跨大鄭鐵路特大橋轉體連續梁轉盤制作與安裝控制技術

夏遠東

摘要：綜合京沈客專跨大鄭鐵路特大橋（40+64+40）m轉體連續梁轉體實際施工過程，介紹了上下轉盤以及球鉸安裝施工過程中控制技術以及注意事項。轉體梁施工的關鍵在于轉盤以及球鉸安裝的精度和質量，因此在本工程的施工過程中嚴格按照設計、圖紙要求，保證了轉體梁施工的順利進行，并且為類似的轉體梁工程提供了參考。

Abstract： This paper introduces the actual construction process of （40+64+40）m swivel continuous girder of extra large bridge across Dazheng Railway， and introduces the control technology and precautions during the construction of upper and lower turntable and spherical hinge. The key to the construction of the swivel girder is the accuracy and quality of the turntable and spherical hinge installation. Therefore， in the construction process， we should follow the design and drawing requirements to ensure the smooth construction of the swivel girder and provide reference for the similar swivel girder works.

關鍵詞： 轉盤；安裝；球鉸；轉體

Key words： turntable；installation；spherical hinge；swivel

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0136-04

1 工程概況

新建北京至沈陽客運專線興隆西至沈陽段跨大鄭鐵路特大橋42、43、44、45號墩之間梁跨結構為40+64+40m轉體連續梁。采用懸臂澆筑法施工。轉體分兩個T構，轉體后合攏，單個轉體梁長62m，單個轉體總重量W為49070 kN，轉體角度為順時針62.03°。其實現轉體關鍵在于轉盤制造與安裝，轉體結構由下轉盤、球鉸、上轉盤、牽引系統組成。

2 轉體結構牽引力計算

轉體總重W=49070kN

其摩擦力計算公式為F=W×μ

啟動時靜摩擦系數按μ=0.1，靜摩擦F=W×μ=4907kN

轉動過程中動摩擦系數μ=0.06

轉動過程中動摩擦力F=W×μ=2944.2kN

轉體拽拉力計算：

T=2/3×（R·W·μ）/D

R-球鉸平面直徑，R=1.5m

W-轉體總重量，W=49070kN

D-轉臺直徑，D=9.4m

μ-球鉸靜摩擦系數，μ靜=0.1，μ動=0.06

計算結果：

啟動時所需要最大牽引力T=2/3×（R·W·μ靜）/D=522.02kN

啟動時所需要最大牽引力T=2/3×（R·W·μ動）/D=331.21kN

鋼絞線安全系數：12（根/臺）×26（t/根）/52.2（t）=5.98

通過拽拉預埋牽引索來實現轉盤的轉動，澆筑上轉盤時埋入牽引索。

3 轉盤施工以及球鉸安裝

3.1 下轉盤施工

下轉盤分三次澆筑混凝土，即澆筑下轉盤下部（不含球鉸部分）、澆筑滑道及球鉸下部混凝土（含外側千斤頂反力座、臨時固結、牽引力反力座）、澆筑內側千斤頂反力座。

下轉盤為支承轉體結構全部重量的基礎，轉體完成后，與上轉盤共同形成基礎。下轉盤采用C50混凝土。下轉盤上設置轉體系統的下球鉸、撐腳的環形滑到及轉體拽拉千斤頂反力座等。

3.1.1 下轉盤下部施工（不含球鉸部分）

首先進行下轉盤底部鋼筋綁扎，待底層鋼筋網、頂層鋼筋網、外側千斤頂反力座綁扎完成后進行吊裝內模，如圖1，采用電子水準儀對內模頂部進行調平，使其在同一高程上。內模使用木模板制作而成，使用槽鋼進行加固，并焊接輔助鋼筋做斜撐，確保安全，穩定。

下轉盤外圍模板采用組合鋼模板，內模安裝完畢后進行模板安裝與加固，并澆筑混凝土。

3.1.2 滑道及球鉸安裝

3.1.2.1 下球鉸安裝

待下轉盤下部澆筑完成，達到強度之后，開始球鉸及滑道的安裝。上轉盤球鉸直徑Φ5000mm，下轉盤球鉸直徑Φ3000mm，厚度均為40mm。球鉸是平動法施工的轉動系統，而轉動系統的核心是轉動球鉸，它是轉體施工的關鍵結構，制作及安裝精度要求很高，必須精心制作，精心安裝。其制造精度控制如下：

①球面表面粗糙度不大于Ra12.5μm；②球面各點處曲率半徑務必相等，其誤差不大于2mm；③邊緣各點的高程差1mm；④橢圓度1.5mm；⑤各鑲嵌四氟板頂面應位于同一球面，其誤差1mm；⑥球鉸上、下球鉸形心軸、球鉸轉動軸中心軸務必重合，其誤差2mm。

