T刚构转体桥钢球铰施工控制技术
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【摘要】钢球铰是桥梁转体施工的关键结构之一。本文以宁夏第一座转体桥――中宁石碱路上跨包兰铁路立交桥T型刚构转体桥为背景，主要阐述了钢球铰的制作安装精度控制、钢球铰的施工工艺流程以及施工中要注意的问题。为今后同类桥梁施工提供借鉴。
【关键词】T刚构；钢球铰；精度控制
1、工程概况
中宁石碱路上跨包兰铁路立交桥，主跨为2×55m T型刚构桥，跨越既有包兰铁路，交角为78.4°，施工时为了不影响铁路线的正常运营，采用平面转体的方法施工，转体到位后再进行合拢段施工。转体总重量7400t，转体角度81.0°，转体所用球铰对应球体直径为3700mm，环形滑道设计半径为3400mm，上转盘直径为7300mm，转体牵引索预埋在转台内，采用P型锚具预埋锚固，17-15.2钢绞线作为转体施工的牵引索。
2、钢球铰制作安装精度
钢球铰是转体施工的核心结构，要求很高的制造及安装精度，必须精心制作及安装，承载能力应达到7400t。钢球铰分为上球铰、下球铰和中心销轴三部分。上球铰为凸形球面， 通过圆锥台同上部的牵转盘连接，上转盘就位于牵转盘上；下球铰为凹形球面，固定于下转盘顶。上、下球铰均为钢板压制而成的40mm厚球面， 背部设置加强肋条，下球铰上镶嵌聚四氟乙烯片，上下球铰间填充黄油。【1】
2 .1 制造精度要求
（1） 上球铰的滑动球面应光滑 ， 其平面光洁度应不小于；
（2） 务必使上、下球铰形心轴、球铰转动轴重合；
（3） 球铰正面高程误差不大于1mm；
（4）下球铰镶嵌的滑板顶面务必位于同一球面上，其误差不大于1mm；
（5） 球铰球面的水平截面应当为圆形， 其椭圆度不大于1.5mm；
（6）钢管中心轴线垂直与球铰球面截面圆平面， 倾斜度不超过3%。
2.2 球铰安装精度控制
（1） 确保球铰表面平整、不变形和椭圆度；
（2） 球铰范围内混凝土振捣务必密实；
（3） 预防混凝土浆或其他杂物进入球铰摩擦面；
（4） 下球铰安装顶口务必水平，其顶面相对高差不大于1mm；
（5） 球铰转动中心务必位于设计位置，其误差：顺桥向±1mm；横桥向±1.5mm。
3、下承台施工及下球铰、滑道安装
中宁石碱公路转体桥下承台总厚度为3.2m，其中顶部预1.6m安装下球铰及滑道，具体施工工艺如下所述：
3 .1 第一次浇筑及定位件预埋
（1） 承台基坑开挖。由于主墩靠近既有铁路线， 采用双头直径70cm高压旋喷桩作为止水帷幕，采用直径1.25m防护桩对基坑进行防护。
（2） 承台基坑开挖到位后，依次进行破除桩头、基底整平、封底混凝土垫层浇筑、钢筋绑扎及预埋连接筋、模板安装等施工。
（3） 安装球铰预留槽圆形模板，绑扎安装下转盘上层钢筋，加固下转盘模板，定位安装千斤顶反力座预埋筋，牵引反力座钢筋绑扎连接，预埋上下转盘连接筋。复测钢筋、模板位置，浇筑第一次混凝土。
（4） 承台模板采用钢模板，混凝土用一台60 / h拌和站拌和， 两辆10罐车运输，汽车泵泵送混凝土入模， 分层浇筑厚度控制在30 cm左右，选用50式插入式振动棒振捣。
3 .2 第二次混凝土浇筑及滑道安装
（1） 浇筑完第一次混凝土后，在滑道位置安装滑道定位支架，80套M20定位螺栓。滑道、定位螺栓安装达到设计要求后， 再焊接于承台主筋上， 确保在混凝土浇筑过程中钢支架和定位螺栓不发生位移。
（2） 滑道半径3.4m ，宽1.1m，滑道由24mm厚镀铬钢板及3mm 厚的不锈钢板组成，聚四氟乙烯通过环氧树胶粘贴于不锈钢板上，不锈钢板镶嵌于环形滑道槽内的钢板上，利用已预埋的定位螺栓来精确定位滑道，并利用调节螺栓调整滑道顶面高程及平整度，使其误差控制在±1mm以内。
