桥梁转体球铰施工方法及工艺

2.5.5.6. 桥梁转体球铰施工方法及工艺

2.5.5.6.1.

工程概略

跨地方呼准铁路特大桥右线桥在 47、48 号桥墩超越呼和南绕线以及甲兰营联系线，其上部结构采纳（ 48+80+48）m 单线预应力混凝土连续梁。因为桥墩距离该线路较近，为保证既有地方呼准铁路营运安全，减少施工过程中对既有线营运扰乱，主桥采纳平面转体结构施工，转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统构成。转体前在连续梁两主墩处平行于既有地方呼准铁路挂篮浇筑悬灌段施工，并在承台与墩身联合处设置转系统统，待连续梁施工至合拢段状态后，联合既有铁路营运、施工天气等要素，择机

实行转体施工，将连续梁梁体小里程侧转角 29 度，大里程侧转角 34 度，转体到位后再进行合拢段施工。

转体球铰施工界线关系见图 2.5.5-23 。

图 转体球铰施工界线关系图

2.5.5.6.2.

转体施工次序

转体施工次序见表 2.5.5-3 。 2.5.5.6.3.

施工方法

⑴钻孔桩、承台、墩身、连续梁施工见前节，本施工方法不在详述。

表 转体施工次序表

序 号

施工次序表示图

说明

第一步： 1、改移或改造 与连续梁桥墩基础和支 架相扰乱的光缆、 电缆等 管线。

2、施工铁路路基防备桩。 3、施工主墩的桩基和承

1

台，注意预埋下转盘球铰 骨架等预埋件。

序 号

施工次序表示图

说明

4、施工边墩的桩基承台 和不等跨顶帽外墩身。

第二步：

1、安装球铰，施工主墩

2

上转盘。

2、上转盘与下转盘暂时

固结，施工主墩身。

第三步： 1、施工 0 号块，

桥墩和主梁暂时固结。

2、顺铁路双侧悬臂施工

连续梁梁体。

3、浇注边跨满堂支架现

3

浇段，搭设支架时注意避

免支架与梁部转体产生

扰乱。

3、浇筑竖墙、防备墙、

安装角钢栏杆。 第四步： 1、拆掉挂篮。

2、排除上下转盘之间的

4

暂时固结，利用千斤顶反

力支座启动转体结构。

3、两主墩同时转体施工，

速度不大于

0.01rad/min, 小里程侧

转角 29 度，大里程侧转

角 34度。第五步：

1、梁体就位后，封固上

5

下转盘。

第六步： 1、安装边跨合

拢段暂时刚性连结结构，

在支架上现浇边跨合拢

段，养生。

6

2 拆掉边跨支架及边跨合拢段暂时刚性连结结构。 3、拆掉墩顶暂时固结，

并暂时拘束 48 号墩支座

纵向位移。

4、安装中跨合拢段处刚

性连结结构，先合拢中跨

钢壳，再现浇中跨合拢段

混凝土，养生。 5、拆掉中支点支墩。

6、进行桥面铺设等工作。

⑵本施工采纳墩底转体方案，转体球铰设于承台与连续梁桥墩之间，钢绞球设在承

台中心地点。球铰下转盘锚固于承台顶面，上转盘锚固于墩身底面。球铰上下盘能够绕

中心钢轴相对转动，并经过设置四氟滑片、加硅脂等举措降低转动摩阻力。

⑶转体施工经过两台以球铰为中心、对称部署的连续千斤顶产生的力偶战胜球铰摩

阻力产生的力偶，进而实现墩身和箱梁形成的整体有关于承台、桩基匀速转动至设计位

置。

⑷箱梁浇筑前按设计地点预埋Ф 32 精轧螺纹钢暂时固结上下转盘， 此外采纳上下楔

形钢板牢固撑脚并焊接，使撑脚与承台暂时固结，以增添梁体施工的横向抗推翻性。从

而防止箱梁浇筑过程中承台与墩身之间的相对变位。

⑸平行于既有线路，采纳挂篮悬灌现浇的方式分次对称浇筑达成连续梁。

⑹连续梁达到最大悬臂状态后，准备进行转体施工。转体前锯开上下转盘间的Ф

32

精轧螺纹钢，同时拆掉撑脚底的楔形钢板，而后进行转体施工。

⑺箱梁转体到设计地点后，再次采纳上下楔形钢板牢固撑脚将其锁定，保证转体单

元不再发生位移。冲洗底盘表面，焊接预留钢筋并浇筑

C50微膨胀混土，使上下转盘连

成一体。在浇筑合拢段，排除墩梁暂时固结，实现桥梁贯穿。 2.5.5.6.4.

