CN115595894A - 一种宽桥的桥梁转体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽桥的桥梁转体施工方法，球铰并不在桥墩处横桥向中心位置，而是横向偏向一侧，在横向另一侧有辅助支撑，在转体梁的一悬臂侧或两悬臂侧也有辅助支撑。弧形滑道上，每个辅助支撑后方有一个实心千斤顶顶推机构和一个空心千斤顶顶推机构，实心千斤顶穿入空心千斤顶的中空空间，两千斤顶交替作用，使转体期间辅助支撑一直受到大小恒定的顶推力，维持桥梁平稳地转体。本发明新投入的设备很少，操作过程对现场技术人员要求低，可应用于宽桥及极不平衡状态的桥梁的转体施工中。

Description

一种宽桥的桥梁转体施工方法

技术领域

本发明属于桥梁设计及施工技术领域，具体地涉及一种宽桥的桥梁转体施工方法。

背景技术

近年来，现代化的快速交通体系得到迅速发展，高速铁路及客运专线、高速公路处于大规模兴建阶段。随着高速铁路、公路的建设，相继涌现出一大批穿越深沟峡谷、跨越铁路及高速公路的大型桥梁。此类桥梁由于受施工环境及交通因素的制约，采用常规施工方法难度很大。桥梁转体法施工能较好地避免对其它线路运输的影响，克服在高山峡谷、水深流急或船舶通航频繁的河道上架设大跨度桥梁的困难，尤其是对修建交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥，其优势更加明显。桥梁转体施工技术以其经济、方便、可靠的特点，愈来愈受到桥梁建设者的青睐。

目前转体桥基本都是平衡转体，转体球铰两侧设计成对称结构，重量相等进行平衡转体。有的球铰两侧不对称，存在不平衡弯矩，往往通过锚固体系或配重即可保持平衡转体。随着现代桥梁的发展，尤其市政跨铁路线桥梁越来越多，由于受城市交通、铁路运营以及周边建筑、场地限制等原因影响造成转体长度不对称，从而出现转体结构存在较大不平衡弯矩的情况也势必增多。若转体长度极不对称，则转体的不平衡弯矩往往很大，这类转体桥通过配重保持平衡存在施工困难，且现场通常不具备设置锚固体系。单纯通过在短臂侧梁端配重难以解决转体平衡问题，且配重块在梁端布置较多有较大安全风险和结构的受力风险，称此为极不对称状态。同时，随着车流量的增多，新设计的桥梁的单幅宽度较大，或者两幅未分离，也会造成桥梁宽度较大，也就是所说的宽桥。

常规转体施工方法中保险腿一般在牵引转台以内,支撑半径相对较小。极不对称结构桥梁水平转体施工时，为增加转体结构的稳定性或者减小梁体转体平衡配重而采取设置辅助支撑的措施。若辅助支撑处的接触阻力反映在转台处，牵引力将放大相应倍数，转体牵引力较大，转动困难，甚至产生难以转动的现象。有必要直接对辅助支撑施加作用力，克服该处的摩擦阻力。

申请号为201710851877.5的发明专利“一种极不对称状态下桥梁转体的设计及施工方法”，在辅助支撑下设置滚轮小车，并用变频电机和减速器提供动力的齿条传动系统提供动力，牵引辅助支撑。滚轮小车需要根据辅助支撑的转动半径专门订制，滚轮并非等截面圆柱，而是外侧端相对内侧端大；齿条传动系统提供的动力较小，且作用力对辅助支撑形成偏心，对辅助支撑的稳定不利。

常规转体的转台和球铰中心是固定不变的，通过钢索牵拉可使转台沿球铰中心进行圆周运动，进而带动转体梁进行转动。但对于设置辅助支撑系统的桥梁转体，由于辅助支撑是沿滑道进行弧线运动，若设置钢索直接牵拉辅助支撑，因曲线形钢索巨大的径向力，会使滑道梁产生变形和破坏，必须在弧形滑道和承台间浇筑大量混凝土或设置很多根的钢支撑，增加工程规模和造价。且牵引的钢绞线束是曲线形的，随着滑动的进行，各钢绞线松紧程度不同，拉力不均匀。因此在滑道中心用钢索牵引的方案在实际工程上很难实现。

