大跨t構單墩一次轉體的施工方法
2023-08-03 08:54:56
大跨t構單墩一次轉體的施工方法
【專利摘要】本發明是一種大跨T構單墩一次轉體的施工方法,其特徵在於所述T構主梁的轉體為一次轉體到位，轉體後的T構主梁兩端直接落於邊墩支座上，不設合攏段，轉體過程中採用千斤頂兩次反頂梁段施工操作，避免了在跨越的障礙上方合攏施工，提高了施工進度，減少了施工工序，大大降低工序之間引起的相互幹擾，確保了施工質量。本方法利用特殊地段一側即可進行全部的主梁施工，並一次轉體到位，為橋梁轉體施工提供了一種新的施工方法和經驗。
【專利說明】大跨T構單墩一次轉體的施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及T構橋梁轉體施工方法，尤其是一種用於複雜地形條件下大跨度、大噸位現澆T構橋梁單墩一次轉體的施工方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市快速交通的發展，以高架形式建設的軌道交通越來越普遍，目前跨越既有道路的現澆預應力箱梁施工工藝比較成熟的有支架法、懸臂澆注法和轉體法。轉體法是近幾年來現澆預應力箱梁跨越鐵路等交通幹線較為常用的施工方法，該方法傳統的施工原理為採用「對稱轉體後再合攏施工」的施工方案:即先在跨越線路障礙的兩側採用懸掛或現澆梁段施工，形成橋梁的下部和上部結構，在承臺施工中預埋轉體球鉸和牽引鋼鉸線，等上部結構強度符合設計要求且完成預應力施工後，再進行轉體，轉體到位後在跨中進行合攏段施工。該方法的優點是梁段跨度大時懸臂長度可減少一半；缺點是需要在跨越的障礙上方進行合攏施工，不能一次到位，需要在跨越障礙的兩側均設置施工現場，施工進度慢、工序多。
[0003]雖然橋梁轉體施工對特殊地形下跨越障礙起到了至關重要的作用，但在實踐中，現有的轉體施工法在跨越障礙或特殊地段時需要對稱轉體施工並在梁段中部設置合攏段，顯現出較大的局限性，如橋梁對稱轉體在特殊地段跨中，無法在設置合攏段的障礙上方進行高空作業等方面具有一定的困難。為了提高施工進度，確保施工質量，需要一種安全可靠、大跨度、懸臂長、單墩一次轉體到位的橋梁轉體施工方法來滿足建設需要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為改進現有的橋梁轉體施工方法，避免在跨越的障礙上方合攏施工，進一步提高施工進度和確保施工質量，提出一種大跨T構單墩一次轉體的施工方法。
[0005]本發明採用的技術方案是:大跨T構單墩一次轉體的施工方法，首先進行轉體承臺的施工澆築，在轉體承臺上安裝轉體球鉸，然後大節段進行梁段現澆，通過溼接縫施工連接梁段形成完整懸臂段長度的T構主梁，採用臨時支墩支撐T構主梁兩端防止下撓，通過千斤頂頂梁及同步控制系統對轉體牽引系統的控制，實現T構主梁的平衡轉體，最後安裝支座，澆築支撐墊石，完成全橋施工，其特徵在於所述T構主梁的轉體為一次轉體到位，轉體後的T構主梁兩端直接落於邊墩支座上，不設合攏段，轉體施工中採用千斤頂兩次反頂梁段施工操作。
[0006]所述千斤頂兩次反頂梁段施工操作是在T構主梁形成後，先用千斤頂在主梁兩端的臨時支墩上同步、緩慢的倒替落梁，達到T構主梁全懸臂狀態，轉體到位後，再在兩邊墩上方用千斤頂同步、緩慢的倒替頂梁，頂梁到位後將轉體球鉸自由態，以便應力平均後進行封鉸。
[0007]所述T構主梁轉體前通過監測標出主梁重心，確定配重方案，以滿足平衡轉動條件，處理完畢後轉體結構靜置監測，監測時間大於2小時。[0008]所述T構主梁轉體施工中採用在邊墩墩頂預留支撐墊石，防止轉體難以到位。