施工工艺

转体球铰施工工艺见图

转体施工工艺流程图。

转体部分桥面隶属施工、支架拆掉

施工准备、排除上下承台暂时锁定

设备安装调试

不平 衡重 称重 配重

牵引索、千斤顶连结

防过 转体 系校

准

牵引索顶紧

试转

计算实质静动载摩擦系数和惯性制

动距离

气象信息

转体

千斤顶顶升纠偏

精准对位

转体就位

点动精准定位

中跨现浇段模板到位， 边跨现浇段做暂时固结

钢撑脚和环道暂时固结

图 转体球铰施工工艺流程图

⑴转体施工准备

①上下转盘之间暂时支垫的清理， 有可能影响转体的阻碍物清理。 滑道范围内杂物：

抽出撑脚下方的垫板，施工前将槽口内的杂物除去并冲洗洁净，保证滑道的平坦。

②边跨支架：转体前将边跨现浇支架上干千扰连续梁转体的构件及时清理。③承台周边地区的坡体：为知足连续千斤顶有充分的操作空间，对影响牵引施工的

承台周边坡体有针对性地开挖，保证反力座后起码有

3m的操作距离。

④悬臂端钢筋及埋件： 中跨悬臂端钢筋伸出量一定控制在 30cm之内，高出部分弯折办理，埋件有扰乱时可局部割除。边跨悬臂端钢筋伸出量依据边跨支架构件悬出尺寸确立，扰乱时弯折。

⑤上下转盘之间预留钢筋弯折：为方便牵引过程中钢束不被扰乱，人员便于检查、丈量，以及保证人员的安全，上下转盘之间预留钢筋一定要做弯折办理。

⑵转体结构

转体结构由下转盘、 球铰、上转盘、转体牵引系统构成。 见图 2.5.5-25 转体结构系统表示图。

转体结构平面图

立面图Ⅰ - Ⅰ

侧面图Ⅱ - Ⅱ

图 转体结构系统表示图

①下转盘

下转盘为支撑转体结构所有重量的基础，转体达成后，与上转盘共同形成基础。下转盘采纳 C50混凝土。下转盘上设置转系统统的下球铰、撑脚的环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。

第一浇筑下转盘混凝土，浇筑顶高程为下球铰定位骨架底高程。绑扎承台底和侧面四周钢筋，埋设冷却管，进行第一层混凝土浇筑，并在混凝土顶面预埋滑道和下球铰骨

架安装定位埋件。球铰为钢球铰，分上下两片。待基层混凝土强度达到 25％后，利用预埋件安装下滑道骨架和下球铰骨架。复查无误后，绑扎预留槽双侧钢筋，安装预留槽模板，浇筑第二次混凝土。

②球铰制造与安装

上转盘球铰直径φ 4200mm，下转盘球铰直径φ 3000mm，厚度均为 40mm。球铰是均匀法施工的转系统统，而转动系统的核心是转动球铰，它是转体施工的重点结构，制作及安装精度要求很高，一定精心制作，精心安装。

其制造精度控制以下：

A、球面光洁度不小于；

B、球面各处的曲率应相等，其曲率半径只差±

0.5mm；

C、边沿各点的高程差≯ 1mm；

D、各镶嵌四氟板顶面应位于同一球面上，其偏差≯

0.2mm；

E、椭圆度≯ 1.5mm

F、球铰上、下锅形心轴、球铰转动轴中心轴务必重合。

钢球铰面在工厂制造加工，在下球铰面上按设计地点铣转四氟板镶嵌孔，同时在下

球铰面上设置适当的混凝土振动捣孔，以方便球铰面下混凝土的施工。

施工中要精准安装下球铰精细对位后进行锁定。在混凝土灌输前将球铰中心轴的预

埋套筒精准定位并固定，以便中心轴的转动。

下球铰混凝土灌输达成， 将转动中心轴φ 270mm定位钢销轴放入下转盘预埋套筒中。

而后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰的安装。聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下

