由于承台混凝土密实性在桥梁全生命周期极为重要，传统的半球面球铰结构在桥梁承台混凝土浇筑时无法保证充分振捣，且后期检查困难。因此，鉴于现有半球面桥梁转体球铰装置存在的上述问题，有必要对超大型转体桥的转体装置进行进一步优化设计，解决其功能需求，降低工程成本，简便现场施工。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种环状桥梁转体装置及其施工方法，环状结构保证了转体装置大部分区域为空置结构，保证承台混凝土浇筑过程中振捣的便捷性和振捣质量，解决了超大型转体桥承台浇筑过程中的振捣和排气功能需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种环状桥梁转体装置，其特征在于，包括下部结构、上部结构以及转动轴；

其中所述下部结构底部与下承台固定，所述上部结构顶部通过上承台与转体桥梁固定；所述下部结构为环状的中部镂空结构，且中部设有若干连接结构，以保证强度和刚度；所述上部结构为圆形结构，并且所述下部结构和上部结构圆心处通过所述转动轴连接，桥梁转体时，下部结构上的环形面为滑道摩擦面，所述上部结构以转动轴为旋转中心实现相对转动，从而带动转体桥梁转体对接。

作为本发明的进一步改进，所述下部结构外部为环形滑道支承结构，其环形中心处设有下部定位轴孔，所述环形滑道支承结构与所述下部定位轴孔之间沿径向设有若干连接结构，用于将两者连接为整体结构。

作为本发明的进一步改进，所述连接结构选择工诸如字钢、槽钢、方钢等型钢、钢板或者型钢与钢板焊接结构中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述连接结构可根据受力需要设置若干加劲肋，以保证结构强度和刚度。

作为本发明的进一步改进，所述环形滑道支承结构的顶面为滑道，并且滑道上环向间隔设有若干混凝土振捣孔。

作为本发明的进一步改进，所述环形滑道支承结构外侧周向间隔设有若干螺杆调节件，且各螺杆调节件上设有对应的螺杆穿过孔。

作为本发明的进一步改进，所述上部结构底面外侧为与滑道相匹配的上部摩擦面，进一步优选地，转体装置下部结构环形滑道面和与之匹配的上部结构摩擦面均为球面。

作为本发明的进一步改进，所述上部结构顶面圆心处设有上部定位轴孔，其与下部定位轴孔对应。

作为本发明的进一步改进，所述上部结构上设有若干注浆孔，与上承台预埋管道对应连接。

按照本发明的另一方面，提供一种环状桥梁转体装置的施工方法，用于所述的环状桥梁转体装置，包括如下步骤：

S1定位下承台转体装置支架的安装位置；

S2吊装转体装置的下部结构至支架上；

S3通过螺杆调节件调节各点标高并锁定；

S4浇筑下承台混凝土；

S5吊装转动轴及转体装置的上部结构与下部结构配合；

将转动轴底部与下部结构的下部定位轴孔匹配安装，将转动轴顶部与上部结构的上部定位轴孔匹配安装；

S6施工上承台。

作为本发明的进一步改进，所述转体装置下部结构和上部结构，可根据运输、吊装、制造工艺的需要在工厂整体一次成型或划分成多个预制节段，各预制节段在现场拼接形成完整的转体装置。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的环状桥梁转体装置，环状结构保证了转体装置下部结构大部分区域为空置结构，保证承台混凝土浇筑过程中振捣的便捷性和振捣质量，解决了超大型转体桥承台浇筑过程中的振捣和排气功能需求。

(2)本发明的环状桥梁转体装置，滑道支承结构与中心的转动轴孔之间设置连接结构，保证转体装置具有足够的强度和刚度。

(3)本发明的环状桥梁转体装置，下部结构上配备螺杆调节装置，增加了安装精度，更便于现场施工。

(4)本发明的环状桥梁转体装置，下部结构中心为中空结构，结构轻便，相比于传统结构重量较轻，节约了材料使用。

(5)本发明的环状桥梁转体装置，相同受力面积情况下，本发明环状桥梁转体装置外轮廓半径比现有球铰半径大，提高了桥梁封铰前的抗倾覆能力，结构更加安全可靠。

附图说明

图1为现有技术中半球面转体球铰示意图；

图2为本发明实施例的环状桥梁转体装置爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例的环状桥梁转体装置涉及的下部结构立体图；

