高速铁路连续梁转体施工工艺.doc

高速铁路连续梁转体施工1.转体结构施工工艺转体结构由钢球铰及其撑脚、上转盘、下转盘、转体牵引系统、助推系统、轴线微调系统、顶梁系统、临时辅助平衡系统组成。1.1.下转盘施工工艺下转盘（承台）为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下盘采用高标号混凝土，下转盘设置转动系统的下球铰、撑脚的不锈钢环形滑道、转体牵引系统的反力座、助推系统、轴线微调系统、顶梁系统等。根据要求控制球铰及下滑道的安装精度要求，下转盘（承台）的浇注分两次完成。施工步骤如下：第一步绑扎承台底和侧面四周钢筋，进行第一次混凝土浇注，并在设计位置预埋转体下球铰骨架预埋件。安装下球铰骨架，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。安装下球铰时，球铰安装顶口务必水平，其顶面任两点误差不大于1mm。球铰转动中心务必位于设计位置，其误差：顺桥向1mm，横桥向1.5mm。安装下滑道钢板时，下滑道钢板要求顶面局部平整度不大于0.5mm，相对高差不大于2mm。安装下球铰及下滑道钢板时，采取调整骨架上的螺母和调整滑道预留槽内砂浆使其水平。1.2.转动球铰施工工艺本联连续梁转动体系采用钢球铰，分上下两片，采用厂家成套产品。球铰是转动体系的核心，是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高，必须精心制作，精心安装，严格按厂家安装要求实施。球铰制作工艺本桥使用的球铰在专业厂家制作，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。球铰在专业厂家制作过程如图2-6-31所示。上球铰围板接焊：围板按图纸下料后拼焊，拼焊周期5天。球面板与筋板、围板的组焊及热处理：肋板按图纸下料后，将肋板和围图2-6-31 精确制作上、下球铰板检测球面的加工精度，球面加工周期20天。对组焊好的上、下球铰进行退火处理，热处理时间6天。球面加工：加工转体球铰的上下球面，加工是使用模板检测球面的加工精度，球面加工周期20天。球面聚四氟乙烯滑板凹坑的加工：下球面板镶嵌填充聚四氟乙烯复合夹层滑片的凹坑加工，加工周期10天。销轴的加工：销轴采用锻钢制造，销轴从锻造到机加工的周期12天。填充聚四氟乙烯复合夹层滑片的制造：球铰使用的填充聚四氟乙烯复合夹层滑片制造周期6天。整体组装：安装填充聚四氟乙烯复合夹层滑片，组装上、下球铰。组装周期3天。转体钢球铰制造工艺流程框图见图2-6-32。安装下球铰承台混凝土浇注至设计高度后,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。下球铰下混凝土施工由于下球铰水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。为此，在下转盘上提前预留了混凝土振捣浇筑孔，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。组装检验涂装终检顾客要求生产图纸和工艺文件设计、校对、审定板材下料预成型拼焊球面成型球面板与肋板组焊热处理球面加工特殊加工PTFE树脂+填料混料一次成型二次成型烧结冷却检验入库检验检验检验检验检验检验检验检验PTFE树脂+填料图2-6-32 转体球铰制造工艺流程框图下转盘混凝土施工完成后，将转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰聚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。安装球铰的现场精度控制措施承台混凝土分三步浇注。球铰中心采用“十字放线”法和坐标控制法；现场精度采用“边测边调、现场监督”的控制方法。钢球铰现场安装见图2-6-33、图2-6-34、图2-6-35、图2-6-36。图2-6-33 支架及球铰面安装图 图2-6-34聚四氟乙烯滑片安装图 上盘撑脚与滑道的作用为保证大吨位结构平转的稳定性，在上盘设置8个向下悬吊的钢管混凝土撑脚。滑道的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。1.3.下盘滑道与上盘撑脚安装工艺上盘撑脚即为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，转体时保险撑脚在滑道内滑动，以保持转体的结构平稳性，同时也能承受转体过程中的不平衡力，以保证转体结构的平稳。图2-6-35 安装销轴及涂抹润滑层图 图2-6-36安装上球铰图下盘滑道的安装承台混凝土第一次浇筑时在滑道设计位置采用3cm厚（内径1120cm，外径1360cm）木板潜入承台使其平整，木板取出后用2cm厚C50水泥砂浆调平，再在其上铺1cm厚的Q345环形钢板（尺寸同木板），最后再采用C50水泥砂浆填平钢板两侧槽口，防止钢板滑动。撑脚的安装每个转体墩有多个双钢管混凝土撑脚，撑脚内灌注微膨胀混凝土。为减小撑脚与环形滑道的摩擦，撑脚底面焊接20mm厚的不锈钢板。滑道上铺设10mm厚Q345钢板。在撑脚底与滑道之间留有10mm的间隙，连续箱梁施工时在10mm间隙内填塞钢垫板，转体前抽掉10mm垫板，作为转体结构和滑道的间隙。上盘是转体的重要结构，布置三向预应力钢筋。