CN115369778A - 一种钢横梁转体结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钢横梁转体结构施工方法，该施工方法包括承台施工、钢横梁转体施工以及墩柱施工，墩柱施工具体施工方法如下：（1）安装钢筋（2）安装支立墩柱模板及脚手架；（3）浇筑混凝土通过采用上述技术方案，墩身一次浇筑成型，以使得墩柱内部各部分严实不存在断面，以在操作转体时，墩柱对转体支撑稳定。在冲洗接面缝处时，利用对撑的刚性网抵接于接面缝的侧壁处，以后使得在冲洗接面缝时，接面缝处的结构不易出现松动。振捣棒采用快插慢拔”的方式，每点振捣时间以20～30s，在振捣过程中宜将振动棒上下略有抽搐，以使上下振动平均，以使得墩柱内的混凝土搅拌均匀，各部分强度平衡。

Description

一种钢横梁转体结构施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工领域，尤其是涉及一种钢横梁转体施工方法。

背景技术

目前在跨既有铁路桥施工时，为了保证安全，不影响既有铁路桥施工，所以需要采用钢横梁转体的施工方式，然后利用铁路天窗时间平转合拢，最后利用支架、挂篮浇筑合拢段，接触锚固系统，完成体系转换。但是现有墩身在浇筑成形时，因墩身内部混凝土搅拌不均，导致墩身各部分强度不一，墩身稳定性降低。

发明内容

为了提高墩身的稳定性，本申请提供一种钢横梁转体施工方法。

本申请提供一种钢横梁转体结构施工方法，采用如下的技术方案：

一种钢横梁转体结构施工方法，该施工方法包括承台施工、钢横梁转体施工以及墩柱施工，墩柱施工具体施工方法如下：

墩柱施工前,用全站仪精确放出墩柱轮廓线和中心线,并将承台顶面墩柱范围内浮浆凿除冲洗干净，整修连结钢筋；

(1)安装钢筋

1)将半成品墩柱钢筋安装于承台上，在既有线外侧设地锚和缆风绳固定住墩柱顶部钢筋；

2)钢筋与承台成型，具体操作方法如下：

a、钢筋绑扎时钢筋接头错开35d，最少不小于1m；

b、墩柱钢筋与预埋钢筋接头按50％截面错开布置；

c、钢筋骨架在不同高度处绑扎适量的垫块或定位钢筋，以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度；

(2)安装支立墩柱模板及脚手架：墩柱模板架设至钢横梁立柱底面标高以上0.5m位置；模板就位加固后确定其中心位置及标高、垂直度及预埋件后，在模板内浇筑混凝土；

(3)浇筑混凝土

1)混凝土浇筑前，在模板内面涂刷脱模剂；

2)浇筑前，先凿除施工接缝面上的水泥砂浆薄膜和表面上松动的石子或松弱混凝土层，然后在接面缝的两侧壁上对撑刚性网，再将接面缝清洗干净，使之充分潮湿，不积水；

3)混凝土入模采用串筒，经串筒落下的混凝土摊平后再进行振捣；砼采用分层浇筑，每层厚度不超过50cm，且在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土；

4)浇筑混凝土时，使用插入式振捣器，移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍；与侧模保持10cm左右的距离；插入下层混凝土5cm；每一处振动完毕后边振动边提出振动棒；振捣棒采用“快插慢拔”的方式；每点振捣时间以20～30s，至混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再显现气泡、表面泛出灰浆；

5)在浇筑过程中或浇筑完成时，将混凝土表面泌水排除；

6)洒水养生，养护时间不少于7天；当砼达到一定强度后拆模。

通过采用上述技术方案，墩身一次浇筑成型，以使得墩柱内部各部分严实不存在断面，以在操作转体时，墩柱对转体支撑稳定。在浇筑前，先完成墩柱钢筋的绑扎，以为施工做准备。在清理接面缝时，因采用机器清理接面缝的石子，清理时接面缝的侧壁处会因石子的切割引起震动，因此，在冲洗接面缝处时，利用对撑的刚性网抵接于接面缝的侧壁处，以后使得在冲洗接面缝时，接面缝处的结构不易出现松动。振捣棒采用快插慢拔”的方式，每点振捣时间以20～30s，在振捣过程中宜将振动棒上下略有抽搐，以使上下振动平均，以使得墩柱内的混凝土搅拌均匀，各部分强度平衡，墩身稳定性较高。

可选的，在制作墩柱的过程中，在混凝土中加入缓凝剂。

通过采用上述技术方案，大体积混凝土在施工过程中，由于混凝土量大，水泥的水化热热量大，在混凝土内外散热不平均以及受到内外约束的情形下，在混凝土内部产生较大的温度应力，导致混凝土发生开裂。因此，大体积混凝土施工中的温度控制是防止混凝土开裂的关键。掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值，混凝土缓凝时间可推迟8～10小时，从而延缓水泥的水化速度。

可选的，钢横梁转体施工包括钢横梁转体系统构造以及墩体水平转体总体施工，墩体水平转体总体施工步骤如下：

(1)防护桩施工，桩基础施工；

(2)施工转体墩的下转盘1.4m高混凝土和非转体墩的承台；

(3)安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，浇筑下转盘0.6m 高混凝土及张拉台座；

(4)安装球铰；

(5)安装砂箱、撑脚及牵引索道；

(6)施工上转盘混凝土；设置上、下转盘临时固结措施；

(7)绑扎墩身钢筋，墩身模板架设至钢横梁立柱底面标高以上0.5m位置；

(8)墩身C40混凝土由承台顶标高灌注至钢横梁立柱底面标高；转体墩的墩身C40混凝土由承台顶标高灌注至钢横梁立柱底面标高；非转体墩的墩身C40混凝土由承台顶标高灌注至钢横梁立柱底面标高以下200mm处；在转体墩的一侧顺线路方向施工临时支墩；

(9)待墩柱混凝土的强度达到设计值的100％、弹性模量达到设计值的100％后，吊装钢横梁及转体配重结构至临时支墩上，配重结构与钢横梁及桥墩螺栓连接；

(10)在非转体墩旁施工临时支墩及工作平台；吊装钢横梁立柱至临时支墩上，并使钢横梁立柱底面与混凝土墩顶齐平；

(11)灌注转体墩侧钢横梁立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高；

(12)吊装压重至配重结构上；

(13)钢横梁与临时支撑分离，撤去上下转盘间的临时固结措施，落架，进行结构称重试验，制定配重方案；

(14)进行结构的试转；

(15)进行正式墩底转体；转体到位后，配重钢结构支撑于临时支墩上；利用非转体墩侧钢横梁端头的千斤顶将钢横梁的标高调整至设计标高；

(16)起顶非转体墩的钢横梁立柱上的千斤顶200mm，与钢横梁底面接触后先进行螺栓连接定位，然后将钢横梁焊接于立柱的顶面板上；

(17)在非转体墩的钢横梁立柱底设置混凝土模板，灌注钢横梁立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高；

(18)拆除配重结构及临时支墩，对临时板件进行切割；

(19)绑轧承台后浇段钢筋，及时浇筑混凝土，完成上下承台之间的固结。

通过采用上述技术方案，在安装完球铰后，将上、下转盘临时固结措施，以使得在施作的过程中，上、下转盘不易出现相当于转动的情况，方便施工。在非转体墩旁施工临时支墩及工作平台，以便在钢横梁转体吊装至临时支墩上时，可以利用非转体墩侧钢横梁端头的千斤顶将钢横梁的标高调整至设计标高，利用临时支墩调整钢横梁的高度，以使得钢横梁的高度符合预设转动高度。临时支墩和转体墩同时施作提高了施工的效率。

可选的，在施作步骤四时，根据混凝土自然形成的流淌斜坡度，在浇筑带前、后各布置2道振捣器，随着混凝土向前推进浇筑，振捣器相应跟进。

通过采用上述技术方案，为了降低大体积混凝土内外散热不均，以在混凝土内部产生较大的温度应力，导致混凝土发生开裂，因此通过上述的振捣方式，以使得大体积混凝土内外温差较小，减少凝土开裂的情况出现，墩柱结构稳定，更加利于转体。