球铰顶面冲洗洁净，球铰表面及安装滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。根

据聚四氟乙烯片的编号将球铰滑动片安装在相应的镶嵌孔内。

滑动片安装达成后， 各滑动片顶面应位于同一球面上， 其偏差≯ 0.2mm。检查合格后，

在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑动片之间的

空间，并略高于滑动片顶面，保证滑动片顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。涂抹完黄油聚

四氟乙烯粉后，禁止杂物掉入球铰，并赶快安装上球铰。上球铰精准定位并暂时锁定限

位，下球铰符合面外四周用胶带环绕密封，禁止泥沙和杂物进入球铰摩擦部。其下转盘

结构见图 2.5.5-26 。

③球铰安装重点：

A、保持球铰面不变形，保证球铰面光洁及椭圆度。

B、球铰范围内混凝土振捣务必密实。

C、防备混凝土浆及其余杂物进入球铰摩擦部。

④球铰安装精度质量控制以下：

A、球铰安装顶口务水平，其顶面随意两点偏差≯

1mm。

B、球铰转动中心务必位于设计地点，其偏差：顺桥向± ⑶转体上转盘撑脚与滑道

1,mm；横桥向± 1.5mm。

上转盘撑脚即为转体时支撑结构转体结构安稳的保险腿，从转体时保险腿的受力情

况考虑，转台对称的两个保险腿之间的中心线重合，使

6 个保险腿对称散布于纵横轴线

的双侧。在撑脚的下方 （即下盘顶面）保障撑脚可在滑道内滑动， 以保持转体结构安稳。 设有 1.1m 宽的滑道，滑道中心线半径

3.3m，转体时要求整个滑道面在一个水平面上，

其相对高差不大于 2mm。

下转盘平面图

立面图Ⅰ - Ⅰ

侧面图Ⅱ - Ⅱ

图 下转盘结构表示图

每个上转盘下设有 6 组撑脚，每组撑脚为双圆柱形， 下设 30mm厚钢板。双圆柱为两个Φ 800mm×Φ 24mm的钢管，撑脚钢管内灌输 C50 无缩短混凝土。撑脚在工厂整系统造后运进工地，在下转盘混凝土灌输达成上球铰安装就位时即安装撑脚，并在撑脚走板下

支垫 20mm钢、四氟组合板（16mm钢板 +表层 4mm四氟板）（作为转体结构与滑道的空隙） 。

转体前抽掉垫板并在滑道面内铺装

3mm不锈钢板。

⑷转体上转盘

上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成多向、立体的受力状态，上盘布

有纵、横、竖三向预应力钢筋。 上转盘为八边形，高 2.0m；转台直径Φ 7.6m，高度为 0.8m。转台是球铰、撑脚与上转盘相连结的部分，又是转体牵引力直接施加的部分。转体内预埋转体牵引索，牵引索的预埋端采纳 P 型锚具，同一对索的锚固端在同向来线上并对称

与圆心，注意每根索的预埋高度和牵引方向应一致。每根索埋入转盘长度大于 3.0m，每根索的出口点对称于转盘中心。牵引索外露部分圆顺地环绕在转盘四周，互不扰乱地放置于预埋钢筋上，并做好保护举措，防备施工过程中钢绞线破坏或生锈。

上转盘采纳 C50混凝土，待上盘混凝土达到设计强度后，进行整个转系统统支撑系统变换。抽去垫板使转台支承于球铰上。施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。检查球铰运行能否正常，测定其摩擦系数，为转体施工供给依照。其上转盘结构见图

2.5.5-27 。

上转盘平面图

立面图 侧面图

图 上转盘结构表示图

摩擦系数按下式测算：

U=M/1.13G

U-摩擦系数

M-转体力矩（ tm）

G-转台总重量（ t ）

设计静摩擦系数为 0.1 ，动摩擦系数为 0.06 ，若实测实质摩擦系数较设计进出较大，

应剖析找出原由，并作出相应办理。

⑸转体上转盘预应力施工

上转盘纵向预应力筋采纳 10 根 15-7 Φ5 高强度低废弛预应力钢铰线，横向采纳

15

根 15-7 Φ5 高强度低废弛预应力钢绞线，标准强度为

R=1860Mpa，弹性模量 E=1.95×

10Mpa。采纳单端交织张拉，张拉端采纳 M15-15 锚具，锚具应知足《铁路工程预应力筋用夹片式锚具，夹具和连结器技术条件》 （TB/T3193-2008）规定的 I 类锚具的要求。横向张拉控制应力 1302Mpa，纵向张拉控制应力 1302Mpa.张拉次序为对称、交织张拉，不行一次性张拉所有应力。预应力道均用涟漪管束孔，涟漪管用钢筋定位，张拉后应及时压降封锚。

