大跨度曲线连续梁转体施工工法适用范围

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》适用于铁路与公路等跨各种道路桥梁的施工。

大跨度曲线连续梁转体施工工法工艺原理

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的工艺原理叙述如下：

连续梁T构完成，拆除支架完成后，对单个转体进行称重试验，按照试验结果进行合理配重；利用专用QDCL2000-300型连续顶推千斤顶、YTB液压泵站及LSDKC-8型主控台组成整套转体系统后进行转动，转体到位前，利用转体系统的点动功能缓慢就位，准确调整轴线位置及合拢口两侧标高后对钢撑脚及环道临时固结，并在三个合拢口之间设置型钢作临时固结措施，确保结构稳定。

大跨度曲线连续梁转体施工工法施工工艺

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

转体施工工艺流程见图1。

• 操作要点

一、施工准备

由于转动要求很高，转动时间较短，施工准备内容很多，所以转体施工准备十分关键，它直接影响施工进展和施工封锁要点，施工准备工作主要有清理滑道，箱梁不平衡力测试及配重，设备测试，转体的气候条件要求，防超装置等其他转体准备工作准备。

1.清理滑道

1）拆除砂模：分三组对称拆除，每组3人，共9人；

2）清理滑道，滑道要清理干净，不得有碎混凝土块、钢筋、木板等杂物，清理完毕后在撑脚底与滑道顶的间隙中垫10毫米厚四氟乙烯板，并涂满黄油。

2.箱梁不平衡力测试及配重

该桥属于曲线桥，采用不平衡转体，在实际配重中跨和边跨达到不平衡，并使得边跨2~3对钢撑脚与滑道面四氟滑板发生轻微接触。

3.设备测试

1）转体过程中的液压及电器设备出厂前要进行测试和标定，并在场内进行试运转；

2）设备安装就位。按设备平面图将设备安装就位，连接好主控台、泵站、千斤顶间的信号线，接好泵站与千斤顶间的油路，连接主控台、泵站电源。

3）设备空载试运行。根据千斤顶施力值（启动牵引力按静摩擦系数μ_s=0.1，转动牵引力，按动摩擦系数μ_d=0.06考虑），反算出各泵油压值，按此油压值调整好泵站的最大允许油压，空载试运行，并检查设备运行是否正常，并在不同时间段，不同温度下进行设备的空载运行及流量控制；空载运行正常后再进行下一步工作。

4）安装牵引索。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住，先用1~5千牛逐根对钢绞线预压，再用牵引千斤顶在2MPa油压下对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。

5）全面检查转体结构各关键受力部位（特别是中墩负弯矩处）是否有裂纹及异常情况。拆除所有支架后用全站仪对转体结构进行观察，监测时间要求达到2小时以上。

4.转体的气候条件要求

转体施工时风速不能大于10米/秒（即5级大风），转体前一周与气象部门及时沟通，保证转体不在大风及雨雪天气下进行。

5.防超装置

为保障转体施工时转动不超过设计位置，应加设限位装置。转体前在转体就位位置滑道外缘焊接ф32限位螺母或钢筋，当梁体就位时在其前端放置I32a字钢横梁，使工字钢横梁与转盘撑脚接触位置即可转体就位位置。

6.其他准备工作准备

1）在转体施工前，完成转体“T”构的栏杆、电缆槽等桥面附属工程，避免转体时和转体后桥面施工坠物造成京包线的行车安全。

2）在转体前将桥面的杂物和不用的机械设备清理干净，以免风大吹落物体。

3）对转体半径覆盖范围内的施工设备清理干净、场地平整、材料机具码放，做好文明现场。

4）在上转盘上安装转动角速度标尺。

二、转体施工

1.转体系统的组成

转体系统主要由球铰、下滑道、钢撑脚、转体系统牵引索及动力系统组成

1）牵引动力系统根据计算使用200吨连续千斤顶即可。该桥转体系统施工由具备施工经验的柳州OVM公司负责。每套自动连续转体系统由2台ZLD2000型连续提升千斤顶、2台ZLDB液压泵站和1台LSDKC-8电脑主控台通过高压油管和电缆线连接组成。