可选的，上述步骤四包括：墩身预埋钢筋根据模板上口尺寸控制准确度，采用与承台钢筋焊接，形成一个整体骨架。

通过采用上述技术方案，承台钢筋与墩身预埋钢筋之间焊接固定以形成整体骨架，承台的钢筋和墩身的钢筋之间相互牵制，以在其中一方受力时，可以借助另一方的限制作用，降低出现位移的情况，提高了承台和墩身之间连接的稳定性。

可选的，下转盘施工如下：

下转盘分次进行混凝土浇筑，第1次浇筑转体墩的下转盘1.4m高混凝土，再安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，第2次浇筑下转盘0.6m高混凝土及张拉台座，具体施工流程如下：

1)测量放线

承台上标注十字线，并在基坑四周做出引桩；

2)承台垫层施工

采用方木支模构建承台垫层，垫层采用溜槽法浇筑；其中，承台垫层采用C20混凝土，垫层尺寸为承台边往外扩20cm，厚度20cm；

3)下承台混凝土浇筑

下承台为C40混凝土，采用溜槽施工，斜面分层浇筑，层厚控制在30cm以内，采用ZX-70 插入式振捣器振捣，插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，均匀振实，移动间距不大于振捣作用有效半径的1.5倍，振捣时间为10～30s，以混凝土泛浆和冒泡明显减少，不再下沉为准；振捣上一层混凝土时在下一层混凝土初凝前进行，且必须插入下层50mm，以消除两层间接缝；振捣器不得紧靠模板振动；混凝土浇筑到顶初凝前，对表面进行拉毛，然后立即进行覆盖养生，达到拆模强度后拆除模板，进行基坑的回填工作；

4)下承台模板拆除及养生

5)基坑回填

基坑回填，回填采用原状土，四周同步分层回填，每层厚度20cm，用冲击夯夯实。

通过采用上述技术方案，将下转盘分开成两次浇筑，以便安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋；同时通过分次浇筑的方法，同时可以在下一层混凝土初凝前，振捣下一层混凝土，以使得混凝土分布均匀，混凝土内外温差较小，进而降低了混凝土出现开裂的情况。

可选的，通过以下公式计算不平衡力矩和摩擦力矩：

当转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩时：

不平衡力矩：

摩阻力矩：

当转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩时：

不平衡力矩：

摩阻力矩：

其中Mz是转动体球铰摩阻力矩，M_G转动体不平衡力矩，P1是南侧承台实施顶力；P2是北侧承台实施顶力。

可选的，上述方法包括：

转体结构的牵引力通过以下公式计算：

T＝2/3*(R*W*μ)/D

R——球铰平面半径，

W——转体最大总重量，

D——转台直径，

μ——球铰系数。

通过采用上述技术方案，根据实际的施工方案设计牵引力的计算公式，将所测量的数据代入公式中，便可以计算得到所需要的牵引力，如启动时所需要的最大牵引力，转动时所需要的最大牵引力等，进而调节千斤顶的施力。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

墩身一次浇筑成型，以使得墩柱内部各部分严实不存在断面，以在操作转体时，墩柱对转体支撑稳定。在浇筑前，先完成墩柱钢筋的绑扎，以为施工做准备。在清理接面缝时，因采用机器清理接面缝的石子，清理时接面缝的侧壁处会因石子的切割引起震动，因此，在冲洗接面缝处时，利用对撑的刚性网抵接于接面缝的侧壁处，以后使得在冲洗接面缝时，接面缝处的结构不易出现松动。振捣棒采用快插慢拔”的方式，每点振捣时间以20～30s，在振捣过程中宜将振动棒上下略有抽搐，以使上下振动平均，以使得墩柱内的混凝土搅拌均匀，各部分强度平衡。

附图说明

图1是本申请中转体系统的立面图；

图2是本申请中转体系统的平面图；

图3是本申请中转体系统的侧面图；

图4是本申请中牵引系统平面布置图；

图5是本申请中临时支架布置总图；

图6是本申请中转体施工操作工艺流程图；

图7是本申请中转动体球铰摩阻力矩与转动体不平衡力矩的示意图；

图8是本申请中转动体球铰绕Z轴转动摩擦系数计算示意图。

附图标记说明：

1、承台；2、助力反推支座；3、环形滑道；4、转体球铰；5、撑脚；6、C40混凝土；7、张拉台座；8、下转盘；9、牵引索A；10、牵引索B；11、牵引索支承钢筋；12、临时墩； 13、转体墩；14、钢横梁；15、钢横梁立柱底；16、转体施工牛腿。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种钢横梁转体结构施工方法，该方法包括以下步骤：

一、承台施工

(1)基坑开挖

基坑开挖采用2台挖掘机进行施工，挖掘机与既有线行车方向垂直站位，采取从靠近既有线向远离既有线方向边退边挖的方式分层开挖，开挖层厚控制在1.5m左右。基坑出土从基坑左右及后方进行，并在基坑安全线以外存放。施工过程中一机一人盯控，防止挖掘机侵入限界。

基坑开挖采用人工配合机械开挖，开挖成型后，周围外设置围栏。同时在基坑周边以及施工临时便道设置警示标志。为了不扰动原土层，坑底预留30cm人工清底。承台1下按设计要求现浇混凝土垫层。

(2)桩头环切

基坑开挖，人工清理到设计标高，以免出现桩头被多凿，造成桩顶伸入承台1内高度不够的情况。破除桩头时应用采用环切技术，空压机结合人工凿除，上部采用空压机凿除，下部留有一定高度由人工凿除。凿除过程中保证设计桩顶以下的桩身混凝土不易被扰动。

(3)钢筋绑扎

承台1钢筋在钢筋加工厂加工，运至现场绑扎安装。钢筋绑扎安装时在垫层面上弹出钢筋的外围轮廓线，并用油漆标出每根钢筋的平面位置，钢筋安装时利用卡具。墩身预埋筋及其他预埋件按预设位置安装并牢固定位。承台1钢筋按施工规范进行绑扎焊接，钢筋网片之间采用架立钢筋焊接牢固，做到上下层网格对齐，层间距正确，并确保钢筋的保护层厚度。

(4)模板支立拼装

承台1模板全部采用组拼钢模板，并保证模板强度、刚度和稳定性。模板拼装可利用小型吊具在基坑内逐块组拼，拼接表面必须平整、支撑牢靠，拼装前对模板进行打磨刷脱模剂。

支模前用全站仪测放承台1四角点，墨线弹出模板的边线，支模后再用仪器进行复合校正。模板加固通过型钢、拉杆与基坑四周坑壁挤密、撑实，确保模板稳定牢固、尺寸准确。墩身预埋钢筋根据模板上口尺寸控制准确度，采用与承台1钢筋焊接，形成一个整体骨架以防移位。

(5)非转体墩承台混凝土浇筑

1)在混凝土浇筑前，将模板、钢筋上的杂物清除干净，基坑内积水清理干，阴雨天气或施工场地泥泞时，作业人员应将鞋子冲洗干净，防止泥土污染钢筋或混凝土。

2)承台1混凝土浇筑采用混凝土运输车运输，溜槽进行浇筑，浇筑时间不得超过混凝土的初凝时间，混凝土滞留时间不得超过1h，间断时间不得超过2h。浇筑前根据邻近营业线施工日计划规划车辆及浇筑时间，确保点内施工完成。

3)混凝土拌合物入模前含气量控制在2～4％(具体看实际要求)，坍落度要求180～ 220mm(具体看实际要求)，扩展度450～550mm(具体看实际要求)；混凝土浇筑时，模板温度控制在5～35℃(具体看实际要求)，入模温度5～30℃(具体看实际要求)。试验人员随时检查砼的和易性和坍落度。

4)混凝土浇筑顺序

混凝土浇筑时间控制在初凝时间内。混凝土在混凝土拌合站集中拌制，用混凝土搅拌车运至墩位后，混凝土输送泵泵送至溜槽送至模内。

浇筑混凝土时采用水平分层的方法灌注。上层与下层前后浇筑距离不小于1.5m，在本实施例中为1.8m，每层浇筑厚度不超过30cm，在本实施例中为25cm。在混凝土浇筑过程中，使混凝土入模均匀，避免大量集中入模。混凝土振捣采用插入式的振动器，振动棒避免碰撞模板、钢筋和冷却管等预埋件，移动间距不超过其作用半径的1.5倍，与侧模保持 5～10cm的间距，插入下层混凝土5～10cm左右，将所有部位均振捣密实，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡、表面呈现平坦、泛浆。

