T型剛構(gòu)大型懸臂箱梁轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸精度控制

薛莉莉

摘要：在日趨發(fā)展的工程施工技術(shù)中，工程施工與人類(lèi)生活環(huán)境、人文自然環(huán)境的融合，是工程施工技術(shù)逐漸成熟的過(guò)程，T型剛構(gòu)大型懸臂箱梁轉(zhuǎn)體橋解決了工程施工對(duì)既有交通，既有人文景觀等的影響，是現(xiàn)在跨既有交通、既有人文景觀的主流施工技術(shù)，其技術(shù)要求較高，其中轉(zhuǎn)體球鉸精度控制是橋梁轉(zhuǎn)體成功重要控制要素之一，以張?zhí)畦F路大令公跨京哈鐵路轉(zhuǎn)體梁成功轉(zhuǎn)體為背景，詳細(xì)介紹T型剛構(gòu)大型懸臂箱梁。

關(guān)鍵詞：T型剛構(gòu);球鉸;制作;運(yùn)輸;安裝;精度控制

1 工程概況

張?zhí)畦F路大令公跨京哈鐵路特大橋主跨轉(zhuǎn)體梁采用（64+64）米預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)上跨京哈鐵路，轉(zhuǎn)體總重量11200t，轉(zhuǎn)體角度55度，為張?zhí)畦F路“十隧四橋”重點(diǎn)控制性工程之一。承擔(dān)轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)動(dòng)體系由上、下轉(zhuǎn)盤(pán)、球鉸、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中的球鉸是轉(zhuǎn)體的關(guān)鍵部位，在轉(zhuǎn)體過(guò)程中支撐轉(zhuǎn)體重量，是整個(gè)平衡轉(zhuǎn)體的支撐中心和轉(zhuǎn)動(dòng)中心。嚴(yán)格控制球鉸制作、運(yùn)輸、安裝及施工精度是轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)正常工作的重要環(huán)節(jié)。

2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)工作原理及轉(zhuǎn)體系統(tǒng)精度要求

2.1轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的工作原理

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的工作原理是T型剛構(gòu)大型懸臂箱梁在一個(gè)方向進(jìn)行現(xiàn)澆后，通過(guò)承臺(tái)上球鉸克服摩擦力進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后進(jìn)行合攏。轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)前即箱梁施工期間，轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)鎖定，球鉸及臨時(shí)砂箱共同受力，待T型鋼構(gòu)箱梁及橋面系施工完畢以后，解除轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)鎖定，脫空砂箱，轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸全部受全部力，牽引上轉(zhuǎn)盤(pán)，克服球鉸間摩擦力，轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，進(jìn)行轉(zhuǎn)體。

2.2轉(zhuǎn)體系統(tǒng)精度要求

轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中上、下球鉸是系統(tǒng)的核心，是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其制作、運(yùn)輸、安裝及施工等每一工序精度要求高，嚴(yán)格控制每一工序的精度，是轉(zhuǎn)體成功的關(guān)鍵。

2.2.1球鉸制造精度

（1）球面光潔度不小于▽3;（2）球面各處的曲率相等，其曲率半徑之差不大于2mm，±0.5mm;（3）球鉸邊緣各點(diǎn)的高差≯1mm;（4）水平截面橢圓度不大于1.5mm;（5）上下球鉸形心軸、球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心務(wù)必重合，其誤差不大于0.2mm;

2.2.2球鉸安裝精度

（1）球鉸安裝頂口務(wù)必水平，其頂面任意兩點(diǎn)誤差不大于1mm;（2）球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)中心務(wù)必位于設(shè)計(jì)位置，其誤差：順橋向±1mm;±1.5mm。

3 球鉸型鋼骨架及球鉸的制作

轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸包括上球鉸、下球鉸、下球鉸支撐骨架及球鉸間四氟板組成裝配圖，其制作由中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所制造完成。

3.1上下球鉸制作及驗(yàn)收

上、下球鉸均采用Q235A鋼板工廠焊接而成，上球鉸重8.43t，下球鉸重3.75t，上下 球鉸定位鋼銷(xiāo)采用Q345A鋼材精銑而成，重0.43t。

上下球鉸球面為轉(zhuǎn)動(dòng)接觸面，精度要求高，用整塊鋼板數(shù)控精車(chē)、精銑，下球鉸有鑲嵌四氟板凹槽及混凝土振搗孔，上下球鉸務(wù)必用數(shù)控銑床進(jìn)行加工，銑床加工精度表面粗糙度為Ra6.3～Ra1.6，即光潔度▽4-▽6，球面表面微見(jiàn)加工痕跡，符合設(shè)計(jì)要求。