竖向预应力筋采纳Φ 32 冷拉Ⅳ级精轧螺纹钢筋，轧丝锚。采纳无粘结套管系统，在

上盘顶面单端张拉，张拉控制力 590Mpa，锚固端埋在上盘底混凝土里， 锚板距底模板 8cm。

⑹钢材

转系统统结构用钢其质量一定切合现行国家标准《碳素结构钢》 （GB/T700）的有关规定。

⑺转体结构牵引力计算

转体总重量 W=40000KN

其摩擦力计算公式为 F=W×u

启动时静摩擦系数按 u=0.1，静摩擦力 F=W×u=4000kN；转动过程中动摩擦系数 u=0.06 ；

转动过程中动摩擦力 F=W×u=2400KN。

转动拽拉力计算：

T=2/3×（ T· W· u） /D

R-球铰平面半径， R=1.50m；

W-转体总重量， W=40000KN；

D-转台直径， D=7.6m；

U-球铰摩擦系数， u 静=0.1 ，u 动=0.06 ；

计算结果：

启动时所需要最大牵引力 T=2/3 ×（ R·W·u 静） /D=526.3KN

转动时所需要最大牵引力 T=2/3 ×（ R·W·u 动） /D=315.8KN

注：以上启动时所需要最大牵引力和转动时所需最大牵引力按单组撑脚与球铰共同

受力时的工况考虑，且须两头同步牵引。

⑻转体施工

①试转

试转的目的主假如检测理论牵引力的正确性；测定摩擦系数和最大启动力；将密封

几个月的球铰初步转动， 除去部分静摩阻； 查验牵引及助推系统， 为正式转体供给保障；

查验转体整体均衡状况。

A、试转步骤

准备一设备安装就位设备空载试运行一安装牵引索一拆掉上、下盘之间的固定装置

以及支垫，清理环道，并涂润滑油以减小摩阻力一全面检查转体结构各重点受力部位是

否有裂纹及异样状况一转体试运行。

B、试转时要做以下重要数据的测试工作

每分钟转速；量测每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，为进行精准定位供给操作依照。

C、牵引系统应注意的几个问题

联动试验，因电气与液压配合比较复杂，经多次联动试验以保证靠谱性；牵引索中

的每根钢绞线受力宜均匀，免得受力不均出现断丝进而各个击破；牵引速度与设计基本

符合，防止太快造成转体到位时制动困难。

②正式转体

A、转体前准备

在下承台上画出上承台转体终点线，并作显然标记。同时，在中跨梁顶端部距离桥

轴线 100cm处沿转体方向的地点作好标记， 当该点和桥轴线标记点重合时， 即标记转体将

要达成，要控制转体速度。

在上转盘外圆画出刻度，刻度值采纳试转中测定的每分钟转速值，以便在转体过程

中，察看 2个转体能否同步。在转体悬臂端安装速度传感器，随时反响

2个转体的速度是

否同样。

依据试转体的数据对牵引系统的额定油压进行设置，控制多台连续顶的油表读数与

设置符合。

B、正式转体

试转结束，各项数据收集达成并能指导正式转体，并对试转过程中出现的异样状况所有办理完成后，进行正式转体。

准备工作所有就绪，气象条件切合要求，各岗位人员到位，先让协助千斤顶达到预约吨位，转体人员接到正式实行转体命令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。

每座转体使用的两对称千斤顶的作使劲一直保持大小相等、方向相反，以保证上转盘仅蒙受与摩擦力矩相均衡的动力偶，无颠覆力矩产生。

转体结构抵达设定地点时，系统“暂停”。为防备结构超转，先借助惯性运行结束后，动力系统改由“手动”状态点动操作，每点动操作一次，丈量人员测报轴线走行现状数据一次，频频循环，直至结构轴线精准就位，转体过程结束。

③封铰

转体结构精准就位后，丈量平面及高程，复核均知足要求后，采纳钢楔块进行抄垫固定，并用电焊将钢楔块与滑道钢板，连同上盘预埋钢板进行全面焊接联系，使转系统统暂时固结。系统暂时锁定后，快速进行预埋钢筋及预埋件的焊接，进行封铰混凝土浇筑施工，以最短的时间达成转盘结构固结。

⑼合拢

待封铰混凝土强度达到设计要求后开始合拢段施工。合拢段施工采纳先边跨后中跨施工次序，边跨合拢段及中跨合拢段长度按设计长度进行，采纳吊架现浇法施工。

2.5.5.6.5.