顶板表面进行二次收浆抹面，及时覆盖洒水养生，防止温度裂纹。

混凝土浇筑应分层进行，上、下层浇筑时间相隔不超过2h。当从高处直接向模板内倾卸砼时，为防止砼离析采取的措施应符合以下规定：

(A)从高处直接倾卸时，砼自由倾落高度不宜超过2m。

(B)当倾落高度超过2m时，应采用串筒、溜管或振动溜管等辅助设置进行砼浇注，避免混凝土离析。

(6)每一插点应掌握好振捣时间，过短不易捣实，过长混凝土产生离析现象。一般每点振捣时间为20～30s，但以混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。

(7)振捣棒插点应均匀排列。振捣混凝土时，每次移动位置的距离，应不大于振捣棒作用半径的1.5倍(40～60cm)，根据上层钢筋间距来控制插棒距离。振捣混凝土时，振捣棒插点采用“行列式”或“方程式”(振捣棒插点分布图)次序移动，不应混用，以免造成混乱而发生漏振。

(8)振捣棒使用时，不得紧靠模板振捣，且尽量避免碰撞钢筋及预埋件等。浇筑时备用8台φ50振捣器，以免出现故障时及时更换。

(9)不能在模板内利用振捣器使混凝土长距离流动或运送混凝土，以致引起离析。混凝土捣实后1.5h到24h之内，不得受到振捣。

(10)承台1混凝土面施工时的振捣工艺为：首先采用插入式振捣棒进行捣固，然后用提浆机进行整平，人工收面，待定浆后再第二遍收光。抹面时严禁洒水，并应防止过度操作影响表层混凝土的质量。

(11)混凝土浇筑入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土从多处下料，分散处理，以免因混凝土分层厚度太大振捣困难，导致混凝土不密实、出现蜂窝麻面等缺陷。

(12)施工选择模板温度在5～35℃的时段浇筑混凝土。在炎热气候下浇筑混凝土时，采取遮蔽措施避免模板和新浇混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过35℃。当昼夜平均气温高于30℃时，按夏季施工办理，尽量安排在上午11:00 以前浇筑完或下午16:00以后开盘浇筑，并对模板采取降温措施。

(13)梁体混凝土振捣完成后，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，尽量减少暴露时间，防止表面水分蒸发。

(14)混凝土养生及拆模

基础承台1混凝土采用浇水养护，防止混凝土因缺水而产生表面裂缝。承台1在混凝土浇筑完毕后的12小时以内就要进行浇水养护。每天8:00-20:00每两小时浇水一次，具体浇水次数视保持混凝土表面湿润而定，养护总时间不得少于14天。对于需要安装冷却管的承台1，通过调节冷却水管进出水流量和流速，可有效地提高混凝土内部降温效率，控制温差，缩短混凝土养护时间。混凝土在浇筑完毕后的一整天内，不得在其上踩踏或安装模板及支架，承台1混凝土抗压强度达到要求强度(2.5MPa)后拆模。

6)基坑监测点的布置

在墩基坑四周每侧1m处布设监测点。变形观测桩采用直径16mm以上的钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，钢筋埋设于防护桩与铁路之间，待测点稳定后，测量桩顶标高、坐标值作为初始读数。

基坑开挖过程中累计水平变化大于30mm时必须停止施工，对基坑进行全面检查分析，弄清原因并做好相应处理措施后再继续进行施工；当位移过大时，及时对基坑进行回填，重新采取防护后再进行施工。

二、钢横梁转体施工

参见图1和图2，转体结构由下转盘8、上转盘、转动系统(超高强混凝土球铰)、转体平衡系统(滑道及撑脚5)、转体助推系统(助推钢牛腿)、转体牵引系统(牵引索及张拉台座7)、结构临时锚固系统(砂箱及高强钢筋)等组成。

1)下转盘8

下转盘8为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成承台1结构，下转盘8采用C40混凝土6。下转盘8上设有转体系统的下球铰、中心直径为4.5m的环形下滑道及4组助推钢牛腿、2个牵引反力座。撑脚5与下滑道的间距为20mm。

2)上转盘

上转盘是转体时的重要结构，在整个转体过程中是一个多向立体的受力状态，受力较复杂，设计采用C40混凝土6。上转盘长5.9m，宽5.9m，厚1.2m。转台直径

高度0.5m。转台是球铰、撑脚5与上转盘相连接的部分，又是转体牵引索直接施加的部位。转台内预埋牵引索。

为加强封固部分混凝土密实，可根据施工需要，在上转盘受力安全部位设置振捣孔。

3)超高强混凝土球铰

本桥转体采用坚向承载力为10000KN的超高强混凝土球铰。球铰由球铰上盘、球铰下盘、球铰上座板、球铰下座板及中心转轴所组成。球铰下盘设有向上的凹球面，球铰上盘设有与之匹配的凸球面，球面上满铺布置超高分子量聚乙烯滑块。球铰上，下盘分别固定于球铰上、下座板上，球铰下座板预埋在下承合混凝土顶面，球铰上座板与上承台1混凝土浇筑为一体。球铰各部件均采用钢-混凝土组合构件，采用C120级超高强混凝土。

球铰是转动体系的核心，采用专业厂家提供的成套产品。球铰是转体施工的关键部件，必须精心制作、精心安装，施工时按照要求进行仔细安装和调试。

主要设计指标:a.超高强混凝土组合球铰的静摩系数≤0.06，动摩系数≤0.03。b.超高强混凝土组合球铰采用C120级RPC材料，设计允许应力≤42MPa。C.超高强混凝土组合球铰采用的超高分子量聚乙烯滑板，设计允许应力≤45MPa。

4)撑脚5与滑道

在下承台1表面设置直径4.5米的滑道，滑道宽1.0米，滑道为钢构件，在滑道面上铺设不锈钢板。上转盘共设有4组撑脚5，每组撑脚5由2个钢管混凝土组成，撑脚5下设有30mm的钢走板。钢管内灌注RPC混凝土。撑脚5在工厂整体制造后运进工地。转体前在不锈钢板上涂抹黄油，并铺设10mm厚MGE板。

滑道预埋在下承台1混凝土表面，撑脚5上端预埋在上承台1混凝土中，撑脚5走板与滑道间设置有20mm的间隙。要求整个滑道面在同一个水平面上，其相对高差不大于 2mm。滑道骨架角钢顶面相对高差小于1mm，滑道顶面高出下转盘8顶面5mm。

5)助推钢牛腿

在滑道内外侧共布置4对型钢制成的钢牛腿，助推反力座用于转体的启动、止动和姿态微调等，为施工中得辅助设备，仅在特殊情况下使用，使用时应与千斤顶、反力梁配合使用。

6)临时锚固系统

为保证施工过程中的结构稳定和安全，在上承台1与下承台1之间应设置可靠的临时锚固系统。

7)转体牵引系统

参见图3和图4，本桥牵引索采用强度级别1860MPa的5根

钢绞线制成,锚固于转台上。固定端采用P型锚具，同一对牵引索的锚固端应在同一直径线上并对称于圆心，注意每根索的预埋高度应和牵引方向一致。每根索埋入转台的长度大于3.0m，每根索的出口点也应对称于转盘中心。牵引索外露部分应圆顺地缠绕在转台周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并做好保护措施，防止施工过程中钢绞线损坏或严重锈蚀。

三、墩地水平转体总体施工

(1)防护桩施工，桩基础施工；

(2)施工转体墩13的下转盘81.4m高混凝土和非转体墩的承台1；

(3)安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，浇筑下转盘80.6m高混凝土及张拉台座7；

(4)安装球铰；

(5)安装砂箱、撑脚5及牵引索道；

(6)施工上转盘混凝土；设置上、下转盘8临时固结措施；

(7)绑扎墩身钢筋，墩身模板架设至钢横梁14立柱底面标高以上0.5m位置；

(8)墩身C40混凝土6由承台1顶标高灌注至钢横梁14立柱底面标高；转体墩13的墩身 C40混凝土6由承台1顶标高灌注至钢横梁14立柱底面标高；非转体墩的墩身C40混凝土6由承台1顶标高灌注至钢横梁14立柱底面标高以下200mm处；在转体墩13的一侧顺线路方向施工临时支墩；

