桥梁转体施工中的上、下转盘施工

一、转盘上、下盘钢板的加工上盘钢板直径 300cm，厚度为30mm；下盘钢板钢板直径302cm，厚度为30mm。施工图中的上、下盘钢板各焊接有厚度为20mm的加劲钢板，保证钢板在加工和运输过程中不变形，但实际上，在运输和吊装过程中，钢板容易沿对角线发生弯折，不能满足运输和安装过程中不变形的要求，因此要求在钢板工厂制作过程中在加劲钢板上焊接钢板和20号槽钢，加强上下盘钢板的刚度；

一、转盘上、下盘钢板的加工

上盘钢板直径 300cm，厚度为30mm；下盘钢板钢板直径302cm，厚度为30mm。施工图中的上、下盘钢板各焊接有厚度为20mm的加劲钢板，保证钢板在加工和运输过程中不变形，但实际上，在运输和吊装过程中，钢板容易沿对角线发生弯折，不能满足运输和安装过程中不变形的要求，因此要求在钢板工厂制作过程中在加劲钢板上焊接钢板和20号槽钢，加强上下盘钢板的刚度；钢板的加工选择有加工经验和实力的生产厂家，按照设计图纸要求的加工精度进行，下盘镀铬，在出厂前对钢板的加工质量进行检查，满足要求后用汽车运至工地进行安装。在施工设计图上，上盘钢板表面钻有四氟蘑菇头的安装孔，在安装孔的孔底钻有2mm的气孔，保证四氟蘑菇头安装后能与钢板紧密结合，在加工过程中，由于上盘钢板共有蘑菇头7457个，就有7457个气孔，数量较多，加工难度较大，根据雅髻沙大桥的施工经验，加工上盘钢板时，取消上盘钢板2mm的出气孔，在四氟蘑菇头的中心钻1mm的孔，保证空气的排除，对整体性能不产生大的影响。在下盘钢板上钻有直径为40mm的渗浆孔，数量为48个，由于渗浆孔的面积比四氟蘑菇头的面积大，且数量较多，会增加转体的摩阻力，因此取消渗浆孔，在进行下盘钢板底面压浆时，直接预埋压浆管和出浆管进行承台底面水泥浆的灌注。

二、转盘上、下盘钢钢板的安装

在承台施工完成后，即可进行上、下盘钢板的安装，为保证上、下盘钢板的加工精度，且保证在混凝土浇筑过程中不变形，不位移，安装时，采用安装撑架进行安装。

承台混凝土的浇筑时，在承台现浇 C50混凝土预留槽内预埋7.5#角钢和 2 0#槽钢，在预埋的型钢上焊接下盘的安装支撑架和转轴定位架（见施组设计图）。转轴原设计长度比较短，安装时定位困难，且在调整转轴的垂直度时难度较大，因此将转轴的长度增加到185cm，安装转轴时，提升转轴上的吊环，将转轴吊装到转轴定位架内，通过提升转轴上的吊环调节转轴的高度，在转轴下面支垫钢板将转轴的顶面标高调整到设计容许的精度范围内，再用定位架上的调节螺栓调节转轴的垂直度，因定位架的位置相对比较固定和精确，转轴在定位架内的高差不超过1cm，左右偏移量不超过 6 mm，再配合两台经纬仪进行校正，因此转轴的垂直度的调节比较容易到达精度要求，校正转轴后，浇筑预留槽底面以上80cm以内的混凝土，将部分转轴埋入混凝土，此时转轴的位置相对比较稳定，避免由于吊装下盘钢板时对转轴发生碰撞而发生转轴偏位；下盘安装在预留槽顶面以上80cm混凝土强度达到设计强度的60%后进行，在下盘撑架的5#钢板上焊接钢筋吊环，用吊车将下盘起吊安装，下盘安装后落在下盘安装支撑架上，通过安装支撑架上的螺栓调节下盘钢板的平整度和高程直至满足要求，焊死螺栓，并用钢板将下盘撑架的1#和5#型钢与安装支撑架的1#型钢进行局部焊接（避免大面积焊接造成变形），下盘安装完成，下盘安装后浇筑承台顶面以下70cm内混凝土，达到一定强度后，用3mm的钢板沿着下盘钢板的周边下盘钢板顶面至承台顶面之间空隙部分进行包裹（局部点焊），再用10#水泥砂浆进行密封，通过下盘钢板上的灌浆孔和出浆孔对钢板底面进行压浆，由于在下盘钢板的加劲钢板上钻有30mm的孔，保证水泥浆能够在下盘钢板和承台之间的空隙范围内自由流动，压浆采用活塞式灌浆机，灌浆的压力控制在0.4～0.6Mpa之间，待出浆孔流出浓浆后，用木塞封闭出浆孔，并持压5分钟，保证混凝土的密实性，实践证明该办法切实可行；灌压水泥浆采用42.5R的纯水泥浆，根据实际情况可掺入一定的膨胀剂，具体掺量根据试验确定；定位架和下盘安装支撑架的调节螺栓采用M22× 11 0高强螺栓。

