胡 娟,孫曉義

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系,陜西渭南 714000；2.中鐵一局集團(tuán)橋梁有限公司,重慶 401121)

1 工程概況

該橋?yàn)槟晨瓦\(yùn)專線跨城市高架橋而設(shè)計的,橋位與高架橋斜交25°。上部結(jié)構(gòu)采用自錨上承式拱橋。橋梁下部為鉆孔灌注樁基礎(chǔ),主墩承臺為上下兩層。拱肋采用單箱單室變高箱形截面,邊中跨截面高4.0 m,邊中跨拱肋拱腳處截面高6.0 m。拱肋軸線采用二次拋物線,矢跨比為1/6,拱肋截面頂板寬7.5 m,頂、底板及腹板厚度均采用0.6 m,拱腳處局部加厚。拱肋上設(shè)置3個拱上立柱,腹孔連續(xù)梁邊跨采用變截面,梁端截面高度4 m,跨中截面高度采用3 m,連續(xù)梁與拱肋結(jié)構(gòu)分離。拱橋立面布置和轉(zhuǎn)體施工平面如圖1所示。

圖1 拱橋立面及轉(zhuǎn)體施工平面布置(單位：m)

因跨越交通繁忙的高架橋,為減少橋梁施工對高速公路交通的影響,主橋采用平面轉(zhuǎn)體施工[1～2],即在高架橋兩側(cè),與高架橋平行進(jìn)行搭設(shè)支架,分段現(xiàn)澆拱肋,然后轉(zhuǎn)體,再進(jìn)行合龍。

2 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)構(gòu)造及施工

本橋轉(zhuǎn)動系統(tǒng)[3]由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)、助推系統(tǒng)、軸線微調(diào)系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)體體系設(shè)計為中心支承與環(huán)道支承相結(jié)合,以中心支承為主的平轉(zhuǎn)體系。中心支承采用鋼球鉸,是轉(zhuǎn)動體系的核心,承受轉(zhuǎn)動體系主要重力,四周的環(huán)道控制轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定。頂推工具為普通千斤頂,頂推反力座設(shè)在下承臺上。如圖2所示。

圖2 1/2下球鉸及滑道骨架預(yù)埋件布置(單位：cm)

2.1 下轉(zhuǎn)盤及滑道的施工

下轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)體重要支撐結(jié)構(gòu),布置有轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的下球鉸、撐腳的環(huán)形滑道、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)的反力座、助推系統(tǒng)、軸線微調(diào)系統(tǒng)等。

待下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到25%后,利用預(yù)埋件安裝下滑道骨架和下球鉸骨架。復(fù)查無誤后,綁扎預(yù)留槽兩側(cè)鋼筋,安裝預(yù)留槽模板,第二次澆筑混凝土。

環(huán)形滑道[4～5]是由25 mm厚、1.2 m寬的鋼板經(jīng)機(jī)加工后鍍鉻刨光處理而成,鋼板加工好后應(yīng)做好防銹處理。通過滑道定位架定位滑道鋼板,先將環(huán)形滑道放入定位架上,進(jìn)行微調(diào),然后安裝第2塊,直至24塊全部裝完。裝完后將整個滑道檢測1遍,確?；廊魏挝恢酶卟顫M足要求。達(dá)到設(shè)計要求后與預(yù)埋鐵件焊牢。

2.2 球鉸安裝

球鉸是轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中最重要的部件,它傳遞了近97%的豎向力,其制造和安裝的精度決定了轉(zhuǎn)體的成功與否。

2.2.1 下球鉸安裝

球鉸安裝在主墩承臺中央,承臺澆筑時,預(yù)留R=5.8 m、深0.5 m的安裝槽,并在槽內(nèi)預(yù)埋安裝支架。將下球鉸吊放在預(yù)埋支架上,利用千斤頂將球鉸在水平面上移動,使球鉸中心處于理論中心位置,先將球鉸在水平位置限位,防止調(diào)整球鉸高差時使球鉸位置偏移，然后進(jìn)行球鉸的高程調(diào)整,以確保下球鉸周邊高程處于同一水平面內(nèi),中心套管軸線為一鉛垂線。調(diào)整后進(jìn)行將其與預(yù)埋定位架焊死,焊完后復(fù)查1次,如無變化就可以澆筑下球鉸混凝土。