[0009]所述千斤頂兩次反頂梁段施工操作，在主梁落梁過程中，需要千斤頂每下降5cm後靜置15min再繼續進行下一行程，在主梁頂梁過程中，需要千斤頂每上頂5cm後靜置15min再繼續進行下一行程。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果和特點是:
[0011]I)採用大跨梁段現澆後單墩一次轉體到位，不設合攏段，採用臨時支墩防止懸臂過長後的下撓，轉體完成後在邊墩頂梁的方法進行施工，避免了在跨越的障礙上方合攏施工，提高了施工進度，減少了施工工序，大大降低工序之間引起的的相互幹擾，確保了施工質量。本方法利用特殊地段一側即可進行全部的主梁施工，並一次轉體到位，為橋梁轉體施工提供了 一種新的施工方法和經驗。
[0012]2)轉體施工中採用千斤頂兩次反頂梁段施工操作，在梁段臨時支墩上用千斤頂同步、緩慢進行主梁落梁，防止拆除支架時梁體下撓發展過快對梁體質量造成傷害；在轉體成功後採取頂梁處理，頂梁到位後將轉體球鉸自由態以便應力平均，保證了受力合理，解決了由於梁段懸臂過長，在轉體時的懸臂狀態下，梁段兩端下撓較大的問題。
[0013]3)針對T構主梁轉體過程中的不平衡重，不易量化、難以精確控制的技術問題，在進行轉體前通過監測標出主梁重心，確定配重方案，形成豎平面內轉體球鉸、撐腳兩點支撐的平衡轉動體系。
[0014]4)由於橋梁跨度比較大，為實現快速安全施工，轉體一次到位，採用在邊墩墩頂預留支撐墊石，防止轉體難以到位。
[0015]5)由於施工工序控制環節減少，減少了由人為因素引起的誤差；減少了安全隱患，避免了在跨越障礙上方施工，大大減少對特殊地段或障礙的影響，也減少了特殊地段及自身高空施工的安全隱患。適用於跨越障礙或障礙上方施工困難、或障礙一側難以施工梁體等地段的橋梁建設。
[0016]本發明施工方法經應用於武黃城際鐵路餘家灣上行特大橋工程，全長1680.065m,中心裡程WSDK1+204.300 ;餘家灣上行特大橋20號墩?22號墩上跨京廣既有線，與既有線夾角為28。，採用2X 115.8mT型剛構梁一次跨越京廣上、下行線，轉體總重14500t，因京廣上下行同時停電影響巨大，跨中無法設置合攏段，採用單墩一次轉體不設合攏段的施工方法。在施工場地作業面狹窄，各工種作業相互幹擾大的情況下，在3個月內完成主梁施工過程，提前順利轉體。從應用效果看，在提高工程進度的情況下，施工質量得到了很好的控制，對橋梁交通的發展具有很大的推動作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明施工方法的平面示意圖；
[0018]圖2是本發明施工方法的主梁落梁布置示意圖；
[0019]圖3是圖2的A-A截面示意圖；
[0020]圖4是本發明施工方法的邊墩臨時支撐布置圖；
[0021]圖5是圖4的B-B截面不意圖；
[0022]圖6是千斤頂落梁每5cm各梁段位移隨時間變化圖；
[0023]圖7是落梁時頂力隨落梁位移變化圖；[0024]圖8是本發明施工方法的工藝流程圖。
[0025]圖中標號分別表示:1-T構主梁，2-邊墩，3-轉體球鉸，4-轉體前的梁段中心線，5-轉體後的梁段中心線，6-臨時支墩，7-整塊鋼模，8-千斤頂，9-混凝土預製塊，10-工字鋼，11_千斤頂，12-混凝土預製塊，13-墊石，14-地面。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，大跨T構單墩一次轉體的施工方法，在需跨越線路障礙或特殊地段的一側進行轉體承臺的施工澆築，在轉體承臺上安裝轉體球鉸3，然後大節段進行梁段現澆，通過溼接縫施工連接梁段形成完整懸臂段長度的T構主梁I，採用臨時支墩6支撐T構主梁I的兩端防止下撓，通過千斤頂頂梁及同步控制系統對轉體牽引系統的控制，實現T構主梁I的平衡轉體，最後安裝支座，澆築支撐墊石13，完成全橋施工。通過圖1中示出轉體前的梁段中心線4、轉體後的梁段中心線5以及邊墩2的設置位置，完整顯示出對T構主梁I進行轉體施工的基本狀態。本發明T構主梁I的轉體為一次轉體到位，轉體後的T構主梁I兩端直接落於兩邊墩2支座上，不設合攏段。