(9)待墩柱混凝土的强度达到设计值的100％、弹性模量达到设计值的100％后，使用汽车吊吊装钢横梁14及转体配重结构至临时支墩上，配重结构与钢横梁14及桥墩螺栓连接；

(10)在非转体墩旁施工临时支墩及工作平台；吊装钢横梁14立柱至临时支墩上，并使钢横梁14立柱底面与混凝土墩顶齐平；

(11)灌注转体墩13侧钢横梁14立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高；

(12)吊装压重至配重结构上；

(13)钢横梁14与临时支撑分离，撤去上下转盘8间的临时固结措施，落架，进行结构称重试验，制定配重方案；

(14)进行结构的试转；

(15)进行正式墩底转体。转体到位后，配重钢结构支撑于临时支墩上；利用非转体墩侧钢横梁14端头的千斤顶将钢横梁14的标高调整至设计标高；

(16)起顶非转体墩的钢横梁14立柱上的千斤顶200mm，与钢横梁14底面接触后先进行螺栓连接定位，然后将钢横梁14焊接于立柱的顶面板上。

(17)在非转体墩的钢横梁14立柱底设置混凝土模板，灌注钢横梁14立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高。

(18)拆除配重结构及临时支墩，对临时板件进行切割。

(19)绑轧承台1后浇段钢筋，及时浇筑混凝土，完成上下承台1之间的固结。

墩地水平转体施工工艺如下：

(1)下转盘8施工

下转盘8分次进行混凝土浇筑，第1次浇筑转体墩13的下转盘81.4m高混凝土，再安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，第2次浇筑下转盘80.6m高混凝土及张拉台座7，具体施工流程如下：

1)测量放线

测量人员采用全站仪放出承台1十字线，并在基坑四周做出引桩。

2)承台1垫层施工

承台1垫层采用C20混凝土，垫层尺寸为承台1边往外扩20cm，厚度20cm。垫层用方木支模，混凝土采用溜槽法浇筑。

3)下承台1混凝土浇筑

下承台1为C40混凝土6，采用溜槽施工，斜面分层浇筑，层厚控制在30cm以内，采用ZX-70插入式振捣器振捣，插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实，移动间距不大于振捣作用有效半径的1.5倍，振捣时间为 10～30s，以混凝土泛浆和冒泡明显减少，不再下沉为准，避免漏振、欠振和超振。振捣上一层混凝土时在下一层混凝土初凝前进行，且必须插入下层50mm，以消除两层间接缝。振捣器不得紧靠模板振动。浇筑过程中设专人随时检查钢筋和模板的稳定性，发现问题及时处理。混凝土浇筑到顶初凝前，对表面进行拉毛，然后立即进行覆盖养生，达到拆模强度后拆除模板，待质量经过监理工程师验收合格后，方可以进行基坑的回填工作。

4)下承台1模板拆除及养生

根据测量的混凝土内部温度与外界气温的差值来决定拆模时间，若两者温差大于25℃，则不能拆模，继续通水散热；直至外界气温与混凝土内部温差小于25℃且达到设计强度100％方后拆除模板。

在混凝土浇筑完成并且初凝后，予以洒水养护保证混凝土表面经常处于湿润状态为准，养生期应符合规范要求。由于邻近营业线施工，在混凝土表面盖上不得覆盖塑料薄膜，养护用水不能使混凝土产生不良外观质量影响。

5)基坑回填

砼达到设计强度及模板拆除后进行基坑回填，回填采用原状土，四周同步分层回填，每层厚度20cm，用冲击夯夯实。

(2)安装球铰下座板及滑道

球铰及其座板均采用吊车吊装就位，人工调平对中安装。

安装前，测量人员采用水准仪对球铰下混凝土面高程进行复核，然后采用全站仪放出球铰下座板及滑道骨架平面位置，并在混凝土上做好标记以便对骨架进行定位。施工时采用提高安装球铰下座板精度的方法，以减少下球铰安装时的调整工作量，施工中可采用测微器控制下座板顶面相对高差，提高高差控制精度。下座板与滑道安装调整就位后，测量人员对骨架高程及平面位置进行复核，保证球铰下座板与滑道的平面位置及高程，保证平面高差不大于3mm，滑道中心和球铰中心重合，与理论中心偏差不大于1mm，确认无误后将下座板、滑道板与角钢焊接牢固，防止浇筑混凝土时发生位移，影响球铰安装。钢托架应采取措施支撑牢固，将助推牛腿焊接固定与滑道内外侧钢板上，绑扎钢筋，检查合格后，即可进行下承台10.6米部分混凝土浇筑，承台1外边模板采用组拼钢模板，预留槽模板采用木模板，外模板采用拉杆与外侧周边支撑相结合的方式加固，内模采用拉杆与承台1钢筋连接的方式加固。混凝土浇筑，浇筑方法同上。

(3)安装下球铰

下球铰的安装精度是整个转体球铰4安装的关键步骤。浇筑完成第二层混凝土后，吊装下球铰放在球铰下座板上，进行对中和调平，安装精度：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm，下球铰正面相对高差≯1mm。

1)下球铰安装前先进行检查，主要对下转盘8球铰表面椭圆度及结构检查是否满足设计加工要求。下转盘8球铰的现场组装，主要是下转盘8球铰的锚固钢筋及调整螺栓的安装；此部分为螺栓连接，其它构件均预先焊接组装完成。

2)球铰吊装：球铰采用汽车吊进行吊装，吊装过程中专人指挥，保证球铰轻起轻落，移动平稳，就位准确。

3)精确定位及调整：利用球铰骨架及调整螺栓将下球铰悬吊，调整中心位置，然后依靠固定调整螺杆上下转动调整标高。

4)固定：精确定位及调整完成后，对下转盘8球铰的中心、标高、平整度进行复查；中心位置利用全站仪检查，标高采用精密水平仪及钢铟尺多点复测，经检查合格后对其进行固定；竖向利用调整螺栓与横梁之间拧紧固定，横向采用在承台1上预埋型钢，利用型钢固定。

(4)滑道安装

在钢撑脚5的下方设有环形滑道3，现场采取分节段拼装，在盘下利用调整螺栓调整固定。转体时保证撑脚5可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。滑道钢材表面应加工平整。

(5)下球铰下混凝土施工由于下球铰水平转盘面积比较大，下盘结构复杂，下转盘8混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。为此，在下转盘8上提前预留了振捣孔和排气孔，混凝土浇筑时从下转盘8底向上依次进行振捣，当混凝土浇筑到振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣棒从振捣孔深入盘下，捣固密实，现场观察混凝土不产生下沉，而且周边排气孔有充分水泥浆冒出。

(6)张拉台座7施工

张拉台座7设有两座，张拉台座7A长1m，宽0.8m，高1.5m；张拉台座7B长1m，宽0.8m，高1.5m，承台1对角布置。反力座钢筋绑扎完成后立木模板并用拉杆与承台1预埋插筋固定，然后浇筑C40混凝土6。施工过程中注意牵引反力座预留牵引索槽口中心线与转台切线方向一致。施工完成后注意将预埋插筋切割掉。

(7)安装定位销轴、聚四氟乙烯滑动片及上球铰

1)安装定位销轴

定位销轴采用汽车吊进行吊装至套筒内，并调整好垂直度与周边间隙。

2)安装聚四氟乙烯滑动片

聚四氟乙烯滑动片安装前，先将球铰顶面清理干净，球铰表面及安装聚四氟乙烯滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。根据聚四氟乙烯滑动片的编号由内到外将其安装在相应的镶嵌孔内。聚四氟乙烯滑动片安装完成后，采用精密水准仪对其标高进行检查，保证其顶面位于同一球面上。检查合格后，在球面上各聚四氟乙烯滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，现场采用的黄油和四氟乙烯粉的配比提前由试验确定。使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满乙烯滑动片之间的空间，并略高于聚四氟乙烯滑动片，保证其顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。整个安装过程中注意保持球面清洁，严禁将杂物带至球面上。

3)安装上球铰

聚四氟乙烯滑动片安装完成后，将上球铰的销轴套管接好，用螺栓固定牢固。用汽车吊将上球铰吊起，在凸球面上涂抹一层黄油聚四氟乙烯粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上，用拉链葫芦微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致，去除被挤出的多余黄油，以免污染承台1影响混凝土性能，并用宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封，严禁泥沙或杂物进入球铰摩擦部分。转动前，定位轴套管、球铰转动面内应注满油脂，滑道面应清理干净，四氟乙烯粉，减小转动时的摩擦阻力。