2.2.2 澆筑預(yù)留槽混凝土

在滑道及下球鉸的定位精度及牢固性均滿足要求后,澆筑預(yù)留槽混凝土。下球鉸的混凝土采用C50無收縮混凝土。由于下球鉸處鋼筋較密,灌注條件較差,混凝土需具備良好的流動性。混凝土灌注完畢及時清理下球鉸處污染物并封閉保護(hù)好?；炷翍?yīng)進(jìn)行收面和養(yǎng)生,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%后進(jìn)行上球鉸安裝。

同時,將助推反力座及牽引反力座一并澆筑完成。如圖3所示。

圖3 預(yù)留槽混凝土澆筑示意(單位：cm)

2.2.3 安裝上球鉸

將下球鉸球面及各滑塊安裝槽內(nèi)清理干凈,安裝聚四氟乙烯復(fù)合滑塊,由中間向邊緣逐排安裝?；瑝K安裝完,用特制樣板復(fù)查滑塊頂面是否處于同一球面。確認(rèn)無誤后,在下球鉸球面處涂黃油四氟粉,吊起上球鉸,緩慢下放與下球面對中,精確調(diào)好后,將轉(zhuǎn)動軸涂上黃油四氟粉,插入上下球鉸軸套,并通過臨時限位裝置進(jìn)行固定。最后將上下球鉸用膠帶密封防止雜物進(jìn)入。

2.3 安裝撐腳及澆筑下層上轉(zhuǎn)盤

2.3.1 撐腳的安裝

撐腳主要是用來防傾覆并與球鉸構(gòu)成三點(diǎn)支撐以保證轉(zhuǎn)體平穩(wěn),同時作為轉(zhuǎn)體起動時助推的著力支點(diǎn),因此撐腳的安裝精度要求較高。撐腳與滑道之間的間隙由上下球鉸間的滑片的壓縮變形及上轉(zhuǎn)盤在砂箱脫空狀態(tài)下?lián)文_處的撓度確定,并且要再預(yù)留3～5 mm間隙以安裝四氟乙烯板。

每個轉(zhuǎn)體下設(shè)6個撐腳,每個撐腳由2根φ0.9 m的鋼管組成，焊在扇形鋼板上,撐腳內(nèi)填充無收縮混凝土。撐腳在安裝時與滑道鋼板間預(yù)留10 mm間隙,以薄砂箱墊緊。

2.3.2 牽引索的安裝和保護(hù)

牽引索是一頭預(yù)埋在上轉(zhuǎn)盤上的19根φ15.24 mm鋼絞線,為轉(zhuǎn)體提供牽引力,牽引索的錨固端采用P錨,計算錨固長度2.1 m,實(shí)際按3 m埋設(shè),出口處采用平滑設(shè)計,不留死彎；鋼絞線采用雙排設(shè)置,中心與牽引座中心對中,2條牽引索高度一致,有各自的索道,互不干擾。

下層上轉(zhuǎn)盤為厚度0.7 m,直徑12 m的圓形結(jié)構(gòu),根據(jù)施工需要應(yīng)考慮埋設(shè)豎向預(yù)應(yīng)力筋,采用φ32 mm精軋螺紋鋼。綁扎鋼筋,安裝后牽引索,澆筑混凝土。

2.3.3 澆筑上層上轉(zhuǎn)盤混凝土

上層上轉(zhuǎn)盤為14 m×13 m×1.4 m的矩形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中心與轉(zhuǎn)體中心重合,按照設(shè)計要求進(jìn)行鋼筋、預(yù)應(yīng)力及預(yù)埋件施工。如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)動體系(單位：cm)

3 轉(zhuǎn)動力矩及頂推力[6]

頂推設(shè)備選擇ZLT3000/300型連續(xù)千斤頂,配合泵站、主控臺,組成連續(xù)牽引系統(tǒng)。牽引千斤頂額定力3 000 kN,牽引動力儲備系數(shù)3.2。助推千斤頂選擇4臺YCD3000/300型千斤頂。根據(jù)設(shè)計，啟動時靜摩擦系數(shù)按0.1,轉(zhuǎn)動過程中動摩擦系數(shù)按0.06,經(jīng)計算，設(shè)計所需的轉(zhuǎn)動力矩及頂推力見表1。

