李 博

（中鐵十局集團(tuán)第八工程有限公司，天津 300380）

0 引言

橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[1]可以使橋梁結(jié)構(gòu)在非設(shè)計(jì)軸線采用結(jié)構(gòu)拼接或者混凝土澆筑成型后，利用轉(zhuǎn)體就位的施工技術(shù)完成就位，可以有效地對(duì)上空作業(yè)中的一些不利于施工的障礙轉(zhuǎn)移到地面上來完成，因此，轉(zhuǎn)體施工多應(yīng)用平轉(zhuǎn)法。我國已建的轉(zhuǎn)體施工橋梁約有100余座[2～6]。

目前針對(duì)轉(zhuǎn)體橋中撐腳的構(gòu)造研究極少，常用的撐腳形式有滾輪式和柱腳式。滾輪式撐腳在平轉(zhuǎn)時(shí)為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，但加工困難，而且常因加工精度不夠或變形使?jié)L輪不能正常滾動(dòng)。柱腳式撐腳平轉(zhuǎn)時(shí)為滑動(dòng)摩擦，通常用不銹鋼板加四氟乙烯板再涂黃油等潤滑劑，其加工精度比滾輪容易保證，通過精心施工，已有較多成功的例子。但是在清理撐腳和滑道之間的沙粒和灰塵時(shí)，有很大難度，常常會(huì)因?yàn)榍謇聿划?dāng)損壞滑道或者清理不干凈導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦變大，不能很好地達(dá)到轉(zhuǎn)體效果。本文針對(duì)原有撐腳形式，對(duì)已有的撐腳構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以解決現(xiàn)有撐腳與滑道間清理沙?；蚧覊m困難、潤滑劑涂抹困難或涂抹不均勻的問題，從而提高轉(zhuǎn)體成功率[7～9]。

1 工程概況

廊坊特大橋在108#～111#墩采用（60+100+60）m 連續(xù)梁上跨廊萬路、京滬鐵路及京滬高鐵，該處京滬高鐵為橋梁段，連續(xù)梁平面位于直線段上，縱面位于半徑15000m的豎曲線上，橋梁總體布置見圖1所示。轉(zhuǎn)體梁梁體為單箱單室直腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，梁體全長(zhǎng)221.5m，橋梁寬度為11.3m，橋梁建筑總寬11.65m。頂板厚度為40～80cm，腹板厚度為60～110cm，底板厚度由跨中的50cm變化至根部的120cm，全橋在支座處及中跨跨中共設(shè)置5個(gè)橫隔板，橫隔板厚度分為1.5m、2.4m、0.8m。轉(zhuǎn)體梁主墩為雙線圓端實(shí)體坡墩，109#主墩高18.5m，110#主墩高14.5m。為了減小橋梁施工對(duì)既有鐵路線路的影響，本聯(lián)連續(xù)梁采用懸臂澆筑+轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體前梁體與京滬高鐵平行，逆時(shí)針轉(zhuǎn)體88°4′0"就位。

圖1 廊坊特大橋跨京滬鐵路及京滬高鐵(60+100+60)m轉(zhuǎn)體梁總體布置圖

2 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造

該橋轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)位于上下層承臺(tái)之間，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由轉(zhuǎn)體下盤、轉(zhuǎn)體球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)及撐腳等平衡輔助結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)體球鉸整體構(gòu)造如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造圖

轉(zhuǎn)體球鉸設(shè)計(jì)豎向承載力90000kN，轉(zhuǎn)體球鉸由上球鉸、四氟滑板、下球鉸、銷軸等部件組成，上球鉸為頂平、下凸的球冠狀體，上球鉸與上轉(zhuǎn)盤固結(jié)，隨轉(zhuǎn)動(dòng)體一起旋轉(zhuǎn)。下球鉸為底平、上凹的球體，下球鉸的上凹面刻有嵌槽739 個(gè)，用以嵌放四氟滑板片，嵌槽環(huán)形排布，銷軸為直徑270mm的鑄鋼柱，豎直設(shè)置在球鉸中心，用以限制上球鉸的偏移。配套還有滑道以及6 組撐腳，每組撐腳由2 個(gè)Φ800mm×24mm 的鋼管混凝土組成。轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)由主控臺(tái)、液壓泵站及2 臺(tái)ZLD200 智能連續(xù)千斤頂組成。錨固于轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上的12 根Φ15.2 鋼絞線形成水平轉(zhuǎn)動(dòng)力偶帶動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)千斤頂軸線與轉(zhuǎn)臺(tái)外緣相切，使?fàn)恳到y(tǒng)傳力更為平順[10]。