发明内容

本发明的目的是为宽桥的转体施工提供一个技术方案，为辅助支撑施加连续且偏心小的作用力，使辅助支撑随转体梁连续平稳地转动。方案中的转体系统包括转体梁、球铰、球铰的牵引系统、弧形滑道、辅助支撑、辅助支撑的顶推系统，其特征在于：所述球铰的转心并不在桥墩处转体梁的横桥向中心位置，而是偏向横桥向中心位置的一侧，在另一侧有辅助支撑，在转体梁的长跨悬臂侧也有辅助支撑；转体梁下方设置有以球铰转心为圆心的弧形滑道；所述辅助支撑顶部与转体梁固定连接，底部固定连接在滑动钢板上；辅助支撑包括上部的钢管混凝土柱和下部的短柱，以及位于二者之间的伸缩支撑机构，伸缩支撑机构内有油压的支撑千斤顶；所述滑动钢板与其下方的组件构成滑动合件，滑动合件支承于弧形滑道上；所述顶推系统在每个辅助支撑后方有一个包含实心千斤顶的实心顶推机构和一个包含空心千斤顶的空心顶推机构，实心千斤顶穿过空心千斤顶的中空空间，两个千斤顶交替地对对应的辅助支撑施加持续不断且大小恒定的顶推力；所述实心顶推机构和空心顶推机构均包括相应的反力架；所述弧形滑道上表面有用于固定反力架的连接构造；所述施工方法具体包括如下步骤，

步骤1：按常规的方法制作转体梁的球铰，和球铰的牵引系统；

步骤2：制作以球铰转心为圆心的弧形滑道，并在弧形滑道上设置卡槽；

步骤3：在所跨越路线的旁边搭设支架，安放连接对应辅助支撑上端的带螺孔的预埋钢板，制作转体梁；

步骤4：在转体梁底部设置辅助支撑，辅助支撑顶部与对应的预埋钢板用螺栓固定连接，底部固定连接在滑动钢板上；

步骤5：拆除支架；根据球铰和各辅助支撑承担的竖向压力，计算辅助支撑中支撑千斤顶需要维持的油压，计算转体梁启动所需的牵引系统中连续千斤顶的最大张拉力，以及各辅助支撑处所需的最大顶推力，使连续千斤顶和顶推千斤顶按比例同步增大作用力，启动转体；转体启动后，连续千斤顶和顶推千斤顶均逐渐减小作用力，直至转体平稳运行，且辅助支撑保持竖直，此时各辅助支撑处所用的顶推千斤顶的作用力为维持平稳运行所需的恒定值；

步骤6：维持转体平稳运行，各辅助支撑处施加顶推力的千斤顶达到其最大行程的四分之三时，安放并固定另一个顶推千斤顶的反力架，两个千斤顶进入交替阶段；在设定的交替时间段内，使原先施加顶推力的千斤顶的顶推力线性减小，另一个千斤顶的顶推力线性增加，保持总顶推力大小不变，为对应的为维持平稳运行所需的恒定值；

步骤7：重复步骤6，即可使转体梁转动到位，微调位置，拆除辅助支撑，封铰，随后的施工同常规转体施工。

优选地，所述连接构造为沿弧形滑道的卡槽，弧形滑道位于辅助支撑的竖直投影在转体期间扫过的区域，卡槽位于弧形滑道的两侧；对应一个反力架作业时的两个卡槽构成一个卡槽对，同一辅助支撑的不同反力架的两个卡槽对构成一个卡槽组。

