24.《娘子关转体桥施工技术》

娘子关转体桥施工技术 责任评审： 晏敬东

娘子关转体桥施工技术

程沙平

摘 要：本文介绍了娘子关跨石太铁路转体法施工以及球铰结构、转体动力计算 关键词：石太铁路 球铰 转体 施工

1、工程概括

本项目是阳泉～娘子关一级公路控制性工程之一，上跨石太铁路为国家一级繁忙干线。转体重量高达1.023万吨。其下跨越

2条运营的铁路线，和1条废弃军用线，施工条件差。施工工期短， 2012年6月10日开工，要求在11月15日左右达到转体条件，只有5个月时间。

图1-项目总体平面布置图

2、转体结构

本桥转体结构采用环道与中心支撑相结合的转盘结构。转体系统转体结构由转体下盘、球铰、下环道、上转盘、转动牵引系统等组成。转体部分箱梁128m。在转体前要求将护栏、防护屏、罩棚等施工完成。转体部分由上下转盘与球铰构成。下转盘设于承台上，其上固定钢制转盘，直径为3.8m，上

下两片间涂以黄油四氟粉。球铰中心设钢轴，直径270mm，钢轴预埋于上转盘混凝土中。上转盘设8组钢管混凝土撑脚，支撑于下转盘（承台）顶面混凝土上预埋的环道上，环道上对称于转盘中心设8对助推千斤顶反力座，用于在转体起动时助推。上转盘上设2-15×7φ5钢铰线，埋入混凝土内3m以上，自由端用ZLD200连续张拉千斤顶牵引。在承

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台上设两个1.8×2.0m的千斤顶反力座用于张拉牵引索。

图2-上转盘轮廓图

3、转体T构的施工 3.1 主体结构的施工

转体桥先平行于铁路线搭设满堂支架，进行箱梁的现浇，在转体前要完成支架承重向球铰承重的体系转换，整个受力体系转化分成以下几步完成：

（1）拆除上转盘与承台间的砂箱，使墩柱承受的重力直接传递到球铰。

（2）拆除全部梁底支架，使所有转体部分的荷载全部传递给球铰，完成体系转换，形成完全自平衡的悬臂T构体系。

3.2转动体称重和配重

（1）称重结构应在箱梁支架拆除前安

时墩，临时墩上安装称重分配梁。称重分配梁距箱梁底面高度为YCD4500型千斤顶高度+200mm+传感器高度。

（3）每个分配梁上对准箱梁中腹板各安装1台YCD4500型千斤顶、顶上装应力传感器、传感器与梁底之间要用厚钢板抄垫。

（4）在支架拆除前，安装油泵，将千斤顶顶起至传感器上抄垫的钢板与箱梁底面混凝土紧密接触，并受力均衡。

（5）采用HF垫块，套入千斤顶，将千斤顶外油缸与传感器底面所抄垫的钢板之间顶紧，使传感器受力，而且千斤顶内缸不

装到位。

再参与受力，避免漏油影响。

（2）根据设计要求，支架拆除前在转

（6）在梁面设反压分配梁，反压分配

体箱梁端部各设临时反力架2个组成称重临

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梁与称重分配梁之间穿入精轧螺纹钢。在精轧螺纹钢上安装YCD1200型千斤顶，油泵等。

（7）按设计要求顺序进行支架拆除。 （8）根据支架拆除过程中以及支架拆除后传感器的反力，计算箱梁梁体相对于转盘中心的力矩差。

（9）根据力矩差，计算精轧螺纹钢反压力量，并对精轧螺纹钢进行张拉，施加反压力，至梁体两端称重传感器反力值相对于转盘中心的力矩相同。

（10）整个转体配重平衡达到设计要求后，根据实际转体总重，对转体平转牵引力进行最后修正。

（11）配重之后要求整个转体系统由球铰中心与钢管撑脚形成三点支撑的稳定结构。整个转体重心应与球铰中心重合。

（12）在转体前24h，拆除支架与梁底之间的连接，观察梁体有无变化，决定是否转体。

3.3平转动力计算

转体结构的牵引力计算及设备配置，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=1.9m； W ——转体总重量，W=102260kN D ——转台直径，D＝11m； μ——球铰摩擦系数，μ静＝0.1，μ动＝0.06；