3 撐腳的重要性

轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)三大系統(tǒng)構(gòu)成了轉(zhuǎn)體橋的施工重點(diǎn)，其余均與普通混凝土橋梁施工工藝相同。轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)兼顧轉(zhuǎn)體、承重功能，是平轉(zhuǎn)法施工的關(guān)鍵設(shè)備，由球鉸的上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤構(gòu)成。上轉(zhuǎn)盤支撐墩身和梁體等轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，下轉(zhuǎn)盤則與基礎(chǔ)聯(lián)接支撐并與上轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。相對(duì)滑動(dòng)確保轉(zhuǎn)體目的的實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)的安全保證離不開保護(hù)系統(tǒng)。按轉(zhuǎn)動(dòng)支撐時(shí)的平衡條件，保護(hù)系統(tǒng)可分為球鉸支撐、撐腳支撐和球鉸與撐腳共同支撐3種類型，有鋼撐腳、鋼滑道、鋼砂箱、臨時(shí)墊塊等幾種構(gòu)成形式[11]。

撐腳的整體支撐形式為一環(huán)道，上轉(zhuǎn)盤的撐腳有4個(gè)或4個(gè)以上，以保持平轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定。轉(zhuǎn)動(dòng)過程支撐范圍大，抗傾覆性能和穩(wěn)定性能較好，但阻力力矩也隨之增大，而且環(huán)道與撐腳的施工精度要求較高。在梁體轉(zhuǎn)動(dòng)前，需要拆除所有臨時(shí)固結(jié)，在梁縱向不平衡彎矩大于球鉸自身摩阻力矩時(shí)，保護(hù)體系就為球鉸與撐腳共同支撐。此時(shí)如果沒有撐腳，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)梁體傾覆，造成重大施工事故。因此，撐腳在轉(zhuǎn)體橋的保護(hù)體系中起著重要作用。

在實(shí)際施工中，撐腳與滑道之間留置的間隙很小，一般在6～15mm之間，撐腳與滑道之間的間隙在施工過程中用石英砂或切塊臨時(shí)填充。在轉(zhuǎn)體前，要求將全部臨時(shí)支撐及障礙物拆除，梁體全部懸空，撐腳與滑道間填充的石英砂必須全部掏出，并要求清理得十分干凈，然后涂抹潤滑劑常用的有聚四氟乙烯粉或二硫化鑰，然后視撐腳與滑道間隙的大小填充聚四氟乙烯板。由于撐腳與滑道之間的間隙非常小，在如此小間隙間，既要清理原先填充的石英砂或灰塵，又要在間隙下的滑道上涂抹潤滑劑，或者填充聚四氟乙烯板，操作步驟多，精度要求高，經(jīng)常出現(xiàn)撐腳與滑道間的間隙清理不干凈，或者是潤滑劑涂抹不均勻，從而導(dǎo)致在轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體過程中撐腳與滑道摩擦增大，卡死正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)體動(dòng)作，造成重大事故[12]。

4 撐腳的構(gòu)造優(yōu)化

轉(zhuǎn)體橋施工最重要的就是確保轉(zhuǎn)體梁在平衡轉(zhuǎn)體前、轉(zhuǎn)體過程中、轉(zhuǎn)體后梁體的平衡，整個(gè)過程的平衡主要都是由轉(zhuǎn)體橋的撐腳來確保，其他構(gòu)件如砂箱只是臨時(shí)保持梁體平衡，千斤頂反力座只是保持梁體平衡備用結(jié)構(gòu)，其他均為保持梁體平衡的臨時(shí)結(jié)構(gòu)或措施，轉(zhuǎn)體過程中須拆除，而球鉸本身維持梁體平衡的作用很小。因此，撐腳在轉(zhuǎn)體整個(gè)施工過程中為橋梁平衡起決定性作用，并且轉(zhuǎn)體完成后也作為永久裝置封閉。