[0027]本發明方法在轉體施工中採用千斤頂進行了兩次反頂梁段施工操作，即:在T構主梁I形成後，先用千斤頂8在主梁兩端的臨時支墩6上同步、緩慢的倒替落梁(見圖2、圖
3)，達到T構主梁I全懸臂狀態；轉體到位後，再在兩側邊墩2的上方用千斤頂11同步、緩慢的倒替頂梁(見圖4、圖5)，頂梁到位後將轉體球鉸3自由態，以便應力平均後進行封鉸。
[0028]下面結合圖8所示施工工藝流程，對本發明的實施方式作進一步的描述:
[0029]如圖8所示，本發明的施工工藝流程主要包括:施工準備、樁基施工、承臺施工、墩身施工、支架搭設，臨時支墩澆築、梁段現澆、梁段溼接縫連接、主梁落梁、單墩轉體、兩側邊墩頂梁、支座安裝及墊石澆築、落梁完成全橋施工。
[0030]一、施工準備:
[0031]由於轉體梁施工場地狹窄，施工工序繁多，材料眾多，因此在施工準備及施工組織上要求準備充分，人員及工序組織合理，以免造成交叉作業相互幹擾，影響施工質量及工程進度。
[0032]二、樁基、承臺及墩身施工:
[0033]①樁基施工採用衝擊鑽施工，全護筒跟進，吊車吊裝鋼筋籠，水下灌注砼。
[0034]②承臺施工主要包含轉體下轉盤施工；轉體球鉸安裝；轉體上轉盤施工。其中承臺混凝土的澆築，轉體球鉸的安裝，承臺監控，封鉸等均為施工的關鍵過程，是影響順利轉體的關鍵。
[0035]③主墩墩身的縱向中心線平行於營業線(如平行於既有鐵路)，通過轉體後，主墩墩身的縱向中心線轉至平行於橋梁線路中心線方向。墩身施工外模採用鋼模，泵送砼澆築。由於橋梁為剛構橋，墩身與第一節段為一個整體。
[0036]邊墩墩身施工分兩次，第一次先施工至T構側高度處，第二次待主梁預應力鋼束張拉灌漿封錨後再澆築不等高部分。
[0037]三、梁段施工(包括支架搭設、臨時支墩澆築、梁段現澆、梁段溼接縫連接):
[0038]沿平行既有鐵路方向搭設支架，同時進行臨時支墩澆築施工。梁段施工按:第一梁段施工完成並張拉後才能施工第二梁段，第二梁段施工完成後張拉，在第一梁段與第二梁段施工期間同時預製第三、四、五梁段。
[0039]第二梁段與第三梁段、第三梁段與第四梁段、第四梁段與第五梁段採用溼接縫連
接，溼接縫連接施工完成後，再整體張拉主梁預應力鋼束，形成梁長共231.6m的雙懸臂主M
ο
[0040]四、單墩一次轉體:
[0041]一次轉體是整個工法的關鍵。特別是在T構主梁I懸臂較長的情況下，梁段撓度發展不能太快，需要徐徐落梁。
[0042]①主梁落梁(主梁落梁布置見圖2、圖3):支架搭設時於梁端腹板下預製塊相臨位置預留千斤頂8的上頂點，縱向距梁端1.3m，橫向與T構主梁I腹板中心對齊；千斤頂8位於工字鋼10上方。落梁時採用千斤頂8配合混凝土預製塊9共同主導梁體緩慢、同步、均速落梁。具體操作方式為:支架拆除過程中及拆除後千斤頂8暫不受力，混凝土預製塊9作為支撐。
