转体施工桥梁多次体系转换施工控制技术

韩诚善

（中铁十四局集团青荣城际铁路工程施工指挥部第四项目部，山东 青岛266108）

转体施工桥梁多次体系转换施工控制技术

韩诚善

（中铁十四局集团青荣城际铁路工程施工指挥部第四项目部，山东 青岛266108）

近年来，我国高速铁路迅速发展，长大桥梁工程越来越多，跨越既有线的施工也相对增加，而在跨越既有线施工中安全工作最为重要，这个各铁路局在选择跨越既有线的桥梁形式时优先选择了对既有线安全影响较小的转体施工工法，在转体施工工法中梁体的多次体系转化决定了梁体的施工质量，同时也决定了梁体的施工周期。

转体梁；砂箱；临时支撑结构；临时锁定

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.043

1 引言

转体桥施工过程中，桥梁梁体经过多次体系转换确保转体桥的施工质量。而每次体系的转换有各种施工工法。本文通过青荣城际铁路即墨上行联络线跨济青高速公路特大桥上跨胶济铁路（60+100+60）m预应力混凝连续梁转体的施工过程，阐述了在各施工环节中梁体体系转换所采取的施工工法。

2 工程概况

青荣城际铁路即墨上行联络线跨济青高速公路特大桥与胶济铁路上、交角分别为23°44′00″及23°53′00″,采用（60+100+60）m预应力混凝连续梁上跨通过。采用转体法施工，转体结构长98m，现浇支架法施工，41#墩转体质量为5 870t，转角23°44′，42#墩转体质量为6139 t，转角23°53′。转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。转体就位后，由中跨2m合拢段及两侧边跨9.75m现浇段+2m边跨合拢段组成梁部结构，如图1所示。

3 施工难点分析

1)转体桥在施工过程中经历多次体系转换，体系转换的先后次序尤为重要；

2)转体桥的体系转换施工措施有许多种，需要对比分析各种施工措施的优缺点综合考虑；

3)体系转换时必须严格按照工序施工，施工措施的先后

顺序可能导致难以估计的损失。

图1 转体桥施工平面图

4 转体桥施工体系转换

青荣城际铁路即墨上行联络线跨济青高速公路特大桥上跨胶济铁路 （60+100+60）m预应力混凝连续梁施工过程中经历了多次体系转换，总结工艺如下。

4.1 球铰安装过程中自由体系阶段

上球铰安装完成后，需要进行球铰的试转来验证球铰是否能够正常转动，及球铰间填充的黄油聚四乙烯粉的密实均匀。此时球铰处于三维自由体系。

4.2 上承台混凝土浇筑后至梁体现浇张拉完成的超静定结构体系阶段

上承台混凝土浇筑后，要限制球铰的各向位移，方便墩身、梁体的定位施工，为梁体的顺利合拢提供先决条件。

4.3 碗扣支架拆除后的悬臂钢构阶段

梁体要转体，现浇碗扣支架必须拆除，梁体形成悬臂式结构；而要实现梁体的转动，墩身与梁体间必须进行钢构连接。

4.4 转体过程中的自由体系阶段

转体过程中，球铰为主要受力构件，撑脚为辅助构件，球铰受竖向重力，梁体不平衡弯矩及摩擦力，即球铰此时处于三维自由状态。

4.5 转体完成后的悬臂结构阶段

转体完成后，调整梁体按设计位置就位后，及时封闭上下承台间转盘空间，将球铰的三维自由状态变化为悬臂阶段，才可进行中跨合拢段挂篮的行走，此时依旧需要通过梁体的配重实现梁体的平衡状态。

5 转体梁各体系施工技术

5.1 球铰安装过程中自由体系阶段

上球铰安装完成后，球铰试转时处于三维自由体系，通过其转动，实现球铰的验证。

5.2 上承台混凝土浇筑后至梁体现浇张拉完成的超静定结构体系阶段

上球铰试转完成后，要保证后续墩台及梁体施工时球铰不转动，梁体转体前球铰不受力(避免四氟块长时间受力产生塑性变形影响球铰的转动质量)，球铰受力要均匀(不受竖向冲击荷载)，综合考虑以上三方面要求，青荣城际铁路转体桥采取了以下措施：

1）在上下承台间预埋竖向连接钢筋，阻止施工过程中球铰的转动；

2）在上下承台间设置砂箱来实现后期球铰的均匀受力，通过砂箱的预压实现球铰前期不受力。

5.3 碗扣支架拆除后的悬臂钢构阶段

本桥与其它转体桥最大的不同就是转体结构没有采用传统的钢构连接形式[1]，而是采用球形支座，梁体要实现转动，则必须保证梁体在转动过程中球铰不能受任何方向的荷载及扭动力，这样就得在墩顶与梁体之间增加临时支撑及锚固结构，进而实现转动过程扭动力通过墩身传替至梁体一起转动。