4.1 整體布置形式

該項(xiàng)目的鋼撐腳支撐形式為一環(huán)道，上轉(zhuǎn)盤設(shè)有鋼撐腳，鋼撐腳為雙柱式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，以保持平轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定。鋼撐腳的中線連線為一圓環(huán)，圓心與滑道圓心一致，保證在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中撐腳在滑道上正常轉(zhuǎn)動(dòng)。撐腳具體個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)體總重量、撐腳強(qiáng)度和施工空間而定，該項(xiàng)目設(shè)置有6 個(gè)鋼撐腳。整體布置形式如圖3所示。

圖3 撐腳整體布置圖

4.2 撐腳構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化

構(gòu)造優(yōu)化后的轉(zhuǎn)體橋撐腳，包括有船型走板、圓形鋼管、鎖腰鋼板、連接鋼板、加勁板等。轉(zhuǎn)體橋撐腳采用2根圓形鋼管交匯拼接焊在一起，兩段交匯拼接焊在一起的鋼管底部焊接有船型走板，船型走板為厚的實(shí)體鋼板結(jié)構(gòu)，用于轉(zhuǎn)體過程中在滑道上行走；船型走板內(nèi)部布置管道，便于清除雜物和泵送潤滑劑[13]；在2根鋼管的中間位置拼接焊在一起，外部加焊一道鎖腰鋼板，以增強(qiáng)撐腳鋼管的穩(wěn)定性；在撐腳的2根鋼管之間還設(shè)有連接鋼板；在鋼管底部與船型走板頂面之間設(shè)置有加強(qiáng)連接的筋板；撐腳2根鋼管上口為敞口，用于澆筑撐腳鋼管內(nèi)微膨脹混凝土的入口，澆筑完微膨脹混凝土的撐腳在轉(zhuǎn)體橋施工上承臺(tái)時(shí)預(yù)埋，與轉(zhuǎn)體橋上承臺(tái)形成整體。撐腳整體構(gòu)造如圖4所示。

圖4 撐腳整體構(gòu)造圖

4.2.1 船型走板

撐架的鋼板設(shè)置成船型，是為了防止在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于梁體不平衡使撐腳著地進(jìn)而對(duì)滑道造成破壞，影響梁體正常轉(zhuǎn)動(dòng)。船型走板上方固定連接有2個(gè)并列豎直設(shè)置的圓形鋼管，船型走板上設(shè)有導(dǎo)通船型走板下底面的吹砂和泵送潤滑劑的管道，管道的入口分別設(shè)置在船型走板的左右兩側(cè)，出口設(shè)置在船型走板的下底面上，且各入口上設(shè)有進(jìn)氣嘴。另外在走板4個(gè)角各留有2個(gè)小孔，為了在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中固定四氟乙烯板。船型走板的構(gòu)造如圖5所示。

4.2.2 鎖腰鋼板及加勁板

在兩個(gè)圓形鋼管外側(cè)的中部偏上的位置，水平接焊有一道鎖腰鋼板，在2個(gè)圓形鋼管之間還固定焊接有連接鋼板，在2個(gè)圓形鋼管底部與船型走板頂面之間固定焊接有加強(qiáng)勁板。加勁板為一鋼板，能夠連接船型走板和圓形鋼管底部，無特殊要求。鎖腰鋼板的平面尺寸與船型走板的尺寸一樣，其構(gòu)造如圖6所示。

圖6 鎖腰鋼板平面構(gòu)造圖

4.2.3 四氟乙烯板

在撐腳與滑道的縫隙之間鋪設(shè)四氟乙烯板，是為了減少轉(zhuǎn)體過程中的摩擦力，能夠使轉(zhuǎn)體更加平穩(wěn)地完成。四氟乙烯板上留有橢圓形的孔洞，位置與船型走板下方的出氣口一致，便于清砂和泵送潤滑油。在四角位置處應(yīng)各留有2個(gè)小孔，便于轉(zhuǎn)體過程中與撐腳固定在一起，以免撐腳走行時(shí)，四氟乙烯板滑落，影響梁體的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，四氟乙烯板的平面尺寸要稍微大于船型走板的尺寸，防止在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中因碰撞而導(dǎo)致板的滑落。四氟乙烯板構(gòu)造如圖7所示。

