斜拉桥转体与线形调整总结.docx

斜拉桥转体与线形调整
1、总体施工方案
将转体扭矩分成两部分，第一部分是按动摩擦系数计算所需的扭矩，此部分扭矩约占转体部分总重的5%的重力所产生，采用上转盘预埋的2×19-7φ5钢铰线牵引克服。第二部分是转体起动阶段按静摩擦力计算所产生的扭矩，扣除上转盘预埋钢束牵引力产生的扭矩后所产生的扭矩后剩余部分扭矩，此部分扭矩靠在滑道处钢管混凝土撑脚内外侧的千斤顶反力座向撑脚施加水平力克服。
转体施工时，先对牵引钢束施加拉力收紧，然后对上转盘撑脚以100KN为一级逐级加载至1000KN，再对转盘上牵引束连续作用千斤顶逐级加载直至结构开始启动，启动后助推千斤顶对钢管混凝土撑脚的水平推力自动失效，全部靠钢束牵引结构转动。转动应连续，并全程跟踪观测线形与应力，控制最大线速度，并精确合拢、制动、微调定位。转体对接后进行梁体线型调整并浇注合拢段，具体施工方法如下：
2、缆索挂设与张拉
转体前对箱梁混凝土试件进行试压，确保混凝土强度达到设计要求。然后按设计要求的顺序与方法对缆索进行张拉、验收。
3、支架拆除
逐步拆除梁底支架，使整个斜拉桥体系由支架支撑转换到转体前的自平衡状态，完成第一次体系转换。
支架拆除包括两部分，一是主塔挂索支架，二是梁底支架。挂索支架拆除是为了减重，梁底支架拆除是为了完成体系转换。梁底支架在拆除前，预先在梁端所设的称重反力架上安装千斤顶等称重装置，然后进行支架拆除拆除步骤如下：
（1）将梁上塔柱四周，28m现浇段以上的挂索支架全部拆除。
（2）在缆索张拉后，对现浇箱梁下的满堂支架进行拆除，现浇箱梁下支架分区分片按设计要求拆除。拆除时按以下步骤进行：
对整个斜拉桥体系进行全面检查，包括预应力张拉与压浆情况、缆索张拉力、塔、梁混凝土强度与龄期等，确保其满足体系转换条件。
拆除上转盘与承台间的砂箱。砂箱拆除时对称拆除，保证上转盘受力均衡。
拆除梁体下坡端端头6.7m段钢管支撑。
拆除S3、S3＇索之间及3号墩墩身四周的钢管支架。
拆除S3、S3＇索梁端锚固区（横梁）下的钢管支架。
拆除S2～S3、S2＇～S3＇索之间的钢管支架。
拆除S2S2＇索梁端锚固区（横梁）下的钢管支架。
拆除S1～S2、S1＇～S2＇索之间的钢管支架。
拆除S1、S1＇索梁端锚固区（横梁）下的钢管支架。
拆除其余箱梁底所有支架，仅保留称重用临时支架。
4、转体称重
为了检验斜拉桥的自平衡状态，确保转体过程中的安全，在转体前对转体进行称重。具体如下：
（1）称重支架设置
按设计要求，在转体箱梁两端各设临时称重反力架4个。反架采用扩大基础，上焊钢管支撑架、称重梁，并在每个反力架上安装1台1000KN螺旋千斤顶及传感器。临时墩、传感器在箱梁现浇支架拆除前安装到位并顶紧，在支架拆除后根据传感器反力差推算梁体对于球铰中心的不平衡力矩。
（2）称重方法
对称于距3号墩中心线70m处的设梁端反力架、千斤顶、传感器。
在一端向上施力顶升梁体，当转体发生转动的瞬间（通过设于转盘与承台间的位移计来判断），记录传感器顶升力。
通过顶升力与力臂求得力矩。
通过对于球铰中心的力矩平衡方程，推算球铰摩阻。
在梁端的反力架上顶升时，梁体发生转动时的力矩平衡方程组为：
MG+P1L1+MZ=0 -MG+P2L2+MZ=0
则转体部分的不平衡力矩和轩动球铰的摩阻力矩为：
MG=(P1L1-P2L2)/2 MZ =(P1L1+P2L2)/2
未配重时的偏心距e及球铰的摩擦系数μ为：
e= MG/G μ= MZ/G
式中：MG：转体的不平衡力矩(KN.m)；
P1 、P2：分别为主跨、边跨侧顶升反力(KN)；
L1、L2：分别为主跨、边跨侧顶升力至球铰中心的力臂(m)；
G：转体部分的总重力(KN)；
e：未配重时的偏心距(m)；
μ：球铰的摩擦系数。
（3）称重结果