(8)上转盘施工

1)上转盘撑脚5施工

上转盘下表面沿圆周均匀设有4组双Φ400mm钢管混凝土撑脚5，每个撑脚5焊接在厚 30mm钢走板上，走板底面焊接3mm厚的不锈钢板，撑脚5钢管内灌注RPC混凝土。撑脚 5在工厂制造后运进工地。

在下转盘8混凝土浇筑完成上球铰安装就位时即安装撑脚5，撑脚5采用吊车吊装。

撑脚5底与不锈钢板间预留20mm间隙，间隙采用石英砂填充。石英砂四周采用L50*5mm的角钢焊接砂箱，并与撑脚5下钢板连接密实，中间间隙采用泡沫胶封闭。

转体前将石英砂清理干净，在环形滑道3顶面铺设10mm厚的MGE板。

2)砂箱施工

为保证施工过程中的结构稳定和安全，在上承台1与下承台1之间设置有砂箱与高强钢筋组成的临时锚固系统。除在滑道上均匀布置4个4000KN的砂箱外，在桥墩四角上下承台1之间各布置有8根

高强螺纹钢筋，用以平衡上部结构施工过程中可能产生的不平衡弯矩。砂箱内设黄砂，黄砂水洗干净并烘干后方可使用，砂箱在使用前预压密实。

3)上转盘模板施工

上转盘模板支撑体系采用φ48*3.5mm无缝钢管支架，上转盘底模采用18mm厚优质竹胶板，上承台1侧模采用定型钢平模，钢管支架立杆采用纵横向60*60cm布置，横杆间距60cm，与立杆采用十字扣件相连，支架顶采用10*15cm方木作为纵横梁。

4)上转盘钢筋及预应力筋安装

上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态，上盘布有纵、横、竖三向预应力钢筋。上转盘边长590cm，宽590cm，厚120cm；本桥牵引索采用强度级别1860MPa的5根

钢绞线制成，两道左右对称的牵引索锚固于直径5.3米的型钢牵引索道上，在型钢索道上缠绕330°后穿入设置于下承台1两侧的张拉台座7。同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致，每对索的出口点对称于转盘中心，转体施工时将两道牵引索对称地锚固于型钢索道的锚板处，牵引索缠绕在索道上要注意防止相互交叉。牵引索外露部分圆顺地缠绕在转盘周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并作好保护措施，防止施工过程中钢绞线伤害或严重生锈。型钢牵引索道采用 18#槽钢分4段在工厂加工制造，采用螺栓固定于撑脚5钢管外侧，索道安装时应保证与球铰中心对中。

5)上转盘混凝土施工

上转盘分3层施工，第1层施工至下承台1以上0.9m高位置，安装完撑脚5及砂箱后进行第2层混凝土施工，最后进行第三层施工。

上承台1施工时在上承台1躲开预应力筋位置预留8个后封混凝土振捣孔，采用

管，两头采用胶带封堵，避免进浆。

上承台1采用C40混凝土，运输采用混凝土输送车运送，在运行中以每分钟2～4 转的转速进行搅拌；卸料前以常速再进行搅拌。砼浇筑采用泵车泵送入模，混凝土布料从1/3位置开始向另外部分灌注，采用插入式振捣器振捣密实。浇至设计标高后，振捣时观察砼不再下沉，表面泛浆，水平有光泽即可缓慢抽出振捣棒，对承台1顶面进行抹面及二次收光，墩柱范畴内的承台1面作刷毛处理。洒水养生，养护时间不少于7天。当砼达到一定强度后拆模。

四、墩柱施工

(1)钢筋的制作和安装

1)基本要求

钢筋表面干净，无局部弯折。

墩柱钢筋在加工厂加工半成品运至承台1外侧，人工搬运至承台1上安装。在既有线外侧设地锚和缆风绳固定住墩柱顶部钢筋，防止墩柱钢筋向既有线侧倾倒。

2)成型安装要求

a、钢筋绑扎时钢筋接头错开35d，但最少不小于1m。

b、基础预埋钢筋位置需准确，满足钢筋保护层的要求，墩柱钢筋与预埋钢筋接头按 50％截面错开布置。

c、钢筋骨架在不同高度处绑扎适量的垫块或定位钢筋，以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度。

(2)支立墩柱模板及脚手架

墩柱采用定型大块钢模，模板根据墩高调配节段标准节2m，整节1m、1.5m，采用25吊车单块吊装就位，墩柱模板架设至钢横梁14立柱底面标高以上0.5m位置。模板就位加固后由测量班检查其中心位置及标高、垂直度及预埋件，经监理检查合格，同意后方可浇注混凝土。

(3)浇筑混凝土

混凝土运输采用混凝土罐车运输，浇筑采用汽车泵浇筑，插入式振捣棒进行振捣。

1)混凝土浇筑前，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净；模板如有缝隙，要填塞严密，模板内面涂刷脱模剂。

2)浇筑前，检查混凝土的平均性和坍落度。

3)墩身一次浇筑成型。浇筑前，先凿除施工接缝面上的水泥砂浆薄膜和表面上松动的石子或松弱混凝土层，并冲洗干净，使之充分潮湿，不积水。

4)混凝土入模采用串筒，经串筒落下的混凝土用人工摊平后再进行振捣。砼采用分层浇筑，每层厚度不超过50cm，且在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土。

5)浇筑混凝土时，采用插入式振捣器振动捣实。振捣器振动时要符合下列规定：使用插入式振捣器，移动间距不能超过振捣器作用半径的1.5倍；与侧模保持10cm左右的距离；插入下层混凝土5cm；每一处振动完毕后边振动边慢慢提出振动棒；避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件；振捣棒的操作做到“快插慢拔”，在振捣过程中宜将振动棒上下略有抽搐，以使上下振动平均。对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。每点振捣时间以20～30s为宜，至混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再显现气泡、表面泛出灰浆为宜。

6)在浇筑过程中或浇筑完成时，如混凝土表面泌水较多，须在不扰动已浇筑混凝土的条件下，将水排除。

7)洒水养生，养护时间不少于7天。当砼达到一定强度后拆模。

(4)大体积混凝土温控防裂措施

大体积混凝土在施工过程中，由于混凝土量大，水泥的水化热热量大，在混凝土内外散热不平均以及受到内外约束的情形下，在混凝土内部产生较大的温度应力，导致混凝土发生开裂。因此，大体积混凝土施工中的温度控制是防止混凝土开裂的关键。

温差控制原则：混凝土的中心温度与表面温度的差值不得超过25℃；混凝土表面温度与环境空气最低温度的差值不得超过25℃。温控防裂措施为：

1)控制温度升降速度，防止显现过大温度应力。

①选用低水化热水泥，降低混凝土内部热量：选用水化热低、安定性好的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能的减少水泥用量，以减少水泥的水化热。

②掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值，混凝土缓凝时间可推迟8～10小时，从而延缓水泥的水化速度。

③掺加粉煤灰，降低水泥用量，减少水泥水化热。

2)挑选合理的浇筑工艺

①浇筑方法：浇筑方法采用“斜面分层、薄层浇筑、连续推进、一次到顶”的方案。

②振捣：根据混凝土自然形成的流淌斜坡度，在浇筑带前、后各布置2道振捣器，随着混凝土向前推进浇筑，振捣器相应跟进。

③表面处理：混凝土浇筑约3～4h后，先按设计标高用长括尺初括平，后在混凝土初凝前用木蟹打压实，最后用铁抹刀抹光。

3)改善混凝土的性能，提高混凝土抗裂能力。

①采用干净的砂、石料，含泥量分别控制在3％和1％以下。

②掺加高效缓凝减水剂，配制自密实流态混凝土，既减少混凝土用水量，又能延缓终凝时间，同时增加混凝土前期强度，防止混凝土发生开裂。

五、搭设临时支墩

(1)临时支墩搭设，参见图5，

1)在转体数的一侧顺既有线路方向施工临时支墩；

2)吊装钢横梁14及转体配重结构至临时支墩上，配重结构与钢横梁14及桥墩螺栓连接；

3)在非转体墩13旁施工临时支墩及平台；吊装钢横梁14立柱至临时支墩上，并使钢横梁 14立柱底面与混凝土墩顶齐平。

4)临时支墩应设有防风缆，框架墩距接触网带电体较近处应设置绝缘防电措施；

(2)支架基础

按照承重支架布置图，在混凝土基础上设置承重支架预埋件，通过焊接，承重支架与混凝土连续梁刚性连接。预埋件由锚板和锚筋组成，锚板板厚为20mm，锚筋采用HPB300热轧光圆钢筋，直径为φ16mm，预埋深度为250mm；