圖7 四氟乙烯板平面構(gòu)造圖

5 撐腳的施工及安裝

5.1 撐腳的施工

轉(zhuǎn)體橋撐腳采用2 根圓形鋼管交匯拼接處，采用2塊連接鋼板進(jìn)行焊接，保持2 根鋼管之間的協(xié)同作用。鋼管底部與船型走板焊接在一起，船型走板內(nèi)部預(yù)留有管道，便于清砂和泵送潤滑油；船型走板的四角各留有2個(gè)小孔，便于轉(zhuǎn)體時(shí)固定四氟乙烯板。在2根鋼管的中間位置，按照拼接焊在一起的2根鋼管外部加焊一道鎖腰鋼板，以增強(qiáng)撐腳鋼管的穩(wěn)定性。在撐腳的2根鋼管之間還設(shè)有連接鋼板，在鋼管底部與船型走板頂面之間設(shè)置有加強(qiáng)連接的加勁板，直接與船型走板和鋼管焊接。撐腳的2根鋼管上口為開口式，用于澆筑撐腳鋼管內(nèi)的微膨脹混凝土，澆筑完微膨脹混凝土的撐腳在轉(zhuǎn)體橋施工上承臺(tái)時(shí)預(yù)埋，與轉(zhuǎn)體橋上承臺(tái)形成整體。在轉(zhuǎn)體前，去掉所有臨時(shí)固結(jié)，將打氣裝置連接進(jìn)氣孔，利用強(qiáng)風(fēng)吹走撐腳下的雜物。清理干凈之后，將四氟乙烯板放入撐腳和滑道之間的縫隙內(nèi)，將四氟乙烯板固定在船型走板上，此時(shí)通過預(yù)留管道，利用打壓裝置向縫隙內(nèi)打壓潤滑劑，使?jié)櫥瑒┩磕ň鶆颉?/p>

5.2 撐腳的安裝

在實(shí)際施工中，撐腳與滑道之間留置的間隙很小，一般在6～15mm之間，撐腳與滑道之間的間隙在施工過程中用石英砂臨時(shí)填充。在轉(zhuǎn)體前，要求將全部臨時(shí)支撐及障礙物拆除，梁體全部懸空，撐腳與滑道間填充的石英砂必須全部掏出，并要求清理得十分干凈，然后涂抹潤滑劑，常用的有聚四氟乙烯粉或二硫化鑰，然后視撐腳與滑道間隙的大小填充聚四氟乙烯板，并與船型走板固定在一起。由于撐腳與滑道之間的間隙非常小，在如此小間隙間，既要清理原先填充的石英砂或灰塵，又要在間隙下的滑道上涂抹潤滑劑，或者填充聚四氟乙烯板，操作步驟多，精度要求高，經(jīng)常導(dǎo)致?lián)文_與滑道間的間隙清理不干凈，或者是潤滑劑涂抹不均勻，從而導(dǎo)致在轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體過程中出現(xiàn)撐腳與滑道摩擦增大，卡死正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)體，造成重大事故。因此，在撐腳的安裝上，要做到精準(zhǔn)放線，將施工誤差減小到最低，保證轉(zhuǎn)體橋能夠精準(zhǔn)地完成轉(zhuǎn)體過程。

6 結(jié)束語

本文以廊坊特大橋跨京滬鐵路及京滬高鐵(60+100+60)m 轉(zhuǎn)體梁為依托，對(duì)撐腳的構(gòu)造進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，主要結(jié)論如下：通過對(duì)撐腳的整體布置、整體構(gòu)造以及各個(gè)構(gòu)件構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了現(xiàn)有撐腳與滑道間清理沙?；蚧覊m困難和潤滑劑涂抹困難或涂抹不均勻的問題，減小了撐腳與滑道之間的摩擦，進(jìn)而減小了啟動(dòng)牽引力和轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的牽引力，使得轉(zhuǎn)體能夠平穩(wěn)地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提升轉(zhuǎn)體成功率。