本桥在8月4日对斜拉桥体系进行了称重，其偏心力矩为2118KN.m，球铰的摩阻力矩为20247KNm，转体重心向边跨侧的偏心距为1.5cm，球铰摩阻系数为1.84%，小于设计的5%，完全满足了设计要求，转体无需配重而直接达到自平衡状态，缩短了工期，简化了工序。说明施工中对结构尺寸的控制严格，达到了理想的目标。
5、平转牵引系统安装
（1）平转牵引系统在称重和支架拆除的同时进行安装。
（2）平转牵引系统由上转盘施工中预埋的两束19-7φ5钢铰线组成，钢铰线的fytp=2000MPa，直径为15.2mm，断面面积A=19×139mm2=2641mm2。
（3）牵引系统安装步骤
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。
将钢铰线理顺，并将其绕上转盘约3/4周，将自由端引入千斤顶反力座预留槽口内。
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槽口穿出。在千斤顶反力座后加拼小平台，便于千斤顶的固定与张拉人员操作。
在钢铰线上依次套入锚环、夹片、限位板与QDCL2000型连续张拉千斤顶。
安装油管、配电柜。
对平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装完成并进行调试。将各束钢绞线梳直、使之不打绞、不扭结。
6、助推系统安装
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。安装方法为：
（1）将环形滑道清理干净，在撑脚走道板底面、前端涂抹比例为1：1的黄油四氟粉。
（2）在撑脚与滑道间的间隙内填充不锈钢板及四氟板，将撑脚与滑道间的间隙控制在4～5mm。
（3）在助推千斤顶反力座上与钢管撑脚间对称安装2套助推分配梁与YCD1500型千斤顶。
（4）安装配电柜、油管路，并对其进行调试。
7、微调装置
为了保证转体过程中，对可能出现的偏移及时调整，在转体施工前安装微调及控制装置，具体如下：
（1）纵向微调装置
上转盘与承台之间，3号墩墩身中心线前后两端设CD4500型千斤顶2台，即沿桥轴线下，墩身前后各对称设置一台，当转体发生前后俯仰时，采用将标高降低一端千斤顶顶起的方法对转体进行微调，微调过程中在滑道与撑脚底部滑板之间加钢板抄垫保持调整后的姿态。
（2）横向微调装置
在上转盘与承台之间，于3号墩墩身中心线左右两侧设YCD4500型千斤顶2台。即沿墩中心线下于桥轴线左右各设一台。当转体发生左右倾斜时，起顶标高下降一侧的千斤顶，将转体微调扶正，并在撑脚下抄垫钢板保持调整后的姿态。
（3）在梁端设预埋件并加设缆风绳，必要时施工加外力以保证梁体平衡。
（4）在2#墩及临时墩墩顶准备千斤顶，以备梁体转体到位后进行梁端高程微调。
（5）对其它设计和监测单位所需的微调装置按要求提前安装检查。
8、限位装置
为确保梁体旋转到位后不继续前行，也不回退，采取如下措施进行有效限位：
在滑道上预设转体到位后的限位分配梁，在转体旋转到位后，于限位分配梁与撑脚间加以抄垫，防止转体到位后转体部分继续前移。
在梁端预设吊点，梁转体到位后，在梁端与地面预先埋设的地龙间拉设八字形交叉缆风绳，防止转体回退或前行。
针对限位采取如下辅助性措施：
（1）在牵引束上作好标记，以使牵引千斤顶操作人员可以直观的了解转体到位时的千斤顶牵引行程，避免转体到位后仍继续过量牵引。
（2）在转盘上作测量标记并进行测量观测，及时报告转动角度及转体体位。
（3）在2#墩与临时墩均安排测量人员对梁体中线进行测量，做好转体到位前的数据测量报告，调整转体到位前的转动速度。
9、测量及监控标志
（1）在梁体及塔柱上做好测量及线形监控标志。
（2）在箱梁上做好梁体中轴线标记，及梁体各控制断面和端截面的实时测量点坐标点标记。
（3）在滑道上做好线速度控制标记，其平转角速度不得大于0.02rad/min，主梁梁端的水平线速度不得大于1.2m/min。上转盘外缘贴上坐标米格纸带，在转体过程中控制其转体速度。