结构纠偏与精度控制

转体施工精度的控制主要包含箱梁的纵轴线及标高、 横坡，分三个施工阶段予以控制。

⑴连续梁支架现浇阶段

该阶段按设计标高并考虑支架沉降、设计供给的预拱度设置支架标高，并严格控制

梁顶标高。纵横轴线则参照墩身轴线严格放样控制。

⑵连续梁转体精度初控

该阶段重点控制纵轴线，转体前在下转盘上表记出上转盘转体到位后的理论纵横轴

线，转体前箱梁纵轴线即上承台纵轴线地点悬吊

5kg 垂球。转体过程中

经过垂球和承台上的油漆表记之间的距离初步控制转体精度，当垂球距离油漆表记 3mm时，封闭牵引千斤顶油泵阀门。

⑶精准调整阶段

连续梁停止转动并稳固后，进行精准调整：先利用

YCDl00t 螺旋式千斤顶手动打顶

进行纵轴线调整；其次在上下转盘之间横轴线设

YDC250t型千斤顶 1 台，采纳低侧顶起

的方法对横断面标高进行调整；同法再进行纵向标高调整；最后再次校核纵轴线。各精 度指标知足规范要求后，快速利用限位型钢固定平面地点，在滑道与撑脚之间加设钢楔

子保持调整后的标高。

2.5.5.6.6.

转体施工举措

⑴选择平面转体法施工拱桥能够减少对所跨线路的影响。

⑵转盘部分是转体桥的重点部位， 转轴的定位精度直接影响上部结构地点的正确性，

下转盘表面的平坦度是影响转动过程中摩擦力大小的重点要素，下盘底混凝土的密实与

否，决定着转动系统可否正常转动。

⑶试转是为正式转体作准备，因此应及时调整试转中出现的问题，保证正式转体的

正常进行。

⑷转体过程中应严格控制转体速度及转体结构的变形，并选择适合的合龙时间。

⑸设备运行过程中，各岗位人员的注意力一定高度集中，时辰注意监控动力系统设

备的运行状况及转体各部位的运行状况。假如出现异样状况，一定立刻停机办理，待彻

底清除隐患后，方可从头启动设备持续运行。

2.5.5.6.7.

施工注意事项

⑴施工前，施工单位应付线路平纵断面、桩基坐标、系统高程、立交净高等基础数据进行全面复核。若有问题，应赶快与设计单位联系。

⑵转体过程中应随时观察作业现场的风压，若风压超出当地基本风压荷载标准，施工单位应采纳举措，保证梁体稳固。

⑶梁体悬臂浇筑施工时，应保持对称浇筑，保证梁体稳固及固结墩底不均衡弯矩最

小。

⑷严格控制启动和制动，一定利用千斤顶反力座启动，发现有偏转应及时纠偏，启动牵引应注意迟缓加载，并及时观察转体结构状态，保证启动结构安全。

⑸上转盘施工时，注意预埋墩身钢筋。

⑹梁体施工时，一定采纳有效举措使上转盘与下转盘之间知足固结条件，以保证梁

体施工的稳固安全。

⑺桥梁正式转体前，应进行试转，试转严格控制在铁路限界边之外。试转前，需进行称重均衡试验，测试转体部分的不均衡力矩、偏爱距、摩阻距及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求。

⑻转体施工应优先采纳有近似施工经验的队伍进行施工，不然一定进行有关培训转

体过程中一定进行转体重点部位（含梁、墩和转体结构等）的应力、应变监测。保证转体就位后，成桥线型知足设计要求。

⑼施工时需采纳必定举措，保证转体阶段梁部与桥墩的暂时固结。⑽施工时应注意对既有线的防备，按铁路有关规定做好防电棚和防落物棚等防备措

施，保证施工过程不影响既有线的营运安全。⑾转体时，结构上外露钢构件应做暂时接

地办理，转体时桥下铁路宜做断电办理。⑿转体时，转动角速度应控制在 0.01rad/min 之内。⒀转体施工前，施工单位应编制详尽的施工组织方案并报请路局鉴定后方可实行，

保证施工安全。

⒁施工时，转系统统应依据转动地点设置超限限位装置。

⒂转体前应拆掉挂篮及桥上暂时设备。

⒃为提升结构的持久性，封锚前对锚具进行防水办理，并设置封端钢筋网。利用锚垫板上安装螺孔，拧入带弯钩螺栓，封端钢筋应与之绑扎形成钢筋骨架。封端混凝土浇筑后，在混凝土表面涂刷聚氨酯防水涂料，防水涂料厚为 1.5mm。