(3)承重支架结构形式

①.承重支架立柱均采用采用直径273*8mm的双排钢管柱，钢横梁14支架布置在底板分节接头处，分配梁采用双拼I32a工字钢，主撑管斜撑用φ140*5mm的钢管。钢横梁14支架材料均采用Q235B。

②.为满足节段间现场对接施工的要求，在承重支架立柱顶端设置施工作业平台。作业平台由分配梁、围栏、人孔门洞等组成。围栏高度为≥1.2m，在本实施例中为1.2m，平台上满铺脚手板。

(4)承重支架搭设

①.承重支架拼装采用汽车吊组拼。

②.为保证支架安装的精度，搭设过程应严格按照以下工艺执行。

1)支架立柱安装前，根据立柱的间距对预埋件进行测量放线，并在预埋件顶面上划出纵横向基准线，作为立柱定位线。

2)支架立柱吊装定位过程中，使立柱下端钢管外皮上的纵横基准线分别和预埋件上的纵横向基准线一一对齐，保证立柱的纵横向精确定位。

3)两组立柱安装定位完成后，紧接着把立柱间撑杆安装到位。

4)立柱节段对接以及撑杆安装过程中，采用两台经纬仪实施监控立柱的垂直度，防止立柱倾斜。安装垂直度要求小于等于H/500，且不大于5mm，在本实施例中为4mm。

(5)支架拆除。

钢横梁14吊装

待墩柱混凝土的强度达到设计值的100％、弹性模量达到设计值的100％后，即可吊装钢横梁14至桥墩及临时支墩上。

(1)施工准备

检查各部件是否安装完善。

(2)钢横梁14分段架设总体步骤

1)钢横梁14在工厂制作加工后，运至现场拼装。为减少厂外焊接工作量，同时便于运输， 3号、14号框架钢横梁14分为6个节段(含2个框架立柱墩座)，节段最大长度约13.05m，重35.689t。

2)钢横梁14分段安装顺序：按设计要求从两端对称依次按预拼编号顺序吊装，最后进行合龙段的架设施工，吊装工序：每一分段按照起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式整体焊接→转体→焊接剩余部分。

3)整平地面夯实基础，在混凝土基础上搭设临时支架，临时支架制作时应综合考虑桥台基础标高以及横梁纵坡和预拱度。

4)钢横梁14转体前采用原位支架法进行架设，由横梁的一段向另一端依次进行架设。

(3)钢横梁14吊装施工吊车就位后，安装卸扣于钢梁吊耳上，吊装钢横梁14各种连接挂钩挂牢靠，检查到位。由于履带吊提升速度较慢，为保证点内完成吊装，正式封锁命令下达前20分钟，做钢梁起吊准备工作并将钢梁吊起待命，吊臂背离营业线方向。钢横梁14上设置牵引绳，调整钢横梁 14方向。

正式吊装作业在封锁点内进行，吊机开始旋转吊机主臂，利用钢横梁14一端的绳索牵引钢横梁14使其平转，至临时支墩上方。

利用钢横梁14端头两根长麻绳，调整钢横梁14方向并慢慢下落，人工配合将墩顶预留钢筋穿入钢横梁14内部并精确定位，落梁过程中使用槽钢限位装置与墩顶外包钢板上的限位槽钢进行定位。落梁，精确定位，钢横梁14固定连接。保证钢横梁14位置误差在设计允许范围内。测量确认位置准确后，对钢横梁14临时支座高强度螺栓穿入预留螺栓孔内，方可缓慢收钩，完成吊装，后注浆锚固螺栓孔。

钢梁定位完成后，汽车吊回钩，拆除吊装钢丝绳扣和卡环等其它工器具，吊臂杆转到平行于营业线侧，清理施工现场。

七、施工转体。

(1)转体施工工艺流程，参见图6

水平转体施工是本工程施工的重点核心部分。为确保水平转体施工安全。顺利的实施，需要解决水平转体施工工艺流程、水平转体施工的准备、转体施工预案的制定、转体过程控制测量等问题。

桥梁水平转体施工工艺流程，

(2)称重实验

测试和确定转体梁的转体参数，包括不平衡力矩、摩阻力矩测试，并由测试数据确定摩阻系数和实际偏心距，确定转体姿态和转体梁配重。

1)称重前的准备工作

①撤除梁顶所有材料、机具、设备；

②检查上转盘撑脚5下滑板；

③安放千斤顶、大量程百分表；

④拆除支架、砂箱，在撑脚5下安装四氟滑板；

2)测试内容

本试验在施工支架完全拆除后和转体前进行，测试内容主要包括：

①转动体部分的纵桥向不平稳力矩；

②转动体部分的纵向偏心距；

③转体球铰4的摩阻力矩及摩擦系数；

④完成转体梁的配重。

3)不平衡力矩测试方法及分析

采用球铰转动测试不平衡力矩，这种方法采用测试刚体位移突变的方法进行测试，受力明确，而且只考虑刚体作用，而不涉及挠度等影响因素较多的参数，结果比较准确。

当脱架完成后，整个梁体的平衡表现为两种形式之一，见图7:①转动体球铰摩阻力矩(Mz)大于转动体不平衡力矩(MG)。此时，梁体不发生绕球铰的刚体转动，体系的平衡由球铰摩阻力矩和转动体不平衡力矩所保持；②转动体球铰摩阻力矩(Mz)小于转动体不平衡力矩(MG)。此时，梁体发生绕球铰的刚体转动，直到撑脚5参与工作，体系的平衡由球铰摩阻力矩、转动体不平衡力矩和撑脚5对球心的力矩所保持。

4)转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩

设转动体重心偏向北侧，在南侧承台1实施顶力P1(见图7)。当顶力P1逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间，有：

P₁·L₁+M_G＝M_Z (4-1)

在北侧承台1实施顶力P2(见图7)。当顶力P2逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间，有：

P₂·L₂＝M_G+M_Z (4-2)

解方程(4-1)和(4-2)，得到，

不平衡力矩：

摩阻力矩：

5)转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩

设转动体重心偏向北侧，此种情况下，只能在北侧承台1实施顶力P2。当顶力P2(由撑脚 5离地的瞬间算起)逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间，有：

P₂·L₂＝M_G+M_Z (4-3)

当顶升到位(球铰发生微小转动)后，使千斤顶回落，设为千斤顶逐渐回落过程中球铰发生微小转动时的力，则

P′₂·L₂＝M_G-M_Z (4-4)

解方程(4-3)和(4-4)，得到，

不平衡力矩：

摩阻力矩：

6)摩阻系数及偏心距

转动体球铰静摩擦系数的分析计算称重试验时，转动体球铰在沿梁轴线的竖平面内发生逆时针、顺时针方向微小转动，即微小角度的竖转。摩阻力矩为摩擦面每个微面积上的摩擦力对过球铰中心竖转法线的力矩之和(见图8)。

由图可以得到：

dF＝μ_zPdA

dA＝R sinθ·dβ·R·dθ

P_竖＝P cosθ

所以：

其中，β∈[0,2π]；

当

时，代入公式进行积分可以得到：

此时，

使用四氟乙烯片并填充黄油的球铰静摩阻系数和偏心距可用下列各式为：

球铰静摩阻系数：

转动体偏心距：

式中，R为球铰中心转盘球面半径；N为转体重量。

7)施力设备及测点布置

根据设计，N＝10000kN，R＝1.7m，＝0.1；

得到设计静摩擦阻力矩为：

Mz＝0.98×0.1×10000×1.7＝1666kN.m

在距转体中心线2.25m的滑道上设计2台2000kN的千斤顶，每台千斤顶需要顶力：1666/ (2×2.25)＝370kN。分别对转体梁进行顶推，在上转盘底布置位移传感器，用以测试球铰的微小转动。