计算结果：

启动时所需要的最大牵引力T=2/3×

（R·W·μ静）/D＝1177.6kN

转动时所需要的最大牵引力T=2/3×（R·W·μ动）/D＝706.6kN

故本桥选用一套LSD 主从随动控制液压提升系统（由2台LSD200 型提升千斤顶、YTB液压系统和QWIT16 控制系统及牵引钢绞线、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11m 的转台上的12-φs15.2 钢绞线，使得转体结构转动。

3.4 平转牵引系统

(1)平转牵引系统在称重和支架拆除的同时应进行准备和安装。

(2)平转牵引力由上转盘施工中预埋的两束15-7φ5钢铰线传递给上转盘。钢铰线的fytp=2000MPa，直径为15.2mm，断面面积A=15×139mm2

=2085mm2

。

(3)牵引系统安装步骤如下： ①对千斤顶反力座上的张拉槽进行清理，对上转盘四周及预埋钢铰线进行清理，清除表面浮锈及其它杂质。

②将钢铰线理顺，埋入混凝土内长度不小于3m，将自由端引入千斤顶反力座预留槽口内。

③在千斤顶反力座后混凝土面的受力部位抄垫厚钢板或分配梁，并将钢铰线从其中央穿出。在千斤顶反力座后加拼平台，便于千斤顶的固定与张拉人员操作。

④在钢铰线上依次套入锚环、夹片、限位板与ZLD000型连续张拉千斤顶。

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⑤安装油管、配电柜。

⑥对平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装完成并进行调试。要求各束钢绞线

平直、不打绞、扭结。

⑦为防止夜间施工，应安装足够的照明设施。

图3-转体系统总图

3.5助推系统

（1）助推系统主要用于克服转体施工中静摩擦力与动摩擦力之间的差值而使整个转体部分启动。助推系统安装于环形滑道上转盘钢管撑脚与助推千斤顶反力座之间。

（2）安装助推系统之前，应将环形滑道清理干净，检查滑道与撑脚间隙，撑脚走道板前端涂抹比例为1：1的黄油四氟粉。

3. 6 微调系统

序号 1 2 3 4 测点类别 桥轴线观测点 水准观测点 限位观测点 转速观测点 测点位置 梁顶中间与梁端 梁顶中间、两侧 临时墩顶 上转盘与承台 为了对转体转动中可能出现的偏移及时调整，在转盘下设四台YCW6000型千斤顶，用于精定位前调整转体顺桥向与横桥向当体姿态。设置的原则是对称设置。

3.7限位系统

为确保梁体旋转到位后不继续前行，将限位千斤顶反向安装于助推反力座下。

3.8测量及监控标志

转体前要在梁体、主墩与转盘上作好相应的线型监控点（见表1）。

测点设置要求与用途 每5m取1个断面，监控梁体水平轴线变化 监控梁体高程变化（挠度与横向倾斜） 转体就位前到位控制与精定位控制 控制转体线速度 娘子关转体桥施工技术 责任评审： 晏敬东

5 6 7 限位观测点 横桥向倾斜度观测点 纵桥向倾斜度观测点 上转盘与承台 上转盘与承台 上转盘与承台 转体到位控制与精定位控制 同一水平面上，可观测转体部分横桥向倾斜 同一水平面上，可观测转体部分顺桥向倾斜 表1、监控测点汇总表 3.9 T构的转体 转体步骤如下：

（1）转体前拆除称重支架与梁底前的支撑，并静置24h后，确认其处于平衡状态。

（2）转体前，再进行一次现场技术交底，下发记录表格，对各观测点人员分工，对控制信号，通信联络等方面进行全面的明确。特别是转体应由一人总指挥，并由专人打信号，统一调度。

