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1、转体桥技术成果资料,双幅T构桥跨越电气化铁路双线同步转体施工综合技术,中铁十七局集团第三工程有限公司,第一部分 工 程 概 况,京广铁路转体桥为张家口至石家庄高速公路上跨京广铁路而设，转体桥为大型T型刚构混凝土箱梁，采用双幅同时同步平衡转体施工，单幅转体重量为4800吨,转体角度为48.2。转体桥跨度为40+40m，为单箱单室、斜腹板变截面箱梁，中支点梁高4m，端部梁高1.8m。转体部分中墩两侧跨度均为40m，先顺铁路方向在铁路边支架现浇，转体到位后，支架现浇9.95m合拢段，支承于边跨桥墩上，形成2-50m跨T构梁桥。,一.工程简介,转体T构立面图,二.工程特点,主桥跨越京广电气化铁路双线，
2、安全防护措施要求高。从基础、墩身、T构箱梁现浇到T构转体合龙都采取了必要的安全防护措施，确保了既有线的行车安全。 双幅同时同步转体，技术要求高。本技术中使用特制钢球铰减少摩擦阻力到最小，运用连续千斤顶同步牵引控制系统确保转体T构箱梁连续匀速转动 。 采用了转体T构箱梁平衡控制技术，平衡体系中球铰为转体T构箱梁的主要承重结构，撑脚与环形滑道起到辅助平衡作用。该技术通过T构箱梁称重试验，采取配重措施，使T构保持平衡。,三. 转体主要技术参数,1.单幅转体重量 4800吨。 2.转体角度 48.2度。 3.转体时间 40分钟。 4.转体梁端线速度 0.764m/min。 5.转体角速度 1.095度
3、/min。 6.转体动力储备系数 3.17。 7.转体牵引索拉力安全系数 3.71。 8.转体就位轴向误差 20mm。,张石高速公路主线为双向六车道，桥面总宽为34.5m。京广铁路为双线电气化铁路，线间距为4.07m。转体前T型箱梁与铁路的关系见图 “转体前梁位平面示意图”。 转体T构梁底距轨面最不利处高度为9.26m。左幅转体T构箱梁梁底距电气化立柱顶最不利距离为2.26 m ，右幅转体T构箱梁梁底距电气化立柱顶最不利距离为1.05 m 。转体T构与铁路的关系详见图“240m箱梁转体施工限界关系图”。,四、转体T构与铁路设施的关系,图3-1转体刚构箱梁与铁路关系图,五、主要研究内容及关键技术
4、,1、主要研究内容 大吨位T构桥跨越电气化铁路转体施工安全防护技术； 高精度、大直径球形转盘加工工艺与安装使用工艺技术； 双幅T构桥同步转体控制系统的研究； 转体牵引设备选型配套、安全可靠度的研究； T构在转体过程中的平衡控制与监测； 转体连续千斤顶拽拉与支撑千斤顶的配合使用研究。 2、本课题所采用的关键技术 高精度、大直径钢球铰制作、安装及使用技术； 双幅T构桥同时同步转体牵引控制技术； 跨越电气化双线铁路转体施工安全防护技术； 2.75万伏铁路接触网供电线上方T构合拢段施工安全防护技术。,第二部分 转体施工工艺控制综述,转体的基本原理,转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递到球铰，上球铰通过
5、球铰间的四氟乙烯片传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕后，脱空撑脚将梁体的全部重量转移到下球铰，然后进行称重和配重，启动连续作用千斤顶牵拉埋设在上转盘的牵引索，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。,第三部分 总体施工技术,一.施工流程,总体施工流程分5步进行 1.拆除或改造相干扰的电化立柱、光缆、电缆等。施工转体墩的桩基和下转盘。 2.施工转体墩的上转盘和墩身,现浇梁体,张拉腹板束及顶板束。 3.拆除支架,两幅桥同步转体到位；转体就位后, 采取固结措施,以保证T构的稳定性。 4.支架现浇9.95m合拢段，按顺序张拉梁体预应力束。 5. T构主体施工完毕，拆除支架施
6、工桥面铺装,电气化立柱等铁路设备恢复。,二. 施工关键节点,2007年在3月19日我们进行了试转，验证了转体球铰及牵引体系的性能，试转过程非常平稳安全; 2007年4月11日13时27分，两幅与京广铁路平行的T构梁桥缓缓转动起来，40分钟后，大桥稳稳地横跨在了京广铁路上。施工期间，京广铁路暂时中断运输25分钟。,第四部分 关键工序施工工艺技术,总体施工工艺顺序,铁路路基边坡防护挖孔桩施工转体主墩钻孔桩施工转体下转盘承台施工球铰精确安装就位上转盘施工中墩施工箱梁砼施工预应力体系施工拆除箱梁支架称重试验并进行配重试转以验证各项技术参数正式转体调整转体T构准确就位封固上、下盘球铰转动体系现浇合拢段顶