鋼構(gòu)件采用等強(qiáng)焊接，對(duì)每一條焊縫進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)分別進(jìn)行外觀檢查和無(wú)損探傷。外觀檢查用20倍放大鏡進(jìn)行輔助檢查，無(wú)損檢查采用超聲波探傷方法，檢查合格記錄在案。

其他各項(xiàng)檢查委托第三方進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)檢查，出具檢查報(bào)告。

3.2、下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架及球鉸運(yùn)輸骨架加工

3.2.1下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架加工及檢查

下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架是下球鉸安裝定位、固定支架，采用Q235A角鋼焊接而成，重0.41t。

型鋼骨架重量較高，嚴(yán)格控制型鋼骨架安裝后頂面相對(duì)高差，安裝相對(duì)高差控制在4mm以內(nèi)，根據(jù)模型試驗(yàn)，對(duì)型鋼骨架底部進(jìn)行改進(jìn)，在骨架四個(gè)底部腳腿處加焊調(diào)平螺栓，以利于在安裝過(guò)程中進(jìn)行調(diào)平定位。

型鋼骨架各零件采用連續(xù)角焊連接，焊接完成后，檢查骨架外形尺寸，對(duì)骨架上部連接8個(gè)球鉸螺栓孔位進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)相對(duì)位置和水平度進(jìn)行檢查，以滿足球鉸正確安裝在骨架上。

3.2.2下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架加工及檢查

上下球鉸在工廠制作完畢后，設(shè)計(jì)加工定型運(yùn)輸裝置，定型運(yùn)輸裝置要有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免球鉸在運(yùn)輸過(guò)程中加工精度的變形。

運(yùn)輸裝置分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為球鉸運(yùn)輸?shù)鬃Ъ?，另一個(gè)部分為外部保護(hù)骨架。

球鉸運(yùn)輸?shù)鬃Ъ懿捎玫韧c設(shè)計(jì)型鋼骨架，對(duì)型鋼骨架進(jìn)行改裝，下型鋼骨架下部加裝彈簧減震裝置，減震裝置行程不可太長(zhǎng)，行程設(shè)計(jì)在3cm。

外部保護(hù)支架采用角鋼焊接，其強(qiáng)度滿足球鉸側(cè)傾后受力要求，保護(hù)支架與卡車(chē)進(jìn)行機(jī)械連接。

4球鉸裝置安裝及施工

4.1下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架安裝及固定

轉(zhuǎn)動(dòng)體系下球鉸安裝在下承臺(tái)上，球鉸中心3.3m處為滑道中心，滑道寬1.1m，滑道兩側(cè)1.1m各設(shè)置8組千斤頂反力支座。為保證球鉸和滑道的安裝精度，下承臺(tái)的澆筑分層完成，根據(jù)球鉸骨架結(jié)構(gòu)高度，第一層澆筑至球鉸骨架底標(biāo)高，嚴(yán)格控制此層標(biāo)高，其決定骨架安裝精度，第二層澆筑固定球鉸骨架，安裝定位球鉸和滑道后，澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

進(jìn)行承臺(tái)底部鋼筋和豎向鋼筋綁扎，進(jìn)行高程測(cè)量，在模板上標(biāo)記底層混凝土澆筑高程，嚴(yán)格控制骨架安裝位置混凝土高程，采用預(yù)埋鋼筋高程點(diǎn)控制，澆筑第一層混凝土，在第一層混凝土頂面滑道和球鉸骨架安裝位置預(yù)埋固定角鋼。

待第一層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)75%后，安裝型鋼骨架，在混凝土面上放出轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)，利用25t吊車(chē)，吊裝滑道和球鉸骨架，吊裝骨架時(shí)采用專(zhuān)用焊接起吊架起吊，吊裝要穩(wěn)慢，不得碰撞骨架，先調(diào)中心位置，對(duì)球鉸骨架四邊進(jìn)行分中，使其中心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)重合，然后采用加裝調(diào)平螺栓調(diào)整標(biāo)高，固定骨架。

用徠卡TS30全站儀在第一層澆筑完畢混凝土頂面定位骨架縱、橫向軸線，用墨線標(biāo)記，以骨架頂面球鉸螺栓孔位為依據(jù)，對(duì)骨架進(jìn)行分中，用墨線在骨架上標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記線吊裝放置骨架，用全站儀放出轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)，對(duì)放置骨架中心點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)重合時(shí)，進(jìn)行水平固定，水平固定采用前后左右支撐拉桿固定。