（3）监测人员与仪器就位。 （4）对各交通道口实施封闭，通知铁路部门，正式转体。

（5）收紧平转牵引索，并在索力达到牵引力时持荷不动。

（6）开启助推千斤顶，在转盘中心对称位置按100KN分级加载助推力，直到助推力达到400KN为止。

（7）启动主千斤顶，连续牵引牵引束，使整个转体结构匀速平转，并将主梁端部水平线速度控制在1.2m/min以内，平转角速度不得大于0.02rad/min。上转盘外缘线速度约120mm/min。

（8）匀速平转时，监测人员实时监测，测量人员反复观测箱梁轴线偏位及高程变化。

（9）当匀速平转至梁体边缘接近边墩时，应观测梁底标高与临时墩顶间支撑结构

的高差情况。

（11）当转体部分梁端中心线与边墩现浇段中轴线端头相距设计位置1m时，降低牵引索千斤顶的供油量，对整个平转体减速。（12）当转体部分梁端中心线与边墩现浇段中轴线端头相距设计位置约距设计位置1.0m时，点动给油，使转体段箱梁中心线与边跨现浇段箱梁轴线重合。

（13）测量梁体轴线，和高程，并计算差值。

（14）采用微调系统千斤顶，对梁体标高进行微调，并临时锁定，至此转体基本就位。

（15）转体主牵引钢铰线与转盘侧面缠绕，为减少多层布置后外层钢铰线与内层钢绞线受力不一致的影响，缠绕钢铰线层数不得多于2层，则转动60度钢铰线行程约为6283mm。

3.10转体后的精确定位

梁体精定位时以在转盘位置调整为主，只有在不得已时才在梁端进行微调。

（1）转体就位后，对转体结构进行全面测量，计算就位轴线及高程偏差值。

（2）在上转盘与承台间，对称于转盘中心，在桥轴线两侧采用微调千斤顶精确调整梁体整体横桥向的倾斜。

（3）在上转盘与承台间，对称于转盘

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中心，在墩里程线前后采用微调千斤顶精确调整梁体整体顺桥向的倾斜，使梁体两端与边跨现浇段能较好的顺接。

（4）在临时墩墩顶启用微调千斤顶精确微调梁体端部高程与倾斜度，在进行这一步骤时要按设计院检算力进行，不能过度起顶防止梁底拉应力过大。

（5）梁体轴线和高程调整完毕，在临时墩墩顶与梁底采用临时支座顶紧，在梁侧防震挡块处设侧向限位。

（6）采用型钢将上下转盘顶紧。并在滑道助推千斤顶反力座与上转盘钢管混凝土撑脚之间设双向限位，防止梁体在外力作用下摆动。至此精定位完成，整个T构转体完成。

四、转体施工质量要求

（1）严格掌握结构的尺寸和重量，其尺寸允许偏差为±5mm，重量偏差不得超过±2%，桥体轴线平面允许偏差为预制长度的1/5000，轴线立面允许偏差为±10mm。

（2）环道转盘应平整，球面转盘应圆顺，其允许偏差为±1mm；环道基座应水平。

参考文献:

[1]《桥梁转体施工》，张联燕等。 [2]《公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000》。

3m长度内平整度不大于±1mm，环道径向对称点高差不大于环道直径的1/5000。

（3）下滑道应利用劲性骨架定位螺栓作精确调平，要求每3m弧长范围滑道顶面高差不大于1mm。

（4）转体角速度控制：转体角速度W≤0.02rad/min；主梁端部水平线速度V≤1. 2m/min；以确保转体过程平衡、安全。

（5）转体动力系统应具有自动控制和手动控制两种功能，当主梁端部即将到达设计位置前100cm时，采用点动操作，并与测量人员密切配合，获取点动操作时最大弧长转体数据。

（6）转体时风力应小于5级。

五、结语

我们国家正在建设高速公路网，新建的高速公路与既有铁路不可避免的有相交之处。为保证铁路正常运营和行车安全，避免长时间要点封闭铁路线，一般情况下，优先采用转体桥，因此，阳泉至娘子关一级公路转体桥的建设为更大跨度、更大吨位T构转体桥的设计与施工积累了宝贵的经验。

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