鋼球鉸面在工廠制造加工，在下球鉸面上按設計位置銑鉆四氟板鑲嵌孔，同時在下球鉸面上設置適量的混凝土振動搗孔，以方便球鉸面下混凝土的施工。下轉盤球鉸安裝如下：

①下轉盤槽底清理：首先根據設計標高對槽底進行清理，對超過設計標高的地方進行處理；然后對槽內混凝土表面進行鑿毛處理；最后將槽內雜物清除干凈；endprint

②初步定位：用全站儀進行放樣，確定下球鉸中心十字線及定位鋼架位置。采用鉛球確定中心位置，如圖2所示。

③安裝調整固定下球鉸：采用70t吊車將固定鋼架吊入，在根據中心十字線進行初步就位。然后用撬棍慢慢移動，再用全站儀及水準儀檢查位置和高程，反復進行校對，直至鋼架位置及高程準確為止。 安裝骨架之后，同樣采用70t吊車將下球鉸安裝就位，如圖3。

安裝下球鉸之后進行滑道安裝，安裝滑道之前，先確定滑道高程，滑道上設定50個點，采用電子水準儀以此將50個點調至同一個標高上，高程采用調節螺栓進行調平；在支撐滑道的骨架下利用第一次澆筑混凝土預埋的25螺紋鋼焊接成雙排一周的支撐凳，以此支撐滑道，如圖4，安裝滑道后同樣使用電子水準進行調平，要求相對高差不大于2mm，如圖5。

經過以上調整之后進行第二次混凝土的澆筑。澆筑下轉盤混凝土：混凝土澆筑過程中密實度的控制、澆筑過程中下球鉸不能收到擾動、混凝土收縮不至于對轉盤產生影響。為解決這幾個問題采取以下措施：

①球鉸上設置澆筑及排氣孔，澆筑順序采用由中心向四周進行澆筑，有利于排氣?；炷琳駬v過程中嚴格按照規范要求進行作業；②混凝土澆筑前，搭設施工平臺，在澆筑混凝土的過程中禁止人員在球鉸上走動或作業，防止對球鉸造成擾動，并對下球鉸表面進行覆蓋，便于安裝四氟板時便于清理；③嚴格控制混凝土澆筑，并派專職人員加強對混凝土的養護工作，混凝土終凝后采用敲擊的方法進行檢查，對因混凝土收縮產生間隙的部位進行鉆孔壓漿處理。

3.1.2.2 上球鉸安裝

下球鉸混凝土灌注完成，將轉動中心軸Φ270mm定位鋼銷軸放入下轉盤預埋套筒中。然后進行下球鉸聚四氟乙烯滑動片和上球鉸的安裝。聚四氟乙烯滑動片安裝前，先將下球鉸頂面清理干凈，球鉸表面及安裝滑動片的孔內不得有任何雜物，并將球面吹干。根據聚四氟乙烯的編號將球鉸滑動片安放在相應的鑲嵌孔內。滑動片安裝完成后，各滑動片頂面應位于同一球面上，其誤差1mm。檢查合格后，在球面上滑動片間涂抹黃油聚四氟乙烯粉。涂抹完黃油聚四氟乙烯粉，使黃油聚四氟乙烯粉均勻充滿滑動片之間的空間，并略高于滑動片頂面，保證滑動片頂面有一層黃油聚四氟乙烯粉，如圖6。涂抹完黃油聚四氟乙烯粉后，嚴禁雜物掉入球鉸，并盡快安裝上球鉸。上球鉸精確定位并臨時鎖定限位，上下球鉸吻合面外周圍用膠帶纏繞密封，嚴禁泥沙和雜物進入球鉸摩擦部。如圖7。

球鉸安裝要點：

①保持球鉸面不變形，保證球鉸面光潔度及橢圓度。②球鉸范圍內混凝土振搗務必密實。③防止混凝土漿及其他雜物進入球鉸摩擦部。④球鉸安裝頂口務必水平，其頂面任意兩點誤差1mm。⑤球鉸轉動中心務必位于設計位置，其誤差：順橋向±1mm；橫橋向±1.5mm。

其中，安裝下球鉸、綁扎鋼筋之后進行第二次混凝土澆筑，包括外側千斤頂反力座、臨時固結、牽引力反力座，澆筑完成后安裝上球鉸，進行人工試轉上下球鉸，順時針方向、逆時針方向各轉3圈，以使上下球鉸接觸完全，黃油分布均勻密集，如圖8。隨后澆筑第三次混凝土（內側千斤頂反力座）。

3.1.3 安設撐腳、砂箱

撐腳即為轉體時支撐結構轉體平穩的保險腿。從轉體時保險腿的受力情況考慮，轉臺對稱的兩個保險腿之間的中心線重合，使6個保險腿對稱分布于縱軸線的兩側，在撐腳的下方設置1.1m的滑道，滑道半徑4m，轉體時保險腿可在滑道內滑動，以保證轉體結構平穩。