优选地，所述实心千斤顶和空心千斤顶在施加顶推力时，顶头均抵在一个凸头上，凸头与固定在辅助支撑底部后侧面的凹形垫板组成球形铰连接。

优选地，在边跨侧转体梁段端部布置预估配重，以控制辅助支撑的支撑力在设计允许范围内。

优选地，所述弧形滑道的上表面为一钢板，平面形状为弧形带状，其弧心角大于所述转体梁的转动角度，且所述弧形滑道两端设置限位挡块。

优选地，所述转体梁的边跨侧也有辅助支撑。

优选地，所述伸缩支撑机构包括呈柱环形的外滑板、与外滑板同轴套设在一起且可相对滑动的内滑板、顶部钢板、底部钢板、竖向放置的支撑千斤顶。

优选地，所述滑动合件包括镶嵌在滑动钢板下表面的四氟滑板、和固定在弧形滑道上的不锈钢板。

优选地，所述滑动合件主要包括滑动钢板、以及需要不断“喂”在辅助支撑前方的滑动垫片；滑动钢板下表面喷涂纳米金刚石涂层，滑动垫片上表面有二硫化钼固体润滑涂层；所述纳米金刚石涂层的表面和所述二硫化钼固体润滑涂层的表面涂有二硫化钼润滑脂。

优选地，所述辅助支撑的下端均支撑在同一个弧形滑道上。

本发明中所述转体桥梁，适用于跨铁路及类似工程中跨越既有公路、河道、沟渠、峡谷的转体桥梁。所述转体中心球铰可采用现有技术中的常规转体装置中的转体球铰。

本发明有益效果是：

1、在短臂侧梁端配重平衡一部分不平衡弯矩的基础上，在长臂端采取辅助支撑的措施来平衡剩余的不平衡弯矩，并承担转体梁的重量，实现转体施工的顺利进行；同时，可减小了球铰的尺寸，使球铰便于制造、运输和安装；

2、通过在转体梁的底部布置绕球铰的横桥向辅助支撑和纵桥向辅助支撑，使多个辅助支撑和球铰一起形成多点支撑，增大转体结构的纵、横向稳定性；

3、由于弧形滑道半径相对常规转体施工的中心球铰转台半径扩大了一定倍数，相应辅助支撑系统在滑道处的摩阻力对应中心球铰转台也扩大对应倍数，进而导致常规转体施工方法中采用仅在中心球铰转台处牵引钢绞线进行转体的牵引力很大，将导致转体无法进行并影响辅助支撑的安全。在辅助支撑系统处设置动力装置，可避免摩阻力的放大效应，使转体能顺利进行；

4、本发明通过在各辅助支撑后设置顶推系统，实心千斤顶穿入空心千斤顶的中空空间，两个千斤顶交替地对对应的辅助支撑施加作用力，总作用力持续不断且大小恒定，总作用力作用在辅助支撑后侧面竖向中心线位置，偏心误差很小，增加了辅助支撑的安全；且油压千斤顶可提供足够大的作用力，使辅助支撑可以分担较大部分的转体梁重量；