表1 設(shè)計所需轉(zhuǎn)動力矩及頂推力

4 拱肋的施工

4.1 支架布置

主拱肋支架采用鉆孔樁加承臺基礎(chǔ),承臺上設(shè)置φ1 000 mm×12 mm鋼管樁支撐,橫橋向在鋼管樁頂設(shè)置4I56型鋼橫梁,在橫梁上沿順橋向設(shè)置貝雷縱梁,在貝雷縱梁上設(shè)置鋼管腳手支架；卸架設(shè)備為安裝在鋼管樁與工字鋼間的砂筒。

支架完成后進(jìn)行預(yù)壓,通過預(yù)壓確定預(yù)拱度的設(shè)置參數(shù)。

4.2 拱肋施工節(jié)段劃分

4.2.1 總體劃分

拱肋總體劃分為7個節(jié)段,由拱橋中跨中心對稱為：中跨合龍段、拱肋段、邊跨合龍段、邊跨現(xiàn)澆段。

4.2.2 單肢拱肋澆筑

拱肋現(xiàn)澆采取對稱、逐段、分環(huán)澆筑方案,單肢拱肋分為6個節(jié)段,節(jié)段長度13.5 m；每個節(jié)段分為2環(huán),分割位置在頂板倒角下40 cm處。如圖5所示。

圖5 拱肋現(xiàn)澆節(jié)段劃分

拱肋環(huán)向澆筑劃分為兩段,如圖6所示。

圖6 拱肋環(huán)向澆筑劃分(單位：cm)

4.2.3 澆筑順序

根據(jù)圖5,節(jié)段澆筑順序按編號依次1→13。1號節(jié)段澆筑完成等強(qiáng)期間,施工2號節(jié)段支架、鋼筋及模板,同步可以施工3號節(jié)段底模及鋼筋；2號段澆筑完成等強(qiáng)期間完成3號節(jié)段澆筑準(zhǔn)備工作,2號節(jié)段強(qiáng)度滿足后,即可澆筑3號節(jié)段,形成平行流水作業(yè)。

4.3 腹孔墩及連續(xù)梁施工

立柱模板采用大塊鋼模,一次澆筑。立柱在拱肋施工快結(jié)束前完成。

連續(xù)梁施工采用在拱肋上設(shè)置鋼管柱,與立柱形成多個支點(diǎn),在鋼管柱及立柱牛腿上安裝貝雷梁,貝雷梁上鋪設(shè)底模,鋼管柱與拱肋澆筑時的預(yù)埋件焊接在一起。鋼管柱間設(shè)置平聯(lián)及斜撐?；炷亮⒅鶅蓚?cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力牛腿,并根據(jù)落梁需要設(shè)置施工操作平臺以及落架砂筒。然后對稱澆筑邊孔兩跨簡支梁,以及對稱澆筑中孔兩跨簡支梁,強(qiáng)度滿足要求后,張拉簡支梁體預(yù)應(yīng)力。澆筑濕接縫,強(qiáng)度滿足要求后,張拉部分梁體頂板負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力,完成簡支到連續(xù)轉(zhuǎn)換。

然后拆除支架,對稱將落架砂筒內(nèi)細(xì)砂放出,使支架與連續(xù)梁底脫空后,用倒鏈將模板支架逐層移出,用吊機(jī)吊走。

4.4 拱、梁臨時固結(jié)

在梁端與拱肋處,預(yù)留20 cm縫隙,在拱梁固結(jié)前,用18 cm厚預(yù)制板安裝在預(yù)留縫隙處,不足的2 cm用鋼板塞實(shí)；張拉拱梁臨時固結(jié)預(yù)應(yīng)力筋,完成拱梁固結(jié)施工。