[0043]落梁開始時，四臺千斤頂8緩慢、同步、均速向上頂起(不大於5_)，於混凝土預製塊9不受壓力時從預製塊中取出最上部高度為25cm的塊體(預製塊為25cm厚度，長寬均為60cm的C40砼塊)，而後四臺千斤頂8緩慢、同步、均速下落，待混凝土預製塊受壓後，調整千斤頂8高度，而後採用相同的方法，先緩慢、同步、均速向上頂起使混凝土預製塊不受壓，而後落梁25cm;以此類推，直至梁體達到完全懸臂狀態。需要注意的是:為防止速度過快，梁體受力過快產生裂縫，我們對比了每次千斤頂落梁5cm時各個梁段位移隨時間的變化，列出千斤頂落梁每5cm各梁段位移隨時間變化情況(見圖6)，以及落梁時頂力隨落梁位移變化(見圖7)，可見，本工程約.在15min時梁段位移趨於平穩，所以需要千斤頂每下降5cm後靜置15min再繼續進行下一行程。
[0044]②進行轉體操作:拆除上、下轉盤間的支撐沙箱，解除多餘約束；全面檢查轉體結構各關鍵受力部位是否有裂縫及異常情況。通過監測標出T構主梁的重心，若出現重心偏移，採用配重，以滿足平衡轉動條件。處理完畢後轉體結構靜置監測，監測時間大於2小時。
[0045]在下承臺頂部布置轉體牽引系統的設備、工具、錨具，連接好控制臺、泵站、千斤頂間的信號線，連接控制臺、泵站電源，連接好泵站與千斤頂間的油路並將設備調試完畢。
[0046]理順鋼絞線，將鋼絞線牽引索順著牽引方向繞過轉盤後穿入2500kN連續千斤頂，先用1-5KN逐根對鋼絞線預緊，保證每根鋼絞線受力均勻；再在2MPa油壓下對該束鋼絞線整體預緊，使同一束牽引索各根鋼絞線持力基本一致，預緊應採取對稱方式進行。
[0047]打開主控臺及泵站電源，啟動泵站，用主控臺控制兩臺千斤頂同時施力轉體。若不能轉動，則施以事先準備好的輔助頂推千斤頂同時出力，以克服超靜摩阻力來啟動橋梁轉動,若還不能啟動,則停止試轉,另行研究處理。
[0048]轉體時，記錄時間和速度，根據實測結果與計算結果比對進行調整轉速，即做好兩項重要數據的測試工作。
[0049]檢查轉體結構是否平衡穩定，有無故障，關鍵受力部位是否發生變形開裂等異常情況。如有異常情況發生，則停止試轉，查明原因並採取相應措施整改處理後繼續試轉。
[0050]作為特殊情況，如果在轉體過程中出現T構不平衡的現象，根據監控量測組量測結果，採用合適配載方案，現場調整T構兩端的重量，使結構中心儘量和轉軸中心重合；若首次不能正常起動，正常情況下兩側兩臺250t連續型牽引千斤頂完全可以滿足轉體正常起動，同時藉助已經安裝到位的兩臺助推千斤頂均勻加力，使結構轉動。
[0051]當轉動體系快到預定位置時，迅速將兩臺2500KN螺旋千斤頂、型鋼、鋼板對稱地安放到助推反力孔上作為限位裝置，防止轉體到位後繼續前行。限位裝置作為轉動單元微調裝置。通過觀察上承臺軸線上懸掛的錘球與下承臺軸線的差值以及測量人員測量的數據，調整助推千斤頂的頂推速度，採用經緯儀校正箱梁端頭中線，指揮轉動單元就位，中線偏差不大於15_。轉動單元就位後，利用備用的型鋼、螺旋千斤頂、鋼楔子將轉盤固定，防止風力或其他因素引起轉動體發生位移。
[0052]③頂梁:轉體結束並完成精調後，對邊墩以及梁段進行處理，在邊墩墩頂預留支撐墊石，在兩個邊墩上方一距梁端(第五梁段端部)1.6m處位置下方，各對稱設置兩個千斤頂作為頂梁設備。
[0053]因梁底與墩柱之間間隙為1.4m(墊石高1.205m，支座高0.2m)，千斤頂施加上頂力，此工作平臺滿足上頂操作。上頂位置橫向與主梁腹板中心對齊，單側梁端兩道腹板下方的上頂力為4600KN，全橋4X2300KN，上頂大、小裡程梁端同步進行，同一梁端左、右側腹板同步進行；上頂力勻速、緩慢、同步施加。