2）牵引索

转体转盘埋设有两束牵引索，每束钢绞线的数量为7根。

2.转体结构的牵引力、安全系数及转体时间的初步计算

此桥是跨既有京包4线两侧现浇，转体重量1号墩4231.6吨、2号墩4352.3吨，此转体依最重的2号墩4352.3吨计算。

1）转体牵引力计算公式为：T=2fGR/（3D）

式中T——牵引力（千牛）

G——转体最大总重力43523（千牛）；

R——转盘半径（米）；为1.25米；

D——牵引力偶臂（米）该桥牵引力偶臂为8米；

f——摩擦系数，取静摩擦系数取0.1。

动力摩擦系数为：取0.06。

静摩擦力：T=2fGR/（3D）=2×0.1×43523×1.25/3×8=45.3吨<400吨

动摩擦力：T=2fGR/（3D）=2×0.06×43523×1.25/3×8=27.2吨<400吨

动力储备系数：400/45.3吨=8.8

钢绞线的安全系数：2×7（根/台）×26（吨/根）/45.3（吨）=8.0

定型球铰支座厂家提供的静、动摩擦系数分别为0.1和0.06。从此计算结果可以看出千斤顶动力储备和钢绞线的安全已达到了工程设计要求。

2）转体时间

根据施工图纸中要求的平转设计线速度为≤1.2米/分钟，再考虑箱梁的平稳和安全取线速度为0.5米/分钟。

转体角度最大为28°（设计为24°，根据现场实际1号墩变更为28°），箱梁辐射最大半径为49米。

转体总弧长（28×3.14159/180）×49=23.95米。

转体时间为：23.95/0.5=47.9分钟，考虑其他综合情况，取转体时间为50分钟。

当两梁端距离到1.3米（转动角速度标尺剩下10厘米）时，采用10秒、5秒、2秒和1秒点动就位，所需时间50分钟。

转体全过程计划要点时间约为：50 50=100分钟。

3.转体施工步骤

1）试转

在上述各项准备工作完成后，正式转动前两天，进行结构转体试运转，全面检查一遍牵引动力系统、防倾保险体系等是否状态良好。试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：

（1）启动牵引力数据的采集：启动时要采用分级加载，测定启动所需牵引力。

（2）每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧度距离，应将转体速度控制在设计要求内，以控制转动的角速度为主即0.02rad/分钟，钢绞线伸长为0.02×400=8厘米。

（3）控制采取点动方式操作，测量组应测量1秒、2秒点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因和采取相应措整改后方可继续试转。

（4）试转的角度

根据转体前梁与京包线距离最近为4米。确定试转时的横向转动距离为2.57米，转动角度为3°，牵引索伸长20.9厘米（理论计算）。

2）正式转体

转体实施

同步转体控制见图2。同时启动，现场设同步启动指挥员，采用对讲机进行通信指挥。连续千斤顶公称油压相同，转体采用同种型号的两套液压设备，转体时控制好油表压力，并进行同步观测。

（1）试转结束，分析采集的各项数据，整理出控制转体的详细数据；

（2）转体结构旋转前要做好人员分工，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，具体见附表1霸王河1号特大桥转体施工技术组人员及分工名单；

（3）液压控制系统、要点审批、气象条件、结构物等全部就绪并满足转体要求，各岗位人员到位，转体人员接到指挥长的转体命令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行；

（4）设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况，左右幅梁每转过5°，向指挥长汇报一次，在距终点50厘米以内，每转过2厘米向指挥长汇报一次；

（5）转体结构接近设计位置（距设计位置的距离需由测试出的系数计算确定）时，系统“暂停”。为防止结构超转，先借助惯性转动，结束后，动力系统改由“手动”状态下改为10秒、5秒、2秒、1秒的点动操作。每点操作一次，测量人员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。整个转体施工过程中，用全站仪加强对T构两端高程的监测和转盘环道四氟走板的观察。

