GJYJGF212-2010大跨度斜腿刚构桥斜腿竖向转体及单边悬臂灌筑梁体施工工法

大跨度斜腿刚构桥斜腿竖向转体及单边悬臂灌筑梁施工工法1．前言斜腿刚构桥造型轻盈美观，通透性好，受力兼有连续梁和拱桥优点，但在实际应用中因施工通常需要配设庞大的支架搭设，因而地形和跨径成为制约其应用的瓶颈。

石太客运专线Z2标孤山大桥跨越深“V”型山谷，跨径大且无施工场地，中铁十一局集团有限公司联合新八建设集团有限公司及设计、建设单位进行课题研究，采用斜腿刚构桥斜腿竖转结合梁体单边悬臂浇筑的施工方法，解决了施工场地及跨径的问题，提出了一种全新的不对称悬臂灌筑梁体的施工方法，对拓展斜腿刚构的应用有积极的意义。

“250km/h客运专线无砟轨道大跨度斜腿刚构桥竖向转体综合施工技术”2009年通过了湖北省科技厅组织专家进行的科学技术成果鉴定，达到国际先进水平；获2009年度中国铁道建筑总公司科技进步一等奖，2009年度中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖，2010年湖北省重大科学技术成果；“斜腿刚构桥背索平衡单边悬臂灌筑梁体的施工方法”发明专利已授权并办理了专利权登记。

2. 工法特点2.1斜腿转体及不对称悬臂梁的灌筑均主要依靠桥体自身受力，无需搭设大型支架和安装大型平衡吊装设备，解决了场地受限的问题，同时节省大量设备和施工时间。

2.2平衡背索预埋在桥台及梁体内，依靠增加桥台及墩底桩上的地锚力，可使得斜腿刚构桥的跨径得到突破。

2.3 将斜腿的空间位置控制分成竖向浇筑和平面转体两段平面控制来施工，操作更容易，施工控制更有效。

2.4主要利用斜腿自重实现竖向转动，不需要大型的牵引设备，操作方便；平衡背索施工工艺简单，只需预埋波纹管和锚具，按计算数据进行张拉，操作方便。

2.5平衡背索解除后桥梁恢复原来设计受力形式，对桥体结构及受力无后续影响。

3. 适用范围本工法对施工季节无限制要求，适用于跨越深谷、既有公路铁路、河道、城市结构物的竖向转体桥梁施工，并适用于因结构自身设计不对称的单边悬臂梁施工。

4. 工艺原理4.1斜腿竖向转体工艺原理利用斜腿底部铰钢支座在竖向平面可转动的性能，将钢绞线一端固定在斜腿及0号块上，另一端锚固于桥台或岩面内。

先通过牵引索牵引斜腿克服重量偏心转动，待斜腿转过分界点后，利用斜腿自重向下转体，桥台端用多台大吨位可同步控制并能连续放张的液压千斤顶连续放张，斜腿重量由扣索承受，通过扣索的下放，斜腿不断向下转动，期间扣索的索力随转动角度的不同而变化，直到转至设计位置。

斜腿转体示意见图4.1-1。

4.2背索平衡工艺原理将桥台与边跨梁端部用预应力钢束张拉锚固后形成一个临时受力共同体，共同承担中跨单边悬臂梁的结构荷载和所有施工荷载,使悬臂梁施工过程处于稳定的受力状态，确保悬臂梁施工过程安全和最终成桥线型满足设计要求,在中跨合拢后解除背索,恢复桥体设计受力形式。

5. 施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程竖向转体工艺流程图见图5.1-1。

背索平衡单边悬臂梁体施工工艺流程见图5.1-2。

5.2 竖向转体工艺操作要点 5.2.1竖转系统的组成整个竖转系统主要包括：竖转铰、前锚固点、后锚固点、牵引系统、放张系统。

竖转铰：由两个铰钢支座组成，能在纵向平面内转动，后期为桥梁的永久支座，特殊设计； 前锚固点：由上连接器以及精轧钢组成，上连接器通过预埋的精轧钢与转动体（斜腿刚构）相连； 后锚固点：由下连接器以及精轧钢组成，下连接器通过预埋的精轧钢与后锚体（桥台台身或岩体）相连；牵引系统：提供竖转的初始动力，手拉葫芦、钢滑轮、电子称以及钢丝绳； 放张系统：包括上下支架、液压千斤顶、液压泵、主控制台以及钢铰线束。