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，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，每根索的预埋高度和牵引方向应一致。每根索埋入转盘锚固长度大于4.0m，每对索的出口点对称于转盘中心。下盘滑道与上盘撑脚安装见图2-6-37、图2-6-38、图2-6-39、图2-6-40。图2-6-37 滑道安装图 图2-6-38上、下球铰安装完毕图 1.4.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，应分析原因找出处理办法进行相应处理，才能保证转体顺利进行。本桥的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。具有同步，牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动，该设备是一种较为理想的转体施工设备。转体牵引体系见图2-6-41 牵引动力系统每座转体的牵引动力系统由两台连续牵引千斤顶，两台液压泵站 图2-6-39 上盘撑脚安装图 图2-6-40 上盘撑脚浇注混凝图1.5.转体牵引体系施工工艺图2-6-41 转体牵引体系图及一台主控台通过高压油管和电缆连接组成。牵引动力系统由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。助推千斤顶采用8台（配备电动油泵6台）。将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后，往泵站油箱内注满专用液压油，正确联接油路和电路，重新进行系统调试，使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台3部分组成。主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位，以主控台保证同步加压。本系统兼具自动和手动控制功能，手动控制主要用于千斤顶位置调试和转体快到位前的小距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。牵引索转盘设置有二束牵引索，每束由15根钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈斑，油污后，逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后，穿过千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端设锚，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，出口处不留死弯；预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引索安装完到使用期间应注意保护，特别注意防止电焊打伤或电流通过，另外要注意防潮防淋避免锈蚀。牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入下部承台内，反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇注，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，与牵引索方向相一致。转体的左、右幅分别单独成为一套牵引体系。1.6.连续梁施工连续梁施工采用悬臂灌筑施工，具体施工方法及工艺见本章6.2.4.连续梁悬臂灌注施工方法。2.转体施工设计2.1.转体设计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。2.2.称重试验原理称重试验理想的转动体系必须具备易于转动和安全稳定这两个基本条件。转体施工的关键构件就是承载整个转动体重量的转动球铰，而转动球铰摩擦体系的大小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小。在施工支架完全拆除后及在转体过程中，转动体的自平衡或配重平衡又对施工过程的安全性起着至关重要的作用。为了保证桥梁转体的顺利进行，为大桥转体阶段的指挥和决策提供依据，又必要在转体前进行转动体称重试验，测试转动体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数。称重试验方法在转体T构上转盘下自下往上施加顶力，分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值，由位移反算内力，上转盘两侧T构的内力差值即为T构的不平衡重量。施加顶力采用两台千斤顶，测试位移采用力与应变综合参数测试仪，称重过程如图2-6-42、图2-6-43所示。图2-6-42 千斤顶施加顶力图 图2-6-43 记录测试数据图2.3.现场试转验证转体设备采用连续千斤顶，设备在现场首先做空载动载试验，然后再进行安装，安装后又进行了空载动载试验，然后装拽拉钢铰线，拽拉钢铰线进行预紧后进入转体工作状态。在试转前，就启动拉力、控制转动距离、计量转体时间、测量惯性距离等监控项目作了布置，对转体的统一指挥协调，安全防护要求作了具体安排。3.转体施工工艺转体施工流程如图2-6-44所示。转体施工准备设备安装、调试牵引索、千斤顶连接牵引索顶紧称重配重试转“自动”状态下启动转体转体过程质量控制转体就位顶升纠偏排除隐患气象信息辅助顶推防过转体系准备图2-6-44 转体施工流程图3.1.