采用天寶Dini03精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行骨架頂面高程控制，安裝骨架前對(duì)第一次澆筑混凝土頂面測(cè)量，如高差太大采用打磨方式進(jìn)行消除高差，現(xiàn)進(jìn)行中心位置調(diào)整，再進(jìn)行水平調(diào)整，經(jīng)多次調(diào)整，嚴(yán)格控制骨架頂面高差，特別是球鉸安裝調(diào)位螺栓孔位置頂面高差。保險(xiǎn)撐腳環(huán)形滑道為備用保險(xiǎn)滑道，其安裝精度同樣重要，滑道骨架安裝同球鉸骨架安裝，安裝滑道鋼板，安裝后進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量滑道任意兩點(diǎn)高差，相對(duì)高差為1mm，采用水平儀測(cè)定局部平整度，局部平整度為0.2mm。

復(fù)核球鉸和滑道骨架安裝精度達(dá)到要求后，立即對(duì)骨架進(jìn)行固定，采用機(jī)械連接和焊接的方式，將骨架固定在預(yù)埋角鋼上，并加設(shè)頂部支撐，綁扎鋼筋，進(jìn)行第二層混凝土澆筑，混凝土澆筑過(guò)程中，對(duì)外露骨架纏繞塑料布的方式進(jìn)行保護(hù)，避免混凝土污染。第二次澆筑混凝土起到固定球鉸和滑道骨架作用。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后方可進(jìn)行下球鉸安裝。

4.2下球鉸安裝

對(duì)下轉(zhuǎn)盤(pán)型鋼骨架安裝精度進(jìn)行復(fù)核，檢查型鋼骨架在第二次澆筑混凝土后有無(wú)高程和位置變化，經(jīng)測(cè)量，無(wú)變化。

球鉸安裝的安裝調(diào)平分為對(duì)中、調(diào)平，再對(duì)中，再調(diào)平幾個(gè)步驟。吊裝球鉸將其放置在骨架上，吊車(chē)鋼絲繩不全部脫力，使球鉸調(diào)位螺栓孔對(duì)準(zhǔn)骨架調(diào)位螺栓孔，安裝調(diào)位螺栓，進(jìn)行初步調(diào)整，球鉸中心和水平進(jìn)行粗調(diào)完畢后，吊車(chē)鋼絲繩取下。

在球鉸上標(biāo)記球鉸中心以定位安裝中心，標(biāo)記縱橫向軸線進(jìn)行采用徠卡TS30全站儀復(fù)核，水平調(diào)整采用水平導(dǎo)倒鏈和水平千斤頂進(jìn)行多向調(diào)整。球鉸安裝中心測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

球鉸安裝中心誤差符合設(shè)計(jì)允許誤差要求。

在球鉸頂面沿著縱向軸線分左右兩個(gè)半圓，沿著順時(shí)針?lè)较蚓鶆驑?biāo)記4個(gè)測(cè)點(diǎn)，分部編號(hào)左1、左2、左3、左4、右1、右2、右3、右4，采用天寶Dini03精密水準(zhǔn)儀對(duì)角進(jìn)行高程測(cè)量，采用豎向千斤頂輔助調(diào)整限位螺栓，進(jìn)行精平球鉸安裝，測(cè)量反復(fù)調(diào)整，使球鉸頂面高程偏差小于目標(biāo)值。球鉸安裝高程測(cè)量結(jié)果。

4.3上球鉸的安裝

采用專(zhuān)用吊裝支架，吊裝上球鉸，對(duì)上球鉸頂面用抹布進(jìn)行清理，并用橡膠鏟均勻涂抹一層黃油四氟粉，涂抹厚度厚度控制在2mm，在中心轉(zhuǎn)動(dòng)孔周?chē)M(jìn)行黃油四氟粉的涂抹，安裝后，將多余黃油四氟粉清除，用倒鏈進(jìn)行調(diào)整上球鉸，使上球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)孔與轉(zhuǎn)動(dòng)中心鋼銷(xiāo)間隙均勻不密貼，上下球鉸間黃油縫隙一致，調(diào)整后進(jìn)行固定。

4.4混凝土上轉(zhuǎn)盤(pán)施工

上轉(zhuǎn)盤(pán)撐腳安裝好后，立模，綁扎鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力筋及管道，預(yù)埋轉(zhuǎn)體牽引索，澆筑混凝土。

5結(jié)束語(yǔ)

張?zhí)畦F路大令公跨京哈鐵路轉(zhuǎn)體裝置的制作、運(yùn)輸、安裝及施工技術(shù)總結(jié)了轉(zhuǎn)體系統(tǒng)精度控制要點(diǎn)，得到了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為T(mén)型剛構(gòu)大型懸臂箱梁轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸精度控制積累了經(jīng)驗(yàn)。

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（作者單位：中鐵二十三局集團(tuán)第六工程有限公司）