8)试验步骤

①在选定断面处安装位移传感器和千斤顶及压力传感器；

②调整千斤顶，使所有顶升千斤处于设定的初始顶压状态，记录此时压力传感器的反力值；

③千斤顶逐级加力，纪录位移传感器的微小位移，直到位移出现突变；

④绘制出P-Δ曲线；

⑤重复以上试验；

⑥确定不平衡力矩、摩阻系数、偏心距；

⑦确定配重重量、位置及新偏心距。

(4)水平转体施工的准备

1)转体准备

①拆除砂箱

②钢筋调整

③滑道准备

A滑道清理：将滑道表面进行清理并对环道钢板进行除锈，对滑道与撑脚5之间的预留间隙利用高压风清理干净。

B滑道检查：对滑道平整度进行检查；对滑道与撑脚5之间预留间隙进行检查；对撑脚5在转体范畴内所经过的路径进行检查，是否存在可能檫脚现象。

C安装介质：在撑脚5下放置四氟滑板，四氟面朝下，并在滑道上涂润滑油以减小摩阻力。

④上下转盘8间防水带拆除，暂时固结装置拆除。

⑤完成桥面及箱室内杂物清理工作，清理箱梁表面及端头松散混凝土及杂物。

2)设备安装调试

框架墩墩底转体选用两套四台ZLD60型同步转动连续牵引系统(由ZLD60型千斤顶、 ZLDB泵站和主控台及牵引钢绞线、多台辅助千斤顶等组成)，形成水平旋转力偶通过拽拉锚固且缠绕于直径5.3m的转台周围上的

钢绞线，使得转体结构转动。

为使千斤顶受力合理,每束牵引索索道与对应千斤顶轴心线应在同一标高上。组成每束牵引索的钢绞线应平行地缠绕于上转盘对应索道内,穿过千斤顶后,按先内层后外层的原则, 逐根预条钢线。预紧力由10kN逐根降至5kN,最后利用千斤顶在2MPa油压下整体拉紧该束钢绞线,使同一束牵引索每根钢绞线受力基本一致。

3)辅助顶推装置

助推千斤顶安装，助推装置采用在反力座两侧设置横梁，横梁采用双拼20工字钢，通过直径32精轧螺纹钢对拉，在下横梁上设置千斤顶。根据现场条件，将千斤顶对称、水平地安放到合适的反力座上，根据需要在启动助推、止动、姿势微调时使用。

在滑道内外侧共布置4对型钢制成的钢牛腿，供转体施工时采用助推千斤顶进行辅助启动，以及转体到位时的制动和微调。

4)转盘限位装置

根据转体角度进行测量在平稳盘上标注保险支腿转过位置，当最后一根保险支腿快将到位时，在反力座一侧放置I20工字钢对其限位，防止超转。同时转体到位后在保险支腿与滑道钢板之间采用楔铁楔紧并固定。

5)转盘安装刻度

在转台上根据转体角度换算成刻度，每一度为9.1厘米，安装指针和刻度盘。

6)转体结构的牵引力计算：

T＝2/3*(R*W*μ)/D

R——球铰平面半径，R＝0.425m；

W——转体最大总重量，W＝10000kN；

D——转台直径，D＝5.3m；

μ——球铰系数，μ_静＝0.06，μ_动＝0.03；

计算结果：

启动时所需要的最大牵引力T＝2/3*(R*W*μ_静)/D＝32.1kN；

转动时所需要的最大牵引力T＝2/3*(R*W*μ_动)/D＝16.0kN；

计算转体过程撑脚5竖向力，考虑的不平衡力有：

1).考虑转体重心偏心15cm时的不平衡弯矩；

2).考虑风压强度取372Pa时的风荷载最不利工况不平衡弯矩；

计算撑脚5竖向力N＝723kN，撑脚5距球铰重心距离L＝2.25m，

启动时抵抗不平衡弯矩所需牵引力T＝μ_静*N*L/D＝36.8kN，

转动时抵抗不平衡弯矩所需牵引力T＝μ_动*N*L/D＝18.4kN，

启动时所需要的最大牵引力T＝68.9kN，

转动时所需要的最大牵引力T＝34.4kN。

由已施工完同类型桥的经验得知，实际施工时最大牵引力可取计算值的1.2倍，满足要求。

钢绞线安全系数计算

1860MPa级

钢绞线的标准破断力为260kN。钢绞线的极限承载力为：6X260＝1560kN

牵引索钢绞线的安全系数：K1＝1560X0.75/36.8＝31.8

考虑助推系统

牵引索钢绞线的安全系数：K2＝1560X0.75/18.4＝63.6

(5)试转方案

检测系统各部分是否处于正常工作状态。经过现场测量，转体结构转动5度。试转的目的：检查、测试泵站电源、液压系统及牵引系统的工作状态；测试启动、正常转动、停转重新启动及点动状态的牵引力、转速等施工控制数据；以求在正式转体前发觉、处理设备的问题和可能显现的不利情形，保证转体的顺利进行。

1)试转步骤

①预紧钢绞线。用ZLD60千斤顶将钢绞线逐根以5-10KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力平均。预紧过程中应注意保证5根

钢绞线平行地缠于上转盘上；

②合上主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两千斤顶同时施力试转。若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶同时出力，以克服超常静摩阻力来启动桥梁转动，若还不能启动，则应停止试转，另行研究处理。

2)试转时，应做好两项重要数据的测试工作：

①每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弦线距离，应将转体速度控制在设计要求内，并测出实际速度，为正式转体用时提供依据；

②控制采取点方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弦线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据；

3)试转监测参数

①每分钟转速：监测每分钟转动钢横梁14的角度及钢横梁14悬臂端所转动的水平弧线距离，检验是否满足转体时间要求。

②点动位移：采取点动方式操作，测量出每点动一次钢横梁14悬臂端所转动的水平弧线距离，作为转体初步到位后精确定位的操作依据。

③惯性位移值：停止牵引后梁体惯性移动数据。

④启动时油压：实际启动拉力后，相应高压电源泵压力值。

⑤转动时油压：实际持续转动时，相应高压电源泵压力值。

试转到位后立即用楔形铁把撑脚5塞死。

(6)非转体墩13施工

在非转体墩13上预埋型钢托架作为转体完成后的梁端暂时支撑，并在其上设置梁端限位装置。

(7)正式转体施工

1)①先让辅助千斤顶达到预定吨位，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。

②转体张拉时应注意两道牵引索的对称、平衡,牵引索张拉应分级、逐步、缓慢增加, 使结构平稳启动,必要时可采用助推千斤顶辅助启动。转体过程中,牵引索张拉力应保持稳定, 使结构转动平稳匀速,结构转动速度宜控制在1°/分钟左右。

③设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备和转体各部位的运行情形。如果显现非常情形，必须立刻停机处理，待彻底排除隐患后，方可重新启动设备连续运行。

④在上、下盘的滑道之间设置有4对保险撑脚5，撑脚5走板底面距离环道顶面预留有20mm的缝隙，里面铺垫10mmMGE板作为转体旋转时平稳行走轨道。

2)防超转机构

转体结构接近设计位置约100cm时，为防止结构超转，应放慢转动速度，采用点动控制千斤顶，每点动操作一次，测量人员测报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。为保证转体就位准确，在承台1施工时预埋限位型钢加橡胶缓冲垫，即使发生转体过位，还可以利用反力架做支撑，用千斤顶反推就位。整个转体施工过程中，用全站仪加强对T构两端高程的监测和转盘环道的观察。

(8)转体就位

转体就位后立即进行封盘混凝土浇筑施工，精确测量调整中线位置，并利用千斤顶调整梁体端部高程，调整就位后立即清洗下转盘8上表面，焊接预留钢筋，立模浇筑封固混凝土，使上转盘与下转盘8连成一体。

(9)转体后销轴压浆及球铰封盘

梁体转体就位后，进行销轴压浆，套管在销轴端部上下各预留一压浆孔以备转体完成后往套管中压入微膨胀混凝土。

压浆完成后进行封盘施工。采用帮条焊焊接预埋基础和实体块中的钢筋，焊缝长度满足规范要求。采用第二次封盘，第一次先封上盘混凝土，在与上部墩身的接口预埋压浆浇注钢管，待封盘混凝土凝固后用灌浆法灌注C40补偿收缩混凝土填补因混凝土收缩留下的间隙，保证墩身与上下盘间混凝土的整体性。