7、、底板通长束预应力施工全桥贯通。,转体结构的施工工艺,下转盘施工工艺 转动球铰施工工艺 下盘滑道及上盘撑脚施工工艺技术 上转盘施工工艺,转体结构的组成,转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。 转体下盘（转体大承台）为支承转体结构全部重量的基础，支承重量4800吨，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。 转动球铰是转动体系的核心，是转体施工的关键结构。它由上下球铰、球铰间聚四氟乙烯滑片、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架组成。它是整个转体的核心，在转体过程中支撑转体重量，是整个平衡转体的支撑中心。 上盘是转体的重要结构，转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接作用部位，
8、转台内预埋转体牵引索，预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径并对称于圆心 。 平转牵引体系由牵引动力系统、牵引索、牵引反力座组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。,转体下盘的施工工艺,转体下盘（转体大承台）为支承转体结构全部重量的基础，支承重量4800吨，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下盘采用C50混凝土，下转盘设置转动系统的下球铰、保险环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座。转体大承台尺寸为12m12m，厚度为3 m，根据要求控制球铰及下滑道的安装精度要求，转体大承台的浇注分三次完成 。,转体下盘的施工工艺,第一步，绑扎承台底和侧面四周钢筋，进行第一层混凝土浇注，高度为1
9、.8m，并在混凝土顶面预埋转体下球铰骨架角钢。 第二步，绑扎承台和侧面四周钢筋，进行第二层混凝土浇注，高度为0.3m，并在混凝土顶面预埋下滑道骨架角钢。 第三步，安装下球铰骨架和下滑道骨架，要求骨架顶面的相对高差不大于5mm。骨架中心和球铰中心重合，与理论中心偏差不大于1mm。第二次灌注到2.1m位置，安装环形滑道定位支架，最后灌注固定下球铰球面的0.9m承台混凝土。 第四步，绑扎预留槽两侧钢筋，安装预留槽模板，进行第三层混凝土浇注；浇注至承台顶面，控制好预留槽高度。,转动球铰制作工艺,本桥使用的球铰在专业厂家制作，钢球铰型号为LQJ（Q）70000型，分上下两片（下球铰3000、R6000、
10、t=30，上球铰4200、R5962、t=30），。钢球铰在工厂加工完成后，经对转盘进行探伤检测，并进行试磨合，各项指标满足要求后整体运至工地安装。,转体的核心结构上、下球铰,转动球铰安装工艺,承台混凝土浇注1.8m高度后,安装下球铰骨架,下球铰骨架固定牢固后，吊装下球铰使其放在骨架上，对其进行对中和调平，对中要求下球铰中心，纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，水平调整先使用普通水平仪调平，然后使用精密水准仪调平，使球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm，固定死调整螺栓。,下球铰骨架及滑道骨架调整,球铰安装中心测量结果,球铰安装高程测量结果,下球铰支架及球铰面安装,下球铰下混凝土施工
11、,下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。在下转盘上提前预留了4个较大的混凝土振捣孔，并隔一定距离设置排气孔，混凝土浇注时从下转盘锅底向上依次进行振捣，当混凝土浇筑到每个振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下，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。,安装上球铰,转盘盘面用多层塑料布进行封闭，在形成对盘面保护的同时，更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。 下转盘混凝土施工完成后，将295mm转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰四氟乙烯滑片的安装。填充改性聚四氟乙烯滑片在工厂内进行制作，在工厂内安装调试好后编好号码，现场对号入