[0054]T構主梁I轉體到位後，利用千斤頂在梁端處施加豎向上頂力，向上頂起主梁，頂梁施工工藝與落梁相反，工藝原理相同，標高到位後安裝支座。具體操作方法為:以主墩為中心對稱分布於梁端腹板下(距梁端約1.6m)的四個點位置，預先頂起四臺千斤頂11，千斤頂11位置如圖4、圖5所示，位於邊墩2的上方。待起頂高度將達到千斤頂行程要求時，分別在與四臺千斤頂11的相臨位置放置混凝土預製塊12達到同千斤頂同樣高度，而後千斤頂11緩慢、同步、均速下落使混凝土預製塊12承受上頂力，調整千斤頂11高度，同樣緩慢、同步、均速頂起，直至千斤頂11行程，增加混凝土預製塊12高度，最終達到起頂要求。
[0055]當上頂力達到設計值，觀察梁端主梁標高與設計標高差距，同時加強施工監控以確保主梁標高與設計相符，以標高控制為主，上頂力控制為輔。為方便支座安裝，當上頂力數值及梁端標高達到設計值後，向上再多頂5_。並事先於梁端位置安裝支座(為防止支座滑落，於梁端腹板位置將支座固定)，布設墊石13的鋼筋並且預留墊石孔位。採用在邊墩墩頂預留支撐墊石可防止轉體難以到位。
[0056]需注意的是，與主梁落梁時相同，需要上頂5cm後靜置15min再繼續進行下一行程，頂點有四個位置，均有千斤頂，單側兩端採用同步千斤頂，兩側千斤頂上頂位移偏差不大於5mm，同時注意因主梁位於坡道上，但由於轉體後才進行頂梁，主梁位於大坡道上，轉體時坡道高一端會下降，造成頂梁高低端頂力不一致，需要進行應力放散才能確保主梁運營狀態與設計一致。
[0057]應力放散:頂梁完成後，將轉體球鉸的固結措施去除，橋梁呈自由態，靜置兩小時後，觀察千斤頂荷載，兩側荷載相差3%時，應力放散完成，開始封鉸固定。
[0058]五、支座安裝及支撐墊石施工:張拉剩餘所有縱向預應力鋼束，待所有預應力鋼束張拉、灌漿完畢，澆築邊墩2的支撐墊石混凝土，混凝土強度及彈性模量達到設計值後安裝支座，支座安裝就位後拆除臨時支撐，主梁支撐在支座上，上頂力轉化為支座支反力，完成全橋施工。
【權利要求】
1.一種大跨T構單墩一次轉體的施工方法，首先進行轉體承臺的施工澆築，在轉體承臺上安裝轉體球鉸，然後大節段進行梁段現澆，通過溼接縫施工連接梁段形成完整懸臂段長度的T構主梁，採用臨時支墩支撐T構主梁兩端防止下撓，通過千斤頂頂梁及同步控制系統對轉體牽引系統的控制，實現T構主梁的平衡轉體，最後安裝支座，澆築支撐墊石，完成全橋施工，其特徵在於所述T構主梁的轉體為一次轉體到位，轉體後的T構主梁兩端直接落於邊墩支座上，不設合攏段，轉體施工中採用千斤頂兩次反頂梁段施工操作。
2.根據權利要求1所述的大跨T構單墩一次轉體的施工方法，其特徵在於所述千斤頂兩次反頂梁段施工操作是在T構主梁形成後，先用千斤頂在主梁兩端的臨時支墩上同步、緩慢的倒替落梁，達到T構主梁全懸臂狀態，轉體到位後，再在兩邊墩上方用千斤頂同步、緩慢的倒替頂梁，頂梁到位後將轉體球鉸自由態，以便應力平均後進行封鉸。
3.根據權利要求1所述的大跨T構單墩一次轉體的施工方法，其特徵在於所述T構主梁轉體前通過監測標出主梁重心，確定配重方案，以滿足平衡轉動條件，處理完畢後轉體結構靜置監測，監測時間大於2小時。
4.根據權利要求1所述的大跨T構單墩一次轉體的施工方法，其特徵在於所述T構主梁轉體施工中採用在邊墩墩頂預留支撐墊石，防止轉體難以到位。
5.根據權利要求2所述的大跨T構單墩一次轉體的施工方法，其特徵在於所述千斤頂兩次反頂梁段施工操作，在主梁落梁過程中，需要千斤頂每下降5cm後靜置15min再繼續進行下一行程，在主梁頂梁過程中，需要千斤頂每上頂5cm後靜置15min再繼續進行下一行程。
【文檔編號】E01D21/08GK103437299SQ201310375695
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】寧繼康, 張軍林, 代華偉, 姜攀, 劉育鴻 申請人:中鐵十一局集團第三工程有限公司, 中鐵十一局集團有限公司