4.5 拱肋支架拆除

在拱梁完成臨時固結(jié)后,自拱腳向拱頂對稱同步拆除拱肋支架。

5 轉(zhuǎn)體實(shí)施

5.1 牽引及助推系統(tǒng)布置

牽引系統(tǒng)主要作用是張拉牽引索給上轉(zhuǎn)盤提供一個克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間動摩擦力矩的力偶。助推系統(tǒng)主要作用是提供一個克服靜、動摩擦阻力矩差的力偶,以免牽引系統(tǒng)太復(fù)雜,另外,也作為牽引系統(tǒng)不正常工作時的應(yīng)急手段。如圖7所示。

圖7 牽引系統(tǒng)、助推系統(tǒng)布置(單位：cm)

5.2 轉(zhuǎn)體

5.2.1 試轉(zhuǎn)

試轉(zhuǎn)的目的主要是檢測理論牽引力的準(zhǔn)確性；測定摩擦系數(shù),最大啟動力；將密封幾個月的球鉸初步轉(zhuǎn)動,消除部分靜摩阻；檢驗(yàn)牽引及助推系統(tǒng),為正式轉(zhuǎn)體提供保障；檢驗(yàn)轉(zhuǎn)體整體平衡情況。

試轉(zhuǎn)步驟如下：

準(zhǔn)備→設(shè)備安裝就位→設(shè)備空載試運(yùn)行→安裝牽引索→拆除上、下盤之間的固定裝置以及支墊,清理環(huán)道,并涂潤滑油以減小摩阻力→全面檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵受力部位是否有裂紋及異常情況→轉(zhuǎn)體試運(yùn)行。

5.2.2 正式轉(zhuǎn)體

試轉(zhuǎn)結(jié)束,各項數(shù)據(jù)采集完成并能指導(dǎo)正式轉(zhuǎn)體、試轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的異常情況全部處理完畢后,進(jìn)行正式轉(zhuǎn)體。

(1)準(zhǔn)備工作全部就緒,氣象條件符合要求,各崗位人員到位,先讓輔助千斤頂達(dá)到預(yù)定噸位,轉(zhuǎn)體人員接到總指揮長的正式實(shí)施轉(zhuǎn)體命令后,啟動動力系統(tǒng)設(shè)備,并使其在“自動”狀態(tài)下運(yùn)行。

(2)每座轉(zhuǎn)體使用的兩對稱千斤頂?shù)淖饔昧κ冀K保持大小相等、方向相反,以保證上轉(zhuǎn)盤僅承受與摩擦力矩相平衡的動力偶,無傾覆力矩產(chǎn)生。

(3)設(shè)備運(yùn)行過程中,各崗位人員的注意力必須高度集中,時刻注意觀察監(jiān)控動力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況、轉(zhuǎn)體各部位的運(yùn)行情況。如果出現(xiàn)異常情況,必須立即停機(jī)處理,待徹底排除隱患后,方可重新啟動設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

(4)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)到達(dá)設(shè)定位置時,系統(tǒng)“暫停”為防止結(jié)構(gòu)超轉(zhuǎn),先借助慣性運(yùn)行結(jié)束后,動力系統(tǒng)改由“手動”狀態(tài)點(diǎn)動操作,每點(diǎn)動操作一次,測量人員測報軸線走行現(xiàn)狀數(shù)據(jù)一次,反復(fù)循環(huán),直至結(jié)構(gòu)軸線精確就位,轉(zhuǎn)體過程結(jié)束。

5.3 封鉸及合龍

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后,測量平面及高程,復(fù)核均滿足要求后,使轉(zhuǎn)動系統(tǒng)臨時鎖定,迅速進(jìn)行預(yù)埋鋼筋及預(yù)埋件的焊接,進(jìn)行封鉸混凝土澆筑施工,以最短的時問完成轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)固結(jié)。

待封鉸混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后開始合龍段施工,合龍段施工采用先邊跨后中跨施工順序,邊跨合龍段及中跨合龍段長度均為2 m,均采用吊架現(xiàn)澆法進(jìn)行施工。

6 結(jié)語

拱橋采用轉(zhuǎn)體施工可以減少對所跨城市主干道的影響。轉(zhuǎn)體橋的關(guān)鍵部位是轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸的定位精度、下轉(zhuǎn)盤表面的平整度，下盤底混凝土的密實(shí)與否。因此，在平鉸轉(zhuǎn)盤施工中必須抓好上述幾個關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量,其是轉(zhuǎn)體成功的保證。

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