3）转体就位

转体就位采用全站仪中线校正，允许其中线偏差不大于2厘米。现场就位测量方案

（1）中心垂球控制：用垂球校核箱梁端中心于临时排架上的中心线是否重合；

（2）在箱梁两端的边跨直线段上布置2台全站仪，把每台仪器的视线方向设定在箱梁理论中心方向，然后进行转体就位过程观测；

（3）在箱梁的两端各布置1台水平仪，用来观测箱梁端部就位后的梁顶高程。

转体就位采用经纬仪（或全站仪）中线校正，轴线调整到位后，准确测量各悬臂端实际标高，利用千斤顶在转台位置施加力，调整合拢段两侧的标高，测量达到要求后，利用钢楔块将钢撑脚与滑道之间间隙塞死并焊接牢固。

转体精确就位后，立即进行封盘混凝土浇筑施工，完成转盘结构固结。清洗底盘上表面，焊接预留筋，立模浇注封闭转动球铰混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。

4.转体施工结束后工作步骤

1）精确测量，调整线形。可通过配重及千斤顶进行微调。

2）拆除转体设备，进行承台后封部分施工。

3）进行中跨合拢段施工。

4）进行边跨合拢段施工。

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》所用的材料及设备明细如下：

1.主要材料见表1。

2.主要设备见表2。

参考资料：

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的工法特点是：

1.曲线连续梁转体施工工艺复杂，施工质量标准高，球铰设置横向预偏心来平衡面外不平衡弯矩。

2.曲线连续梁桥梁转盘钢球铰加工要求精度高，施工平整度和就位精度要求极高。

3.采用转体施工施工周期短，而且施工安全风险小。

4.转体施工能较好地克服在高山深谷、水深急流或经常通航的河跨线桥，其优势更加明显。

截至2009年，随着桥梁技术的迅猛发展，但对于上跨结构物的桥梁施工的传统工艺一般是采用挂篮直接在上跨构造物上施工，特别是对于对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥。集包铁路霸王河1号特大桥连续梁采用转体施工，这种施工安全风险降低了，而且施工速度快，工程质量得到保障，造价低等优点。根据该桥连续梁转体施工总结完善从而形成《大跨度曲线连续梁转体施工工法》。

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的质量控制要求如下：

• 质量技术培训

在转体施工之前，召开转体施工方案会，并邀请中国国内桥梁专家来现场对所有施工人员进行技术培训，提高质量意识，保证施工进度。

• 质量控制措施

1.成立专家顾问组，由专家在现场指导转体施工。

2.成立施工技术组，设定专门的技术人员控制转体施工步骤。

3.桥墩下的上、下转盘及滑道是转体运动的关键部位，要认真检查。

4.整个转体过程中，有2组测量人员监测转体结构的标高、轴线位置及平衡情况。

5.两个对称千斤顶的作用力应大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生。

6.转体正式开始后，其悬臂段转体速度应控制在设计要求的1.2米/分钟的范围内。

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的效益分析是：

• 社会效益

该施工工法施工简单，最大限度地减少了要点时间，缩短施工周期，减少垂直要点时间，得到了呼和浩特铁路局、蒙冀铁路有限公司、设计单位及监理单位的高度评价，社会效益明显路内、路外多家单位参观学习，为同类工程施工提供了极有价值的参考和借鉴，社会效益特别明显。

• 经济效益

传统的采用防棚洞直接在既有线上方施工工期大约需要2年时间，而采用该工法施工工期仅需要12个月时间，这样就缩短了施工时间，施工成本投入也减少了，而且此工法施工简单，这样就减少了工作量。与传统的采用防棚洞施工节约了材料费330万元，施工时间缩短了，为企业、社会创造了良好效益，施工进度加快，经济效益显著。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算

采用《大跨度曲线连续梁转体施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

• 安全管理措施

1.严格按照《铁路营业线施工及安全管理办法》执行。

2.设立既有线防护组、应急预案组，在葫芦车站设驻站联络员，在施工现场安排专门的人员检查转体过程中对既有线的影响情况，尤其注意梁底与既有线钢立柱、回流线的距离，当距离过近时应及时通知现场指挥暂停转体岗。

3.跨线转体期间，派专人进行既有京包铁路防护，并邀请集宁工务段派专门巡线员对施工路段经行巡视检查，一经发现问题，立即进行维修，保证线路安全。

4.跨越既有京包铁路作业时，必须提前向呼铁局部门申请铁路要点封闭线路，批准给点后方可进行作业。

5.在转体施工时要设专职防护员，着装、持上岗证，所有在岗人员严格遵守《建安工人操作规程》。做好下部防护措施，严防上部施工坠落物件危及行人与施工安全。用对讲机随时汇报防护情况