上盘的安装在承台预留槽内的混凝土浇筑完成达到一定的强度后进行，因下盘钢板和转轴已定位，上盘钢板的安装直接搁置在下盘钢板上，稍微调整一下钢板的位置即可满足要求。安装时将下盘清扫干净并干燥，涂抹黄油四氟粉，在上盘四氟磨菇头、磨菇头之间间隙、转轴和轴套之间中涂抹和充填黄油四氟粉，在上盘钢板的加劲型钢上焊接吊环，将钢板吊装就位，完成上盘安装。上盘安装完成后推动上盘钢板进行转动，查看运转是否灵活，否则进行局部调整。

三、转动张拉系统

原设计采用 14-7φ5钢铰线作转动牵引索，张拉力96吨，钢绞线预埋在转盘内，螺旋状从转盘的外侧绕出，张拉端的反力架设置在承台的外侧，长3.5米，宽1.5米，高1.63米。由于钢绞线在转盘内安装过程中，由于钢筋焊接或者落物等不可预见的意外因素可能对钢绞线造成损伤，在转动过程中可能发生钢绞线断裂，无法进行钢绞线的更换；同时，考虑到在转动过程中可能出现转动过量的情况，仅靠4个平衡脚的反向顶推不一定达到预期的效果，因此考虑到通过在锚固端设置千斤顶进行反向张拉，结合实际情况和以往的经验，将钢绞线的安装由内置式改成外置式，钢绞线在锚固端以及张拉端采用集束方式，并将改用15根270级，直径为15.24mm钢绞线（标准强度1860Mpa），锚具采用YM15-16群锚；锚固构件采用型钢贴焊钢板组成铆焊件预埋在转盘内，锚固构件按照150吨拉力控制计算；反力架设置在承台上，反力架是由型钢和钢板组焊构件，在承台施工时，在承台上预留槽口，上部悬臂箱梁施工基本结束后，进行反力架的安装，调整到安装精度要求后进行固定，并浇筑预留槽口内的混凝土,反力架按照张拉力150吨控制计算；张拉千斤顶采用ZTD 15 0吨自锚连续千斤顶,公称拉力150吨，启动时配备4台60吨起动千斤顶。在转体启动过程中，按照两种情况考虑，一种是不考虑助推千斤顶的作用，只考虑由连续自锚千斤顶完成；另一种情况是，考虑由自锚连续千斤顶和启动千斤顶共同作用；把两种情况分别计算如下:

设 :上下盘钢板之间摩阻系数f

转体重量G＝8498吨

上转盘钢板外径 R ₁ ＝ 1.5m

上转盘钢板内径 R ₂ ＝ 0.15m

起动千斤顶力臂 L ₁ ＝ 3.0m

自锚连续千斤顶张拉力力臂 L ₂ ＝ 4.5m

自锚连续千斤顶张拉力 F ₁

起动千斤顶推力 F ₂

摩阻力对转轴中心产生的力矩为：

M阻＝7630.08f＝2543.36f(1.50 ³ -0.15 ³ )

＝8575.25f（吨.米）

千斤顶拉力和推力产生的力矩为：

M动＝2F ₁ ×L ₂ ＋4F ₂ ×L ₁ ＝9F ₁ ＋12F ₂ (考虑助推千斤顶作用时)

M动＝2F ₁ ×L ₂ ＝9F ₁ (不考虑助推千斤顶作用时)

根据实际考虑两种情况：１、考虑助推千斤顶和自锚连续千斤顶在起动时共同作用；２、不考虑助推千斤顶，只考虑自锚连续千斤顶的作用；自锚连续千斤顶的额定张拉力为 15 0吨，实际操作考虑张拉力上限为1 4 0吨，顶推千斤顶的额定张拉力为60吨，实际操作考虑张拉力上限为 50 吨，根据实际张拉力的上限来计算各种摩阻系数下的转体安全储备（即 F ₁ ＝ 14 0T，F ₂ ＝ 50 T）。

在各种摩阻系数下的安全系数(见下表)