转体施工准备现场清理。包括环道清理，解除临时支撑，平转范围内障碍物清除。旋转系统安装(包括主牵引系统和助推系统安装)。主牵引系统的千斤顶安设前在下转盘基础牵引反力座后方搭设支承托架，支承托架的高度以保证千斤顶牵引钢绞线时其轴心处高度与上转盘预埋钢绞线处固定受力点高度一致为原则。千斤顶准确就位后，将预埋钢绞线按照预埋次序穿入连续顶推千斤顶。安装时注意控制各定位钢筋的水平和竖向尺寸，确保牵引钢束的定位准确无误，主牵引系统的千斤顶安设位置必须经过全站仪严格放样、检测，力求使每座转体系统在纯力偶状态下工作。安装卡具并卡紧，然后用千斤顶尾端逐根张拉钢铰线预紧，使钢绞线处于均匀受力状态。为了避免水平转体施工过程中各牵引索互相干扰，各牵引索必须有单独轨道，运行过程中，各牵引索各行其道，要求一号顶对应的牵引索索道在上，二号索索道在下。千斤顶安装位置(或反力座位置)应以转动球铰轴心成对称分布。由于初始静摩擦力大于滑动摩擦力，为稳妥起见，防止单独使用柔性钢束造成的“T构”突然转动，在下盘的支承反力座和上盘平衡脚之间安装2台助推千斤顶，作为初始起动牵引的动力储备。助推千斤顶与油泵车进行连接后，运行直至与平衡脚密贴顶紧。使用过程中，千斤顶头始终用楔型垫铁使其与支撑柱紧贴，使千斤顶的顶推方向与平衡脚的切线方向一致。防超转机构的准备。基础施工时，提前在转体就位处设置限位装置。同时配备两台千斤顶备用。初始数据采集。在各项准备工作完成后，正式转动之前，测控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，准备对转体全过程进行跟踪监测。3.2.转体施工方法正式转体主要施工步骤如下：按照试转采集的各项数据和经验，检查滑道和转体设备是否完好，做好正式转体的准备。结构转体前进一步做好人员分工，根据各个关键部位、施工环节，对现场人员做好周密部署，各司其职，分工协作，由现场总指挥统一安排。先使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。每个转体使用的两对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，避免不平衡力偶产生。设备运行过程中，各岗位人员必须坚守岗位，时刻注意观察、监控动力设备和转体各部位的运行情况，并作好记录。在转体就位处设置限位装置，并在转盘上标识刻度，以转体梁端的每1米换算到上转盘的圆周上，由现场技术人员负责报数，确保两幅同步转体。同时在合拢段支架上做好控制点，转体结构接近设计位置时，为防止结构超转，停止自动牵引操作,采用点动控制，点动时间为0.2秒/次,每次点动千斤顶行程为1mm,梁端行程15mm。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。转体就位监控见图2-6-45。3.3.转体就位施工工艺连续梁转体基本到位(距准确位置0.5m)后，进行连续梁的高程、图2-6-45 转体就位监控图中线精确就位工作。中轴线准确就位轴线偏差主要采用连续千斤顶点动控制来调整，在10m直线段支架上做好控制点，转体结构接近设计位置时，为防止结构超转，停止自动牵引操作，采用点动控制，点动时间为0.2秒/次，每次点动千斤顶行程为1mm，梁端行程15mm。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。连续箱梁的高程调整首先进行线型测量，对横向倾斜、轴线偏差、高程偏差进行调整，本桥没有发生横向倾斜，高程偏差采用在梁端两腹板处作用千斤顶的方法进行调整，经过精确调整后，连续箱梁中线及高程误差在1公分之内，满足了桥规的精度要求。线型测量，对横向倾斜、轴线横向、纵向偏差进行调整，上下盘间抄垫锁定、平面定位等工作完成，转体结构精确就位后，即对结构进行约束固定:在每座转体上盘环道设计有8对转体撑脚，平衡脚下面设有预埋钢板，钢板底面与承台顶面预埋钢板缝隙间除采用上述方法进行抄垫固定外，另在平衡脚环道方向两侧采用型钢加固，保证精确就位的结构不致发生轻微偏移。立即进行封盘混凝土浇筑施工，以最短的时间完成转盘结构固结。T形刚构转体到位后，清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。混凝土坍落度保持310cm，拌制时掺入微量铝粉作膨胀剂，以方便振捣和增强封固效果。4.转体梁跨中合拢施工合拢段施工在跨铁路时用合拢钢壳代替吊模，合拢段钢壳分两部分，在箱梁转体前分别安装在合拢段梁段端头位置，待主梁转体到设计线位后，再将两部分连接。钢壳合拢连接见图2-6-46。在劲性骨架锁定之前，合拢段钢壳挂在两端混凝土上，不能连接预紧，待梁体标高、平面位置调整完毕后，及时锁定劲性骨架，将钢壳模板连接预紧，待底板、腹板钢筋绑扎结束，预应力管道预埋结束后，预紧内顶模板，绑扎顶板钢筋、安装预应力管道及各类预埋件。箱梁纵向预应力钢束正常通过合拢段钢壳，在横隔板相应位置预留钢束穿过孔。箱梁中与钢壳临近的纵向普通钢筋在遇到钢壳横隔板后按截断处理，截断后的纵向钢筋与钢壳（或加劲肋）采用双面焊接，焊接长度小于5d；拉筋与钢壳采用单面焊接，焊接长度不小于10d；腹板内箍筋应按图相应图2-6-46 钢壳合拢段连接大样图调整，焊接长度不小于5d；d均为钢筋直径。应在底板的加劲肋预留孔道，箱梁底板底横向钢筋穿过孔道。避车台和泄水孔应挪开钢壳区域。钢壳角焊缝质量等级要求级，钢壳对接焊缝要求级熔透焊。钢壳外表面进行涂装保护。