5、辅助支撑中段增加一伸缩支撑机构，保证在转体过程中辅助支撑承担的转体梁的重量不会因为弧形滑道表面的标高误差产生波动，确保转体平稳运行；

6、通过该种方式转体，可大量减少房屋拆迁，节省工程投资。

附图说明

图1本发明的桥梁转体系统的平面布置示意图；

图2本发明弧形滑道上的顶推机构的平面布置示意图；

图3后反力架正面示意图；

图4前反力架正面示意图；

图5辅助支撑中的支撑千斤顶的侧视示意图；

图6实心千斤顶单独施加力时的顶推机构示意图；

图7空心千斤顶刚施加力时的顶推机构示意图；

图8空心千斤顶单独施加力时的推拉机构示意图；

图9实心千斤顶刚施加力时的推拉机构示意图。

附图标记说明：1-转体梁；2-球铰；3-弧形滑道；4-辅助支撑；5-铁路线；6-空心千斤顶；7-实心千斤顶；8-卡槽；8-1-前卡槽；8-2-后卡槽；9-滑动钢板；10-滑动垫片；11-前反力架；12-后反力架；13-锁定销；14-前垫板；15-后垫板；16-凸头；17-凹形垫板；18-挡板；19-斜腿；20-撑脚；41-钢管混凝土柱；42-顶部钢板；43-底部钢板；44-支撑千斤顶；45-内滑板；46-外滑板；47-滑板加劲肋；48--短柱；49--楔块；50--加劲环；51-长螺杆。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种宽桥的桥梁转体施工方法。参见图1所示的桥梁转体系统的平面布置示意图，转体梁1下方设置有以球铰2转心为圆心的弧形滑道3，使得转体梁1沿弧形滑道3转动后能跨越铁路线5。球铰2的转心并不在桥墩处转体梁1的横桥向中心位置，而是横向偏向右侧(人面向长悬臂侧看过去，也就是从边跨侧看向主跨侧)，桥墩处左侧有辅助支撑4，在转体梁1的长跨悬臂侧也有两个位于转体梁1纵向中心线两侧的辅助支撑4；三个辅助支撑4到球铰2转心的距离相同。转体梁1的重心落在三个辅助支撑4和球铰2所围成的水平区域内，可确保在纵、横两个方向上的平衡。在边跨侧梁段端部布置部分配重，以尽量减小长跨侧辅助支撑4的支撑力，使其在设计允许范围内。辅助支撑4顶部与转体梁1通过螺栓固定连接，底部固定连接在滑动钢板9上，见图5。滑动钢板9下表面喷涂纳米金刚石涂层，滑动垫片10上表面有二硫化钼固体润滑涂层，二者构成滑动合件，滑动合件支承于弧形滑道3上。滑动钢板9和滑动垫片10之间涂有二硫化钼润滑脂。

顶推系统在每个辅助支撑4后方有一个包含实心千斤顶7的实心顶推机构和一个包含空心千斤顶6的空心顶推机构，实心千斤顶7穿入空心千斤顶6的中空空间，两个千斤顶交替地对对应的辅助支撑4施加作用力，总的作用力持续不断且大小恒定；各千斤顶配有相应的反力架，反力架为一体的铸件，组成部分包括挡板18、斜腿19和撑脚20，撑脚20上有竖向的通孔，见图2、图3和图4。对应空心千斤顶6的为前反力架11，对应实心千斤顶7的为后反力架12，前反力架11的挡板18的中部有一通孔；空心千斤顶6与前反力架11之间有前垫板14，实心千斤顶7与后反力架12之间有后垫板15。前垫板14和后垫板15为厚度为5mm的橡胶垫片，前垫板14中部有一通孔。实心千斤顶7和空心千斤顶6在施加顶推力时，各自的顶头均抵在一个凸头16上。凸头16与固定在辅助支撑4底部后侧面的凹形垫板17组成球形铰连接，二者间涂有起润滑作用的硅脂。凹形垫板17关于所处的辅助支撑4的后侧面的竖向中心线左右对称。

沿弧形滑道3上有卡槽8，卡槽8分布在滑动垫片10的两侧，对应一个反力架作业的两个卡槽8构成一个卡槽对，紧邻的对应不同反力架的两个卡槽对构成一个卡槽组。对应前反力架11的卡槽8称为前卡槽8-1，对应后反力架12的卡槽8称为后卡槽8-2。通过锁定销13固定反力架。

辅助支撑4中段有一伸缩支撑机构，伸缩支撑机构以上部分为钢管混凝土柱41，以下部分为H型钢的短柱48。该伸缩支撑机构包括呈柱环形的外滑板46、与外滑板46同轴套设在一起且可相对滑动的内滑板45、顶部钢板42、底部钢板43、竖向放置的油压的支撑千斤顶44。外滑板46外侧有滑板加劲肋47，以及与滑板加劲肋47底端及外滑板46相焊接的加劲环50。加劲环50与底部钢板43之间等间距地安装有楔块49组成的10个松紧构造，对应的长螺杆51内端焊接在内滑板45外壁。

采用该施工方法，施工时具体包括如下施工步骤：

1)按常规的方法制作转体梁1的球铰2，和球铰2的牵引系统；

2)制作以球铰2转心为圆心的弧形滑道3，并在弧形滑道3上设置卡槽8；

3)在平行于所跨越铁路线5方向搭设支架，安放连接对应辅助支撑4上端的带螺孔的预埋钢板，预埋钢板中心位置焊接有一排气管，排气管上端高出设计的所在位置的桥面，制作转体梁1；