各种摩阻系数情况下的安全系数

上下盘间摩阻系数 f	摩阻力产生的最大力矩（ t.m ） M阻＝8575.25f	第一种情况				第二种情况
上下盘间摩阻系数 f	摩阻力产生的最大力矩（ t.m ） M阻＝8575.25f	起动时能提供的最大力矩(t.m) M动 ₁ ＝ 9F ₁ ＋ 12F ₂	起动时的安全系数 M动 ₁ / M阻	转动时能提供的最大力矩(t.m) M动 ₂ ＝ 9F ₁	转动时的安全系数 M动 ₂ / M阻	起动时能提供的最大力矩(t.m) M动 ₁ ＝ 9F ₁	起动时的安全系数 M动 ₁ / M阻	转动时能提供的最大力矩(t.m) M动 ₂ ＝ 9F ₁	转动时的安全系数 M动 ₂ / M阻
0.03	257.26	1860	7.23	1260	4.90	1260	4.90	1260	4.90
0.04	343.01	1860	5.42	1260	3.67	1260	3.67	1260	3.67
0.05	428.76	1860	4.34	1260	2.94	1260	2.94	1260	2.94
0.06	514.52	1860	3.62	1260	2.45	1260	2.45	1260	2.45
0.07	600.27	1860	3.10	1260	2.10	1260	2.10	1260	2.10
0.08	686.02	1860	2.71	1260	1.84	1260	1.84	1260	1.84
0.09	771.77	1860	2.41	1260	1.63	1260	1.63	1260	1.63
0.10	857.53	1860	2.17	1260	1.47	1260	1.47	1260	1.47
0.11	943.28	1860	1.97	1260	1.34	1260	1.34	1260	1.34
0.12	1029.03	1860	1.81	1260	1.22	1260	1.22	1260	1.22
0.13	1114.78	1860	1.67	1260	1.13	1260	1.13	1260	1.13
0.14	1200.54	1860	1.55	1260	1.05	1260	1.05	1260	1.05
0.15	1286.29	1860	1.45	1260	0.98	1260	0.98	1260	0.98

目前我们准备采用的是第二种方式，即只采用自锚连续张拉千斤顶，而不考虑助推千斤顶的作用，以上表格中的数据，表明采用第二种方式是可行的。根据以前转体施工的经验，起动时的最大摩擦系数不超过0.07，考虑在摩擦系数0.12最不利情况下，安全系数为1.22，满足起动要求；转动过程中，摩阻系数在0.03～0.04之间，即使在摩阻系数达到0.06的情况下，安全系数也能达到2.45，也能满足正常运转。（ 上图中阴影部分为可能出现的摩阻系数区域对应的安全系数 ）

钢绞线采用15根270级，直径为15.24mm（标准强度1860Mpa），单根钢绞线的破断拉力为R _p =26.07吨，按规范要求张拉力按照0.75R _p 控制，集束钢绞线能提供的最大拉力为F _拉＝0.75×26.07×15＝293.29吨，若按照第二种方式进行转体施工，在摩阻系数为0.12时，自锚连续千斤顶的最大拉力为114.34吨控制，钢绞线的安全储备为2.57；在转动过程中估计摩阻系数为0.04（据雅髻沙大桥转体施工实际测定，动摩阻系数为0.034），此时钢绞线的最大拉力为38.11吨，钢绞线的安全储备为7.70。

钢绞线在安装时，在锚固端预留长度 100cm，在牵引转动过量时，可以在锚固端布置千斤顶或者在60吨的起动千斤顶的配合下，进行反向张拉和顶推，使转体精确就位；钢绞线在安装时，必须进行编束安装，安装好锚具后，用前夹式千斤顶对每根钢绞线进行单根张拉，每根钢绞线的张拉吨为控制在1吨，使各根钢绞线受力均匀。

四、上、下转盘混凝土的浇筑

下盘预留槽内Ｃ 50混凝土浇筑时，采用三次浇筑，第一次浇筑预留槽底面以上80cm的混凝土，使转轴固定；在安装下盘钢板后，浇筑承台顶面以下70cm以内的混凝土；第三次对承台顶面以上至下盘钢板底面进行压浆。由于下盘钢板的肋板和临时支撑架在预留槽内占据比较大的空间，给混凝土的浇筑带来难度。混凝土采用泵送混凝土直接输送到预留槽内浇筑，由于泵送混凝土有较高的和易性和流动性，对混凝土的密实度有较大的提高，混凝土浇筑时除常规的分层浇筑，布点振捣外，操作人员沿着下盘钢板的四周从支撑架和加劲钢板之间的空隙对转盘钢板中部下面的混凝土进行振捣，控制混凝土的浇筑速度，保证在预留槽内的混凝土密实；对于下盘钢板底下10cm以内的空隙采用压浆处理，首先对下盘钢板的周边用3mm的钢板进行包裹并点焊，用水泥砂浆进行密封，通过钢板上的灌浆孔和出浆孔对钢板内的空隙进行压浆，待出浆孔流出浓浆后，封闭出浆孔，继续进行灌浆，压力控制在0.4～0.6Mpa之间，并持压5分钟，封闭灌浆孔。经验表明，灌压纯水泥浆能够满足钢板下混凝土密实的要求。

上盘混凝土的浇筑比较简单，加劲板和支撑架不影响混凝土的浇筑，按照常规混凝土浇筑的方法进行混凝土的施工。