为保证转体的安全，还增加了缆风以及副顶装置。

5.2.2转体前准备工作边跨军用墩和军用梁应预先搭好，将桥台与斜腿之间顶死防止斜腿向桥台一侧倾倒，斜腿底部铰支座预先锁住，并预埋钢板将斜腿与基础固结。

为了满足墩身施工后的转体需要，在墩身施工时应先预埋缆风连接件、转体拉索连接件、精扎螺纹钢等。

扣索(3束 共93根)桥 台桥台下连接器重心斜腿上连接器零号块转体前斜腿斜腿中线 斜腿基础斜腿基转体后300t 千斤顶(2个)零号块牵引索(2根)铰支座1、上、下连接器的安装、固定转体的拉索锚固点分别在桥台和斜腿的实体段，在桥台及斜腿施工时，在桥台及斜腿内预埋规格相同的精轧螺纹钢筋，分3组，每组承担一束拉索的拉力。

计算每组螺纹钢筋的极限抗拉能力，再检算安全系数，使之符合设计要求。

精轧螺纹钢筋后部设置螺母及锚垫板，精轧螺纹钢筋前端伸出混凝土外与上下连接器固定，为保证转体过程中，各施工阶段受力符合理论计算情况，故要保证精轧钢、连接器位置安装的精确性。

连接器位置根据设计图纸，精确计算竖立时标高、里程及角度。

斜腿预埋精轧螺纹钢示意见图5.2.2-1。

精轧螺纹钢筋受拉后，其伸长带动周围混凝土产生拉应变，为减小此种效应对结构表面混凝土的破坏，预埋螺纹钢筋的外端1.5m 长度范围内采取套管与混凝土隔离。

连接器与精轧钢通过高强螺母固定在混凝土表面，为保证每根精轧螺纹钢筋受力均匀，转体前用扭力器对每个高强螺母预紧到60KN 。

2、拆除沟侧军用墩，加固边跨军用梁靠沟侧军用墩影响斜腿的转动，转体前必须先拆除。

斜腿及0号块的重心位置在斜腿轴线靠近桥台侧，为防止斜腿底部约束去掉后整个结构向后倾倒，斜腿模板拆除后将斜腿及0号块与军用梁之间空隙、军用梁与桥台混凝土之间的空隙全部支撑紧密。

3、张拉桥台内锚固索为满足基底承载力要求，桥台需要利用锚索提供给一个预紧力。

在桥台施工时，已经在左右线台后用全自动坑道式液压钻机分别钻了锚索孔，用钢绞线将桥台与山体固定，转体前将每束钢绞线长拉到设计拉力。

4、搭设作业平台，安装千斤顶支架、千斤顶转体采用3台600吨的液压千斤顶共同作用，制作千斤顶支架，与连接器用φ150mm的销栓相连，材质均为Q345B。

搭设作业平台，并用手拉葫芦将上下支架调整在一个轴向上，然后安装千斤顶，接好液压泵，连接到自动控制台，调试完毕后进行扣索安装。

放张千斤顶主要组成部件：液压千斤顶3台、主夹持器一个、两个副夹持器、液压泵、主控制台、监控传感器、一台笔记本电脑。

5、扣索安装每个斜腿3套千斤顶，每个顶设31根的钢绞线作放张的扣索，一共93根（为防止放张过程中因为钢绞线本身扭转，引起位移误差，钢绞线必须保证左旋、右旋各一半）。

穿束采用单数单穿，从下支架向上支架方向穿，且每根编号，以免搅在一起。

为保证每根扣索受力一致，全部穿完后，用27吨的单个穿心顶将扣索逐根预紧到同等力量大小。

扣索后锚固点如图5.2.2-2。

6、安装提供初转动力的牵引设施转体前，整个结构物的重心位置在斜腿轴线靠近桥台侧，需提供近30吨的牵引力将结构物重心位置牵引过轴线位置。

7、安装副顶转体过程中，整体结构物重心由靠后慢慢移动到靠前位置，为防止在过分界点位置时发生突然栽头（钢绞线因自重有一定的下挠，内力突然增大下挠减小），产生冲击荷载无法估算，可能发生意外，因此在斜腿底部安装两台300吨的千斤顶作支撑，防止栽头现象的发生，并同时可以监控斜腿竖转时左右侧是否平衡。