(10)接口焊接

(11)钢横梁14节段焊缝

焊接时先焊对接焊缝，每节横梁的对接焊缝至少焊三道，并不低于每节焊缝量的二分之一，再安装下一节段并进行焊接。钢横梁14焊接完成后，对所有现场焊缝进行超声波探伤。对于探伤不合各的焊缝采用碳弧气刨，将不合格的焊缝刨开，重新进行焊接，焊接后再次进行探伤，确保焊缝合格为止。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢横梁转体结构施工方法，该施工方法包括承台(1)施工、钢横梁(14)转体施工以及墩柱施工，其特征在于，墩柱施工具体施工方法如下：

墩柱施工前,用全站仪精确放出墩柱轮廓线和中心线,并将承台(1)顶面墩柱范围内浮浆凿除冲洗干净，整修连结钢筋；

(1)安装钢筋

1)将半成品墩柱钢筋安装于承台(1)上，在既有线外侧设地锚和缆风绳固定住墩柱顶部钢筋；

2)钢筋与承台(1)成型，具体操作方法如下：

a、钢筋绑扎时钢筋接头错开35d，最少不小于1m；

b、墩柱钢筋与预埋钢筋接头按50％截面错开布置；

c、钢筋骨架在不同高度处绑扎适量的垫块或定位钢筋，以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度；

(2)安装支立墩柱模板及脚手架：墩柱模板架设至钢横梁(14)立柱底面标高以上0.5m位置；模板就位加固后确定其中心位置及标高、垂直度及预埋件后，在模板内浇筑混凝土；

(3)浇筑混凝土

1)混凝土浇筑前，在模板内面涂刷脱模剂；

2)浇筑前，先凿除施工接缝面上的水泥砂浆薄膜和表面上松动的石子或松弱混凝土层，然后在接面缝的两侧壁上对撑刚性网，再将接面缝清洗干净，使之充分潮湿，不积水；

3)混凝土入模采用串筒，经串筒落下的混凝土摊平后再进行振捣；砼采用分层浇筑，每层厚度不超过50cm，且在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土；

4)浇筑混凝土时，使用插入式振捣器，移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍；与侧模保持10cm左右的距离；插入下层混凝土5cm；每一处振动完毕后边振动边提出振动棒；振捣棒采用“快插慢拔”的方式；每点振捣时间以20～30s，至混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再显现气泡、表面泛出灰浆；

5)在浇筑过程中或浇筑完成时，将混凝土表面泌水排除；

6)洒水养生，养护时间不少于7天；当砼达到一定强度后拆模。

2.根据权利要求1所述的一种钢横梁(14)转体结构施工方法，其特征在于，在制作墩柱的过程中，在混凝土中加入缓凝剂。

3.根据权利要求2所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，承台(1)施工步骤如下：

(1)防护桩施工，桩基础施工；

(2)施工转体墩(13)的下转盘(8)1.4m高混凝土和非转体墩(13)的承台(1)；

(3)安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，浇筑下转盘(8)0.6m高混凝土及张拉台座(7)；

(4)安装球铰；

(5)安装砂箱、撑脚(5)及牵引索道；

(6)施工上转盘混凝土；设置上、下转盘(8)临时固结措施；

(7)绑扎墩身钢筋，墩身模板架设至钢横梁(14)立柱底面标高以上0.5m位置；

(8)墩身C40混凝土(6)由承台(1)顶标高灌注至钢横梁(14)立柱底面标高；转体墩(13)的墩身C40混凝土(6)由承台(1)顶标高灌注至钢横梁(14)立柱底面标高；非转体墩(13)的墩身C40混凝土(6)由承台(1)顶标高灌注至钢横梁(14)立柱底面标高以下200mm处；在转体墩(13)的一侧顺线路方向施工临时支墩；

(9)待墩柱混凝土的强度达到设计值的100％、弹性模量达到设计值的100％后，吊装钢横梁(14)及转体配重结构至临时支墩上，配重结构与钢横梁(14)及桥墩螺栓连接；

(10)在非转体墩(13)旁施工临时支墩及工作平台；吊装钢横梁(14)立柱至临时支墩上，并使钢横梁(14)立柱底面与混凝土墩顶齐平；

(11)灌注转体墩(13)侧钢横梁(14)立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高；

(12)吊装压重至配重结构上；

(13)钢横梁(14)与临时支撑分离，撤去上下转盘(8)间的临时固结措施，落架，进行结构称重试验，制定配重方案；

(14)进行结构的试转；

(15)进行正式墩底转体；转体到位后，配重钢结构支撑于临时支墩上；利用非转体墩(13)侧钢横梁(14)端头的千斤顶将钢横梁(14)的标高调整至设计标高；

(16)起顶非转体墩(13)的钢横梁(14)立柱上的千斤顶200mm，与钢横梁(14)底面接触后先进行螺栓连接定位，然后将钢横梁(14)焊接于立柱的顶面板上；

(17)在非转体墩(13)的钢横梁(14)立柱底设置混凝土模板，灌注钢横梁(14)立柱内的C40补偿收缩混凝土至设计标高；

(18)拆除配重结构及临时支墩，对临时板件进行切割；

(19)绑轧承台(1)后浇段钢筋，及时浇筑混凝土，完成上下承台(1)之间的固结。

4.根据权利要求1所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，上述步骤包括，根据混凝土自然形成的流淌斜坡度，在浇筑带前、后各布置2道振捣器，随着混凝土向前推进浇筑，振捣器相应跟进。

5.根据权利要求3所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，在施作墩身时，墩身预埋钢筋根据模板上口尺寸控制准确度，采用与承台(1)钢筋焊接，形成一个整体骨架。

6.根据权利要求3所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，下转盘(8)施工如下：下转盘(8)分次进行混凝土浇筑，第1次浇筑转体墩(13)的下转盘(8)1.4m高混凝土，再安装角钢托架，安装球铰下座板、滑道及助推反力支座，绑扎钢筋，第2次浇筑下转盘(8)0.6m高混凝土及张拉台座(7)，具体施工流程如下：

1)测量放线

承台(1)上标注十字线，并在基坑四周做出引桩；

2)承台(1)垫层施工

采用方木支模构建承台(1)垫层，垫层采用溜槽法浇筑；其中，承台(1)垫层采用C20混凝土，垫层尺寸为承台(1)边往外扩20cm，厚度20cm；

3)下承台(1)混凝土浇筑

下承台(1)为C40混凝土(6)，采用溜槽施工，斜面分层浇筑，层厚控制在30㎝以内，采用ZX-70插入式振捣器振捣，插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，均匀振实，移动间距不大于振捣作用有效半径的1.5倍，振捣时间为10～30s，以混凝土泛浆和冒泡明显减少，不再下沉为准；振捣上一层混凝土时在下一层混凝土初凝前进行，且必须插入下层50mm，以消除两层间接缝；振捣器不得紧靠模板振动；混凝土浇筑到顶初凝前，对表面进行拉毛，然后立即进行覆盖养生，达到拆模强度后拆除模板，进行基坑的回填工作；

4)下承台(1)模板拆除及养生

在混凝土内部温度与外界气温的差值低于25℃时拆模，在混凝土浇筑完成并且初凝后，予以洒水养护保证混凝土表面经常处于湿润状态为准；混凝土表面盖上不得覆盖塑料薄膜；

5)基坑回填

基坑回填，回填采用原状土，四周同步分层回填，每层厚度20cm，用冲击夯夯实。

7.根据权利要求1所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，在钢横梁(14)转体施工前，通过以下公式计算不平衡力矩和摩擦力矩：

当转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩时：

不平衡力矩：

摩阻力矩：

当转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩时：

不平衡力矩：

摩阻力矩：

其中Mz是转动体球铰摩阻力矩，MG转动体不平衡力矩，P1是南侧承台(1)实施顶力；P2是北侧承台(1)实施顶力。

8.根据权利要求1所述的一种钢横梁转体结构施工方法，其特征在于，

转体结构的牵引力通过以下公式计算：

T＝2/3*(R*W*μ)/D

R——球铰平面半径，

W——转体最大总重量，

D——转台直径，

μ——球铰系数。

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