图4为本发明实施例的环状桥梁转体装置涉及的上部结构立体图；

图5为本发明实施例的环状桥梁转体装置涉及的上部结构平面图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-下部结构、2-上部结构、3-转动轴；101-环形滑道支承结构、102-滑道、103-下部定位轴孔、104-连接结构、105-螺杆调节件；201-上部定位轴孔、202-注浆孔、203-上部摩擦面。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图2为本发明实施例的环状桥梁转体装置爆炸结构示意图；图3至图5分别为本发明实施例的环状桥梁转体装置涉及的下部结构立体图、上部结构立体图以及上部结构平面图。

结合图2至图5所示，本发明的环状桥梁转体装置，包括下部结构1、上部结构2以及连接下部结构1和上部结构2的转动轴3。下部结构1为环状的中部镂空结构，上部结构2为圆形结构，其中下部结构1底部与下承台固定，上部结构2顶部通过上承台与转体桥梁固定，下部结构1和上部结构2中部(圆心处)通过转动轴3连接，桥梁转体时，上部结构2可以转动轴为旋转中心实现相对转动，从而带动转体桥梁转体对接。

具体地，如图3所示，下部结构1包括环形滑道支承结构101、滑道102、下部定位轴孔103、连接结构104以及螺杆调节件105。下部结构1外部为环形滑道支承结构101，下部结构1的环形中心处设有下部定位轴孔103，环形滑道支承结构101与下部定位轴孔103之间沿径向设有若干连接结构104，用于将两者连接为整体结构。

转动轴3优选为销轴，当然本领域技术人员也可以选择其他能够实现连接和转动的轴体结构；接结构104可以选择诸如工字钢、槽钢、方钢等各种型钢，也可以采用钢板或型钢与钢板焊接而成的结构。

环形滑道支承结构101顶面为滑道102，并且滑道102上环向间隔设有若干混凝土振捣孔，用于灌注混凝土，为上部结构提供稳定支撑。环形滑道支承结构101外侧周向间隔设有若干螺杆调节件105，螺杆调节件105上设有对应的螺杆穿过孔，通过调节不同螺杆的拧紧程度，能够调整下部结构的摩擦面的标高，使整体标高保持一致。

优选实施例中，螺杆调节件105包括侧板和底板，侧板底部固定于底板上，侧面与环形滑道支承结构101外侧固定，进一步优选地，底板也与环形滑道支承结构101外侧固定。螺杆穿过孔设置于底板上，滑道102外部通过螺杆与底部承台基础固定。

优选实施例中，连接结构104设有两层结构，上下两层错开设置，并且连接结构104与环形滑道支承结构101内侧的连接处，和环形滑道支承结构101外侧的螺杆调节件105设置位置在径向上对应，能够起到稳定连接和支撑的作用。

更为优选地，连接结构104可根据受力需要设置若干加劲肋，间隔设于连接结构104的翼缘和腹板之间，进一步增加整体结构的连接刚度。

进一步如图4和图5所述，上部结构2包括上部定位轴孔201、注浆孔202。上部结构2底面外侧为与滑道102相匹配的上部摩擦面203，上部结构2顶面圆心处设有上部定位轴孔201，上部定位轴孔201与下部定位轴孔103对应，转动轴底部穿过下部定位轴孔103，顶部穿过上部定位轴孔201。上部结构2顶面上设有若干注浆孔202，与上承台预埋管道对应连接，用于在桥梁转体完成后，封铰施工时，通过上承台预埋管道向上部结构的注浆孔202注入混凝土，并且从上部结构底部进入下部结构中，从而将上部结构2和下部结构1连接为整体结构，保证转体装置的整体性。

转体装置下部结构环形滑道面和与之匹配的上部结构接触面均为球面，有利于桥梁竖向纠偏和减小转动轴剪力。

优选地，上部结构2上，径向设有若干钢结构，同时以上部定位轴孔201为圆心环向设有若干同圆心的加劲肋，用于将各径向型钢连接起来，形成若干沉槽，提高了整体刚度。本发明转体装置上部结构顶面采用格构式，有利于提高结构刚度和强度，且有利于上部结构与上承台混凝土相结合。