每個上下轉盤下設6組撐腳，每組撐腳為雙圓柱形，下設30mm厚鋼走板，雙圓柱為兩個？準800mm×24mm的鋼管，撐腳內灌注C50無收縮混凝土，撐腳在工廠整體制造后運至工地。下轉盤混凝土澆筑完成上球鉸安裝就位時立即安裝撐腳。

每兩組撐腳之間安設兩個砂箱，砂箱的主要作用是將轉體系統在轉體前進行臨時固結，用來支撐上轉盤和下轉盤的重量，從而保證梁體在施工過程中轉體系統的穩定，砂箱內填充石英砂。砂箱安裝前對砂箱預壓，使砂箱內石英砂擠壓密實，以致在澆筑上轉盤、墩柱以及轉體主梁時，砂箱不發生較大的沉降。與上下轉盤臨時固結形成雙保險，保證撐腳底部和滑道之間的空隙。圖9為安裝撐腳、砂箱的施工過程。

3.2 轉臺球缺施工

撐腳、砂箱安裝完成后，安裝轉臺底模板，底模板采用木模，下面鋪設方木。綁扎底層鋼筋完成后，安裝轉臺半徑為4.7m的模板。外側采用8×5cm的方木加固，方木外圍用兩道？準16的螺紋鋼做成圓形加固。

轉臺球缺施工過程中須特別注意預埋牽引索。牽引索錨固端埋入上轉盤3m以上，并圓順的纏繞在轉盤上，施工時要特別注意牽引索的方向。預埋牽引索采用P型錨，鋼絞線采用強度級別為1860MPa的7？準5的鋼絞線，圖10為埋設牽引索的錨固端。圖11為轉臺及球缺綁扎鋼筋。

3.3 上轉盤施工

上轉盤是轉體的重要結構，在整個轉體過程中形成多向、立體的受力狀態，上盤布有縱、橫向預應力鋼筋。上轉盤為長方體，高2.0m。

上轉盤縱向預應力筋采用24根12-7？準高強低松弛預應力鋼絞線，橫向采用30根12-7？準5高強低松弛預應力鋼絞線，標準強度1860MPa。采用單端張拉，張拉端、錨固端采用“15-12”型預應力錨具，張拉時對稱、交錯張拉。應該注意的是上轉盤張拉壓漿分兩次進行。首先張拉50%縱向和橫向預應力筋并壓漿，然后待縱、橫向管道漿體達到設計強度后張拉另一半縱、橫向鋼束。

轉臺球缺混凝土達到強度后進行鑿毛處理，然后長方體上轉盤施工，綁扎底板鋼筋，側面鋼筋，穿預應力波紋管，頂面鋼筋網綁扎，預埋墩身主筋，綁扎墩身加臺鋼筋，模板加固，澆筑混凝土，如圖12、圖13。其中必須注意的是預埋下料口PVC管，以便以后轉體之后上下轉盤封固澆筑混凝土下料。

4 轉盤制作與安裝注意事項

①下轉盤第二次澆筑混凝土時一定要在下球鉸上面預留振搗孔，待混凝土澆筑到下球鉸底面時注意利用振搗孔振搗混凝土，確保球鉸下混凝土密實。

②埋設牽引索時一定要注意埋設方向，并且嚴格控制牽引索的高度，保證牽引索高度與牽引力反力座里面槽口高度一致。

③安裝球鉸過程中要嚴格控制球鉸骨架、下球鉸、中心定位銷、上球鉸同軸心。安裝聚四氟乙烯滑片時，要清理下球鉸上面澆筑混凝土時留下的殘渣，減小摩擦系數，并且安裝滑片時要注意滑片的編號，對號入座。

④安裝定位銷時注意首先將定位銷均勻涂抹黃油聚四氟乙烯粉。

⑤上下球鉸均安裝結束后要人工試轉上下球鉸，保證球鉸之間的黃油聚四氟乙烯粉分布均勻，減小摩擦系數。同時結束后采取有效措施保護上下球鉸之間的間隙（比如用透明塑料布纏繞球鉸接縫處一周）。

⑥確保撐腳與滑道之間留有足夠的空隙，以便轉體施工時能平穩轉動。

⑦澆筑上轉盤時要分層對稱澆筑，避免由于不平衡力矩而產生上轉盤傾覆現象。

5 結束語

上下轉盤和球鉸的安裝是轉體系統的核心結構，它的制作和安裝的精度都非常高。是轉體梁成功轉體的關鍵所在。通過對跨大鄭鐵路特大橋（40+64+40）m轉體連續梁上下轉盤以及球鉸安裝技術的論述。依照此種施工方案可以有效地控制轉盤及球鉸施工的關鍵工序。

參考文獻：

[1]施工設計圖 跨大鄭鐵路特大橋（轉體球鉸構造）京沈施橋-218-補02 2014.11 天津.

[2]交通工程建設，2012（3）.

[3]城市建設理論研究，2013（06）.endprint