• 安全技术措施

1.对所有在岗人员经行安全教育和技术交底，认真学习相关操作规程，所有上岗人员始终贯彻落实“安全第一”的原则。

2.在连续梁转体前，应清除梁面、梁内及在转体半径范围内影响转体的一切障碍物并派专人负责检查。

3.千斤顶张拉系统操作人员严格执行有关操作规程，服从命令，听从指挥，做好班前检查，班后保养，发现故障及时清除，确保设备处于良好状态。

4.转体就位后，迅速进行连接固定，并对合拢段钢壳进行接地处理，同时对施工范围内的路段和限界进行清理、检查，确保无误后，方可报开通线路。

《大跨度曲线连续梁转体施工工法》的应用实例如下：

霸王河1号特大桥位于R=1600米的曲线上，连续梁部分跨径布置为60 100 60米预应力混凝土箱梁，在里程DyK501 126（1号墩）~DyK501 226（2号墩）位置与既有京包铁路为4线（1级电气化）铁路相交跨越，标准中心线与既有铁路约为24°夹角。该工程具有一下特点：

1.该桥施工方案采用采用转体施工方案，支架上分段预压，分段浇筑形成T构，之后进行T构转体，待转体就位，线性调整完毕后，封闭球铰，利用钢壳进行中跨合拢施工，完成跨铁路部分施工，最后进行边跨合拢施工。

2.安全防护难度大，跨既有京包铁路4线，每5分钟就过一辆列车，行车密度极大，连续梁的梁底距离电气化接触网上方距离仅为30厘米（这是接触网改造后的距离），用传统的吊架方法根本无法施工。

3.合拢段的钢壳施工技术填补中国国内空白。

4.截至2009年，霸王河1号特大桥的主跨100米的曲线连续梁转体施工属于中国国内第一。

5.施工结果评价

霸王河1号特大桥连续梁转体桥是内蒙古自治区第一座转体桥，同时大跨度曲线连续梁转体桥也是中铁十二局集团第一次施工，转体施工工法，得了很好的成效，并与2010年9月27日成功、安全地合拢，施工中无任何安全事故，得到呼和浩特铁路局、蒙冀铁路有限公司、中铁第一设计院、西南交通大学监理公司、北京交通大学、中铁第五设计院、重庆大学等多家单位的高度好评；路内、路外多家单位参观学习，为同类工程施工提供了极有价值的参考和借鉴。

整座大桥被建设单位评为“优质工程”，并节省了大量的钢材和劳动力，为企业创造了良好的效益。

6.推广前景

随着桥梁不断发展，新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用，该方法会更加安全可靠、操作简洁、实施快速、降低造价，在桥梁建设中将发挥越来越大的作用，产生越来越好的社会效益和经济效益。

采用转体施工施工克服上跨构造物或交通密集公路，铁路的困难，尤其是对修建处于交通运输繁忙的城市立交桥和铁路跨线桥，其优势更加明显。因而转体施工方法，推广应用前景十分广阔。

为了确保该工程的环境得到有效保护，严格执行国家和当地政府的环保政策，为了保持该工程施工现场的环境卫生，《大跨度曲线连续梁转体施工工法》采取如下环保措施：

1.成立以项目经理为组长的环境保护领导小组，确保各项环保工作落实到位。

2.施工现场四周设置排水沟。

3.施工道路定期养护，适当洒水，减少灰尘的污染。

4.施工期间的施工场地进行铺设碎石垫层各种材料和设备分类放置，废弃物及时清理，保持施工场地整洁。

5.尽量减少噪声的强度和敏感点受噪声干扰的时间。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大跨度曲线连续梁转体施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

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2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大跨度曲线钢箱梁焊接施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

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2011年9月30日，《大跨度刚构-连续组合弯梁桥施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为国家二级工法 。2100433B

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2011年9月，《大跨度快拆小径木支撑系统施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2009~2010年度国家二级工法。 2100433B