本发明的环状桥梁转体装置，其施工工艺流程如下：

(1)定位下承台转体装置支架的安装位置；

(2)吊装转体装置的下部结构1至支架上；

(3)通过螺杆调节件调节各点标高并锁定；

(4)浇筑下承台混凝土；

(5)吊装转动轴3及转体装置的上部结构2与下部结构1配合；

将转动轴3底部与下部结构1的下部定位轴孔103匹配安装，将转动轴3顶部与上部结构2的上部定位轴孔201匹配安装；

(6)施工上承台。

所述转体装置下部结构和上部结构，可根据运输、吊装、制造工艺的需要在工厂整体一次成型或划分成多个预制节段，各预制节段在现场拼接形成完整的转体装置。

需要注意的是，转体装置的各部件安装精度需满足转体桥梁相应安装规范。

本发明的环状桥梁转体装置，相比于传统半球面转体球铰，环状结构保证了转体装置下部结构大部分区域为空置结构，保证承台混凝土浇筑过程中振捣的便捷性和振捣质量，解决了超大型转体桥承台浇筑过程中的振捣和排气功能需求；滑道支承结构与中心的转动轴孔之间设置连接结构，保证转体装置具有足够的强度和刚度；下部结构上配备螺杆调节装置，增加了安装精度，更便于现场施工；相同受力面积情况下，本发明环状桥梁转体装置外轮廓半径比现有球铰半径大，提高了桥梁封铰前的抗倾覆能力，结构更加安全可靠；另外本发明的转体装置，下部结构中心为中空结构，结构轻便，相比于传统结构重量较轻，节约了材料使用。

另外，本发明中没有详细介绍的技术特征均为现有技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环状桥梁转体装置，其特征在于，包括下部结构(1)、上部结构(2)以及转动轴(3)；

其中所述下部结构(1)底部与下承台固定，所述上部结构(2)顶部通过上承台与转体桥梁固定；所述下部结构(1)为环状的中部镂空结构，且中部设有若干连接结构，以保证强度和刚度；所述上部结构(2)为圆形结构，并且所述下部结构(1)和上部结构(2)圆心处通过所述转动轴(3)连接，桥梁转体时，下部结构(1)上的环形面为滑道摩擦面，所述上部结构(2)以转动轴为旋转中心实现相对转动，从而带动转体桥梁转体对接。

2.根据权利要求1所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述下部结构(1)外部为环形滑道支承结构(101)，其环形中心处设有下部定位轴孔(103)，所述环形滑道支承结构(101)与所述下部定位轴孔(103)之间沿径向设有若干连接结构(104)，用于将两者连接为整体结构。

3.根据权利要求2所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述连接结构(104)选择型钢、钢板或者型钢与钢板焊接结构中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述环形滑道支承结构(101)的顶面为滑道(102)，并且滑道(102)上环向间隔设有若干混凝土振捣孔。

5.根据权利要求2或3所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述环形滑道支承结构(101)外侧周向间隔设有若干螺杆调节件(105)，且各螺杆调节件(105)上设有对应的螺杆穿过孔。

6.根据权利要求4所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述上部结构(2)底面外侧为与滑道(102)相匹配的上部摩擦面(203)，两者均为球面。

7.根据权利要求2或6所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述上部结构(2)顶面圆心处设有上部定位轴孔(201)，其与下部定位轴孔(103)对应。

8.根据权利要求1所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，所述上部结构(2)上设有若干注浆孔(202)，与上承台预埋管道对应连接。

9.一种环状桥梁转体装置的施工方法，用于权利要求1-9任一项所述的环状桥梁转体装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1定位下承台转体装置支架的安装位置；

S2吊装转体装置的下部结构至支架上；

S3通过螺杆调节件调节各点标高并锁定；

S4浇筑下承台混凝土；

S5吊装转动轴及转体装置的上部结构与下部结构配合；

将转动轴底部与下部结构的下部定位轴孔匹配安装，将转动轴顶部与上部结构的上部定位轴孔匹配安装；

S6施工上承台。

10.根据权利要求9所述的环状桥梁转体装置的施工方法，其特征在于，所述转体装置下部结构和上部结构，可根据运输、吊装、制造工艺的需要在工厂整体一次成型或划分成多个预制节段，各预制节段在现场拼接形成完整的转体装置。

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