4)在转体梁1底部设置辅助支撑4。先将钢管混凝土柱41的钢管顶部与对应的预埋钢板用螺栓固定连接，中间涂有工业凡士林以确保密封。弧形滑道3上放置滑动垫片10，滑动垫片10上放置滑动钢板9与短柱48的焊接组合体，短柱48的后侧面已固定有凹形垫板17。安装伸缩支撑机构，出油阀关闭，向支撑千斤顶44内送油，顶杆伸出，当油压突然增大时，关闭进油阀，安装楔块49并顶紧，拧紧长螺杆51上的螺母；向辅助支撑4顶部的钢管内泵送自密实混凝土，直至有自密实混凝土从桥面上的排气管内流出；

5)拆除支架；在拆除支架过程中，打开支撑千斤顶44的进油阀，观察油压，油压若大于设定的所在的辅助支撑4支撑力对应油压时，适当回油，降低油压。支架拆除完毕后，使各支撑千斤顶44的油压达到设定值；作为保险措施，楔块49上表面与加劲环50下表面间隙设定为2mm；

6)根据球铰2和各辅助支撑4承担的竖向压力，计算转体梁1启动所需的球铰2的牵引系统中连续千斤顶的最大张拉力，以及各辅助支撑4处所需的最大顶推力。前反力架11、前垫板14和空心千斤顶6依次套在实心千斤顶7上。各辅助支撑4处首先采用实心千斤顶7作为顶推千斤顶，后反力架12固定于对应的后卡槽8-2，使连续千斤顶和顶推千斤顶按比例同步增大作用力，启动转体；转体启动后，连续千斤顶和顶推千斤顶均逐渐减小作用力，直至转体平稳运行，且辅助支撑4保持竖直，此时各辅助支撑4处所用的顶推千斤顶的作用力为恒定值，见图6；实心千斤顶7达到其最大行程的四分之三时，安装空心千斤顶6，两个千斤顶进入交替阶段，参见图7，此时，前反力架11通过锁定销13固定在下个卡槽组的前卡槽8-1；交替阶段时间长度设定为10s，在此交替时间段内，使实心千斤顶7对应的油泵的油压线性减小到零，空心千斤顶6对应油泵的油压线性增加到顶推力为前述恒定值对应的油压，如此操作可保证交替阶段总顶推力大小不变；随后进入空心千斤顶6单独施加力阶段，见图8，在此阶段，实心千斤顶7回油，可伸缩的顶杆逐渐全长回缩；空心千斤顶6达到其最大行程的四分之三时，安装固定实心千斤顶7，两个千斤顶进入交替阶段，参见图9；交替阶段时间长度设定为10s，在此交替时间段内，使空心千斤顶6对应的油泵的油压线性减小到零，实心千斤顶7对应油泵的油压线性增加到顶推力为前述恒定值时对应的油压，如此操作可保证交替阶段总顶推力大小不变；随后又进入实心千斤顶7单独顶推阶段，在此阶段，空心千斤顶6回油，可伸缩的顶杆逐渐全长回缩。如此循环作业，即可使转体梁1转动到位。在每个循环，辅助支撑4的行进距离约为两个千斤顶最大行程之和的四分之三，相邻卡槽组的间距等于该行进距离。在转体过程中，根据需要在辅助支撑4前方“喂”送滑动垫片10。

7)封铰，随后的施工同常规转体施工。

Claims (10)

1.一种宽桥的桥梁转体施工方法，采用的转体系统包括转体梁、球铰、球铰的牵引系统、弧形滑道、辅助支撑、辅助支撑的顶推系统，其特征在于：所述球铰的转心并不在桥墩处转体梁的横桥向中心位置，而是偏向横桥向中心位置的一侧，在另一侧有辅助支撑，在转体梁的长跨悬臂侧也有辅助支撑；转体梁下方设置有以球铰转心为圆心的弧形滑道；所述辅助支撑顶部与转体梁固定连接，底部固定连接在滑动钢板上；辅助支撑包括上部的钢管混凝土柱和下部的短柱，以及位于二者之间的伸缩支撑机构，伸缩支撑机构内有油压的支撑千斤顶；所述滑动钢板与其下方的组件构成滑动合件，滑动合件支承于弧形滑道上；所述顶推系统在每个辅助支撑后方有一个包含实心千斤顶的实心顶推机构和一个包含空心千斤顶的空心顶推机构，实心千斤顶穿过空心千斤顶的中空空间，两个千斤顶交替地对对应的辅助支撑施加持续不断且大小恒定的顶推力；所述实心顶推机构和空心顶推机构均包括相应的反力架；所述弧形滑道上表面有用于固定反力架的连接构造；所述施工方法具体包括如下步骤，