3 .3 下球铰安装及铰下混凝土浇筑
3 .3 .1 下球铰定位钢架安装
下球铰定位骨架安装后，测量精确符合设计要求后，焊接于主筋上，使得钢骨架在混凝土浇筑过程中不变形移动。【2】
3 .3 .2 下球铰安装及铰下混凝土浇筑
（1） 利用已定位好的钢骨架，安装定位下球铰。用徕卡全站仪测量下球铰中线偏位（允许误差±1mm），精确定位并固定球铰中心轴的预埋套筒，以便于中心轴转动。
（2） 用徕卡电子水准仪（精度为0.3mm）调整下球铰及滑道顶面高程（允许误差±0.5mm）， 盖住中心销轴套筒口；检查下钢球铰安装精度符合要求后，方可灌筑铰下混凝土。
（3） 下球铰定位混凝土采用C 50微膨胀混凝土， 振动棒从钢球铰四周边缘往里斜插振捣，并用30式小振动棒插入振捣，排出气泡， 待混凝土溢出孔后封堵振捣孔。
（4） 混凝土终凝后， 清洗下球铰顶面，球铰表面及滑动片孔内不得有杂物。
4、上转盘施工
4 .1 上钢球铰安装
（1）在中心销轴套筒中放入黄油，然后将Φ260mm中心销轴放到预埋套筒中， 安装时要保证中心销轴竖直度，并且与周围间隙一致。
（2）在下球铰球面上按照由内到外顺序将滑动片安放在相应的镶嵌孔内。聚四氟乙烯滑块总厚18mm，安装后外露8mm，为了使黄油面与聚四氟乙烯滑块面相平便于球铰转动，用黄油、聚四氟乙烯粉填满滑块之间的间隙（事先在桶内把黄油和四氟粉搅拌均匀）。
（3）将上球铰的两段销轴套管接好，用螺栓固定牢固，确保上球铰干净， 在球面上抹涂一层黄油聚四氟乙烯粉， 然后将上球铰对准中心销轴轻落至下钢球铰上。就位后转动上球铰3周进行磨合，将上下球铰间隙挤出多于的黄油清理干净。并将上、下球铰边缘的缝隙封闭严实，防止后续工序施工水或灰尘进入球铰内。
4 .2 砂筒、撑脚安装
上球铰安装就位后，进行上转盘第一层混凝土的底模、侧模（Φ460×66.1cm）安装及钢筋绑扎。上转盘钢筋安装前定位安装8组双圆柱型撑脚及砂筒， 撑脚内填充C50微膨胀混凝土，撑脚底面距滑道顶面20mm，并用钢楔子稳固（作为转体结构与滑道的间隙）。砂筒事先要在科研所采用1000吨压力机压到设计吨位和高度，预压完成后持荷5分钟，将上下砂筒临时固定。【3】
4 .3 转台钢筋绑扎、牵引索预埋
安装转台（Φ850×80cm）底模、侧模 ，绑扎转台内钢筋转台内预埋转体牵引索和注浆管道， 牵引索预埋端选用P型锚具，同一对牵引索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索埋入转盘的长度大于300cm。然后进行转台的混凝土浇筑。
4 .4 上转盘混凝土浇筑
上转盘浇筑前需要铺设底模及转台凿毛，转盘钢筋绑扎，限位装置和临时锁定装置安装，预埋墩身钢筋。把上转盘剩余部分混凝土浇筑完。浇筑顺序从边缘到中心，平面分层浇筑高度控制在30厘米左右，严格控制混凝土的浇筑过程，避免振动棒触及定位钢筋骨架和预埋件。
结束语
钢球铰是转体施工的关键结构之一。它既承受全桥的重量，又是全桥转体的转动中心。钢球铰的精确安装决定着桥体能否顺利转体，显得球铰的制作和安装精度尤为重要。本桥的钢球铰设计和施工符合要求，于2014年12月19日成功转体。
参考文献
[1]潘金华，刘博.球铰的预制及安装[J]. 铁道标准设计.1998（09）.
[2]胡美玲，陈国梁.转体桥梁转动体系精度控制[J]. 科技创新导报. 2009（32）.
[3]乔明.三岔口特大桥转体桥转盘球铰施工技术[J]. 中国铁路. 2010（6）.