12、座，安装前先将下球铰顶面和滑片镶嵌孔清理干净，并将球面吹干。滑片安装完成后，各滑片顶面应位于同一球面上，其误差不大于1mm。 在下球铰球面上涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使其均匀的充满滑动片之间的空隙，并略高于顶面，涂抹完后尽快安装上球铰，其间严禁杂物掉入球铰内。上球铰精确定位并临时锁定限位后，用胶带缠绕密封上下球铰吻合面，严禁泥沙杂物进入。,四氟滑动片应力检算,每个球铰承受重量共计：48000KN。 每个球铰布置471块6cm的聚四氟乙烯片，总面积为13310.5cm2。该聚四氟乙烯片设计抗压强度为100MPa。 平均应力（480001000）/（13310.5100）36.1MPa100MPa 安
13、全系数100/36.12.77 经验算：四氟乙烯片的抗压强度满足转体要求。,聚四氟乙烯滑片安装,下盘滑道与上盘撑脚安装工艺,为保证大吨位结构平转的稳定性，在上盘设置6对向下悬吊的钢管混凝土撑脚，在撑脚下方设1.1m宽、半径为3.3m的滑道。,滑道高程测点位置示意图,滑 道 安 装,上盘撑脚浇注微膨胀混凝土,下盘滑道的安装,承台混凝土浇注2.1m高度后,安装下盘滑道骨架,骨架固定牢固后，吊装滑道钢板使其放在骨架上，对其进行对中和调平，对中要求纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，水平调整先使用普通水平仪调平，然后使用精密水准仪调平，水平控制点采用坐标控制法定点，使滑道周围顶面处各点相对误
14、差不大于2mm，固定死调整螺栓。,上转盘施工工艺,上盘撑脚安装好后，立模，绑扎钢筋，安装预应力筋及管道，预埋转体牵引索，浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，张拉竖向预应力筋及纵横向钢铰线。 通过试转测定上下转盘摩擦系数，为转体提供依据。测定时先抽去撑脚垫板，使转台支承于球铰上，完成转动支承体系的转换，然后施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。摩擦系数按下式测算： =M/1.13G （M为力矩，G为上转盘总重） 设计静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.06，若测出的摩擦系数较设计出入较大，应分析原因，并找出处理办法进行相应处理，才能保证转体顺利进行。,上球铰内绑扎钢筋,上转盘承台,第五部分 T构
15、转体的实施技术,一、转体的基本原理,转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕后，脱空撑脚将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。,二、转体实施的相关计算,转体的牵引力计算 安全系数的确定 转体时间计算 风荷载检算,通过计算，确定了最大牵引力为631KN，安全系数为3.708，转体时间为44分钟。,转体的牵引力,转体总重量W为48000KN， 其摩擦力计算公式为FW。 启动时静摩擦系数按0.1，静摩擦力FW48
16、00KN； 转动过程中的动摩擦系数按0.06， 动摩擦力FW2880KN。 转体拽拉力计算： T2/3（RW）D 式中：R球铰平面半径，R1.5m; W转体总重量，W48000KN； D转台直径，D7.6m; 球铰摩擦系数，静0.1，动0.06； 计算结果： 启动时所需最大牵引力T2/3（RW静）D631KN； 转动过程中所需牵引力T2/3（RW动）D379KN。 动力储备系数 2000 KN631 KN =3.17 钢铰线的安全系数 9（根/台）260 KN/根631 KN=3.708,转体时间计算,连续千斤顶的牵引速度计算公式：V=（L/S）60 式中：L为泵头每分钟的流量：6L/min S为张拉活塞面积：817cm2 通过计算，可得：V=4.406m/h(连续千斤顶动作速度)=7.35cm/min 转盘所走的弧线长度: LS=(D)/36048.2=3.195m(