1）梁体的临时支撑结构计算

转体过程中，梁体质量W=1300×2.6+164+32+120+20 +122=3838t。

临时支撑按浇筑C50混凝土就算，混凝土截面积S=W/P=3838000×9.8÷50 000 000=0.75m2。

2）梁体的临时锚固结构计算

转体过程中，扭动力即为启动时最大牵引力矩，按在墩顶

式中，T为启动时所需要最大牵引力；L1为启动时牵引力距离转动中心距离，转盘半径3.8m；L2为Φ32mm钢筋距离转动中心距离，按1.4m计算；fv为钢结构抗剪切强度设计值，120MPa。

则 S=2×808000×3.8÷(120 000 000×1.4)=0.037m2，Φ32mm钢筋数量=0.037/(3.14×0.016×0.016)=46.1根。

3）梁体轴线方向抗倾覆计算

依据设计图纸，桥梁两侧最大不平衡荷载30t。

式中，P为最大不平衡荷载30t；L为梁体悬臂长度49m；L′为32mm钢筋距离抗倾覆支撑点距离，即两临时支撑间距2.5m；f为钢结构抗拉强度设计值，205MPa。

则S′=30000×9.8×49/(205000000×2.5)=0.028m2，32mm钢筋数量=0.028/(3.14×0.016×0.016)=34.8根。

4）梁体横向抗倾覆计算

依据设计图纸，桥梁梁体为曲线梁，最大偏心距11.6cm。在墩顶临时支撑内预埋32mm钢筋抵抗横桥向的梁体倾覆，最少需要32mm钢筋截面积：

式中，W为梁体质量，3838t；e为梁体偏心距11.6cm；L''为32mm钢筋距离抗倾覆支撑点距离，取为1.4m；f为钢结构抗拉强度设计值，205MPa。

则S〞=3838000×9.8×0.116/(205000000×1.4)=0.015m2，32mm钢筋数量=0.015/(3.14×0.016×0.016)=18.7根。

5.4 转体过程中的自由体系阶段

梁体转体前，要将上下承台间的连接钢筋、砂箱进行拆除。为了保证球铰均匀、缓慢受力，需要同时同步拆除32个砂箱。

转体时，虽然撑脚只起到保险腿的作用，但为了减少撑脚与下滑道间的摩阻力，同时保证转体过程中梁体没有大的倾斜，需在撑脚下不足20mm的空隙内尽量填充密实四氟板与钢板组合。

5.5 转体完成后的悬臂结构阶段

转体完成后，调整梁体按设计位置就位后，首先用至少保证每个撑脚下不少于4个钢楔子同时从4个方向加固住撑脚，保证其不在有位移。

及时连接上下盘间预埋钢筋，安装模板，浇筑混凝土。浇筑混凝土过程中，为了保证混凝土浇筑密实，需要在上承台上预留一系列20cm下料孔及7.5cm振捣孔。下料孔间距控制在1.5m的范围之内，浇筑时要以最终各预留孔内混凝土溢出上承台面为止。

待封盘混凝土强度达到设计强度100%后，提前悬挂在悬臂端的中跨简易施工平台才能行走至合拢段位置，此时梁体已经处于悬臂结构阶段，平台行走中需要通过梁体另一侧的配重实现梁体的平衡状态。

5.6 中跨合拢简支体系阶段

同时解除两个墩身上的临时支撑结构，墩身两侧及左右需同时解除，使梁体重量缓慢加载于支座上。梁体呈现简支体系状态，在1d中温度最低的时段浇筑合拢段混凝土。

5.7 边跨合拢连续梁体系阶段

中跨合拢后，现浇边跨合拢段，张拉边跨合拢预应力钢束，拆除支撑支架，梁体呈最终连续梁体系。

6 结语

2014年3月4日青荣城际铁路转体桥试转成功，2014年3月6日转体完成，2014年3月28日全桥合拢。在转体桥施工过程中，桥梁经过多次体系转换，特别是为保护球铰均匀受力、梁体同墩身缓慢转体就位的各项措施的实际验证，为后期类似工程的施工提供了宝贵的经验。

【1】GB 50010—2002.混凝土结构设计规范[S].

The MultipleSystem Conversion ConstructionControlTechnology in BridgeSw ivel Construction

HAN Cheng-shan
(Qingdao-Rongcheng Inter-cityRailwayNo.4 Project Department of China Railway14th ConstructionCorporation., Qingdao 266108，China)

In recentyears,w ith the rapid development ofChina'shigh-speed railway,bridge engineeringmore and more grow up,across existing construction isalsoacorresponding increase,and acrossexisting railway safetywork ismost important,the Railway Bureau in the choiceacrossexisting railwaybridgeform thepreferred choiceofthesw ing lessimpacton thesafetyoftheexistingconstructionmethod,in the sw ivelconstructionmethodofbeam bodyof themultiplesystem transformationdeterm inesthequalityof theconstructionof thebeam body, andalsodeterm inestheconstructionperiodofthebeam body.

twistbeam;sandbox;temporarysupportstructure;temporary lock

U445.4

B

1007-9467（2016）07-0161-03

2016-01-08

韩诚善（1975～），男，山东即墨人，高级工程师，从事桥梁施工研究，（电子信箱）543800337@qq.com。