步骤1：按常规的方法制作转体梁的球铰，和球铰的牵引系统；

步骤2：制作以球铰转心为圆心的弧形滑道，并在弧形滑道上设置卡槽；

步骤3：在所跨越路线的旁边搭设支架，安放连接对应辅助支撑上端的带螺孔的预埋钢板，制作转体梁；

步骤4：在转体梁底部设置辅助支撑，辅助支撑顶部与对应的预埋钢板用螺栓固定连接，底部固定连接在滑动钢板上；

步骤5：拆除支架；根据球铰和各辅助支撑承担的竖向压力，计算辅助支撑中支撑千斤顶需要维持的油压，计算转体梁启动所需的牵引系统中连续千斤顶的最大张拉力，以及各辅助支撑处所需的最大顶推力，使连续千斤顶和顶推千斤顶按比例同步增大作用力，启动转体；转体启动后，连续千斤顶和顶推千斤顶均逐渐减小作用力，直至转体平稳运行，且辅助支撑保持竖直，此时各辅助支撑处所用的顶推千斤顶的作用力为维持平稳运行所需的恒定值；

步骤6：维持转体平稳运行，各辅助支撑处施加顶推力的千斤顶达到其最大行程的四分之三时，安放并固定另一个顶推千斤顶的反力架，两个千斤顶进入交替阶段；在设定的交替时间段内，使原先施加顶推力的千斤顶的顶推力线性减小，另一个千斤顶的顶推力线性增加，保持总顶推力大小不变，为对应的为维持平稳运行所需的恒定值；

步骤7：重复步骤6，即可使转体梁转动到位，微调位置，拆除辅助支撑，封铰，随后的施工同常规转体施工。

2.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述连接构造为沿弧形滑道的卡槽，弧形滑道位于辅助支撑的竖直投影在转体期间扫过的区域，卡槽位于弧形滑道的两侧；对应一个反力架作业时的两个卡槽构成一个卡槽对，同一辅助支撑的不同反力架的两个卡槽对构成一个卡槽组。

3.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于；所述实心千斤顶和空心千斤顶在施加顶推力时，顶头均抵在一个凸头上，凸头与固定在辅助支撑底部后侧面的凹形垫板组成球形铰连接。

4.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：在边跨侧转体梁段端部布置预估配重，以控制辅助支撑的支撑力在设计允许范围内。

5.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述弧形滑道的上表面为一钢板，平面形状为弧形带状，其弧心角大于所述转体梁的转动角度，且所述弧形滑道两端设置限位挡块。

6.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述转体梁的边跨侧也有辅助支撑。

7.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述伸缩支撑机构包括呈柱环形的外滑板、与外滑板同轴套设在一起且可相对滑动的内滑板、顶部钢板、底部钢板、竖向放置的支撑千斤顶。

8.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述滑动合件包括镶嵌在滑动钢板下表面的四氟滑板、和固定在弧形滑道上的不锈钢板。

9.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述滑动合件主要包括滑动钢板、以及需要不断“喂”在辅助支撑前方的滑动垫片；滑动钢板下表面喷涂纳米金刚石涂层，滑动垫片上表面有二硫化钼固体润滑涂层；所述纳米金刚石涂层的表面和所述二硫化钼固体润滑涂层的表面涂有二硫化钼润滑脂。

10.根据权利要求1所述的宽桥的桥梁转体施工方法，其特征在于：所述辅助支撑的下端均支撑在同一个弧形滑道上。

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