转体前用气割将固结斜腿与基础的工字钢割断，安装好副顶，副顶将斜腿底部顶紧。

8、测量人员在箱梁顶面埋设轴线、标高观测点，监测人员对连接器、地锚、支座原始位置作标记，并最后检查转体结构物与支架、军用梁是否完全无关联。

5.2.3转体转体前首先完成斜腿转体过程中的理论计算，进行转体前的设备安装及其调试，对扣索进行预张拉，解除斜腿铰支座的约束，并割除斜腿底部和基础里预埋的工字钢。

转体前与转体后见图5.2.3。

1、组织分工为确保转体施工有序进行，统一协调指挥，特成立8个小组：指挥组、牵引组、连续放张组、副顶作业组、精确定位组、转体角度观测组、监控组、后勤保障组。

指挥组：由主管领导和专家组组成，负责发号命令，统一指挥协调其他各小组，并随时处理发生的问题。

牵引组：负责转体启动时动力牵引，要求两台葫芦同步进行。

连续放张组：负责连续张拉千斤顶的放张及放悬挂支架倒链的工作，要求锚具夹片不得滑丝，3台主顶同步，误差不得超过5mm，并根据放张的进度随时调整支架的轴线位置，确保钢绞线轴向受力。

并负责记录钢绞线内力变化情况。

精确定位组：根据0#段顶板预埋点，对转体过程全程跟踪测量，要求做好记录，随时向总指挥提供相关数据。

转体角度观测组：观测斜腿转体角度及同步性，并要求转到30度时向总指挥及时报告。

监控组：负责桥台位移、连接器变形、地锚变形监控以及箱梁中线及标高控制。

后勤保障组：负责314省道交通管制、电力保障及其他有关后勤服务。

副顶作业组：负责副顶作业，记录有关数据，听从总指挥及连续放张的指挥，及时向总指挥提供相关数据。

2、分界点前牵引斜腿竖向放置时斜腿重心位于斜腿轴线偏桥台侧，在转体过程中，重心过轴线时对斜腿铰支座的力矩要经历一次转换，将斜腿竖直时其轴线作为分界点，斜腿转体分为两个过程，即分界点前和分界点后。

分界点前必须依靠牵引索才能转动，分界点后理论上不再需要牵引索内力即可转体。

斜腿竖转开始时先通过牵引索克服斜腿重量偏心，待斜腿向上转至重心与转轴成垂线(转体0.5度)时，牵引索索力变为0后斜腿开始向下转动，牵引索退出工作但不拆除，直至转体重心下降到一定位置，以防止转体结构反弹。

施工时采用的方法为在斜腿对岸设置两个15吨的手拉葫芦，在斜腿的实心段设置钢索拉孔，并安装动滑轮，这样两台手拉葫芦的最大牵引力可达到60吨，手拉葫芦与钢索连接处设置20吨量程的电子称，以便保证牵引过程中两台手拉葫芦的牵引力保持同步。

3、扣索放张放张主要由放张千斤顶完成，放张千斤顶主要组成部件：液压千斤顶3台、主夹持器一个、两个副夹持器、液压泵、主控制台、监控传感器。

千斤顶放张过程：副夹持器打开----主夹持器索紧----千斤顶供油出顶----副夹持器索紧----主夹持器打开----千斤顶回油退缸----主夹持器索紧，即完成一次放张，以后如此循环完成放张。

最大一次可以放张200mm。

放张时千斤顶上的传感器可以将千斤顶压力大小、出退顶行程传到控制台，主控制台根据数据调整出顶速度，保证3台顶同步，最大误差在5mm以内。

控制要点：放张扣索最初按５cm一级放张，牵引力始终保持40吨，随时观测两个副顶的油压变化情况，扣索放张8次，重心靠前，不用牵引，放长17次，转体角度达到３度，撤去副顶，主顶连续放张到设计位置。

4、转体过程控制1）牵引组开始牵引，将单根拉力拉到十吨，主顶小组放张第一个5cm；副顶作业组关注副顶的油压，牵引组观察牵引力情况，向指挥组报告。

2）副顶组油缸回油完毕，然后重新顶起，牵引组继续牵引到十吨，主顶组放张第二个5cm；副顶作业组关注副顶油压；角度观测组观测角度变化，角度变化微小暂时无法观测到；牵引组观测牵引力情况。

3）副顶组油缸回油完毕，然后重新顶起，牵引组继续牵引到十吨，主顶组放张第三个5cm；副顶作业组关注副顶油压，牵引组观察牵引力情况，角度观测组观测角度变化。