（4）对其它所需的观测点提前做好标记，并保证转体施工动态变化过程中测点可视。
（5）测量观测点绘总如下
箱梁梁体测量观测点汇总表
序号
测点类别
测点位置
测点设置要求与用途
1
主塔横向倾斜度观测点
塔顶与塔根
监控塔柱横桥向位移变化
2
主塔纵向倾斜度观测点
塔顶与塔根
监控塔柱纵桥向位移变化
3
桥轴线观测点
梁顶中间与梁端
每5m取1个断面，监控梁体水平轴线变化
4
水准观测点
梁顶中间、两侧
监控梁体高程变化（挠度与横向倾斜）
5
限位观测点
临时墩顶、墩侧
转体就位前到位控制与精定位控制
6
限位观测点
2号墩顶、墩侧
转体就位前到位控制与精定位控制
7
转速观测点
上转盘与承台
控制转体线速度
8
限位观测点
上转盘与承台
转体到位控制与精定位控制
9
横桥向倾斜度观测点
上转盘与承台
同一水平面上，可观测转体部分横桥向倾斜
10
纵桥向倾斜度观测点
上转盘与承台
同一水平面上，可观测转体部分顺桥向倾斜
10、转体
（1）转体前拆除称重支架与梁底前的支撑，并静置24h后，将各种测量数据上报监控组，确认转动体处于平衡状态。
（2）将转体范围内所有杂物清理干净，并将箱梁内外全部清理一遍，确保无杂物，无多余荷载。各关键部位再次检查。包括塔梁固结点、上转盘、塔柱锚固区、球铰等部位，确认签字。
（3）在转体过程中，监测人员与监测仪器就位并实时跟踪监控。
（4）转体过程中，对各交通道口实施封闭，并通知铁路部门，要点后正式转体，转体过程中将铁路高压线停电。
（5）转体前采用YCD270KN千斤顶预先逐根收紧平转牵引索。
（6）转体前，先采用连续张拉千斤顶将牵引索收紧，预拉达到设计牵引力时持荷不动。
（7）在牵引索收紧的情况下，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，直到结构开始启动。
（8）连续张拉千斤顶牵引转体牵引索同时跟进，连续张拉牵引，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。
（9）匀速平转时，监测人员实时监测，测量人员反复观测塔柱轴线偏位，梁端部位高程变化。
（10）当匀速平转至梁体边缘接近边墩时，观测梁底标高与墩顶间支撑结构的高差情况，对梁端标高进行调整。
（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0.5m时，减小牵引索供油量并降低牵引力，在距设计位置0.1m处停转。测量梁体轴线，和高程，并计算差值，
（13）利用微调系统对梁体进一步微调到精确对位，完成全部转体施工。
11、线型调整
转体就位后，对转体结构进行全面测量，计算梁体轴线及高程偏差值。用助推系统、微调系统、平转牵引系统共同作用，通过整个刚体位移及梁端局部变形两种方法，调整梁体线型至精确合拢。
（1）采用平转及助推系统微调，将桥梁中轴线对正。
（2）利用设于上下转盘间的横向微调系统，调整整个刚体的横向倾斜度达到设计要求。
（3）临时解除上下转盘间的连接，分别在梁体两端及上下转盘间采用微调千斤顶顶升，利用刚体位移的办法将刚体调整到转体前状态然后将上下转盘之间抄死。
（4)在梁端边跨的2#墩及主跨侧的临时墩顶用千斤顶顶升，将克服梁体前端的挠度，使梁端中线处标高齐平。
（5）利用梁端左右两边腹板下的千斤顶，分别对梁体两端横坡进行调整，使梁端梁体倾斜度与边跨现浇段梁端一致。
（6）转动体精确定位后，将2#及临时墩顶与梁底采用临时支座抄死，将撑脚与下滑道间焊牢，完成线型调整后的定位。
石景山南站高架桥的转体施工从8月6日下午15：45开始，至16：53结束，仅用68min，比原计划缩短将近50min，转体过程中，塔、梁平稳安全，无任何异常变化。
转体实测球铰摩阻系数只有1.86%，远比预计的5%小，证明球铰加工与安装质量可靠。
转体后实测量端中线偏差仅3mm，线型、索力、塔梁内力均与转体前一致。
施工监测结果表明，石景山南站高架桥的转体法施工是成功的。