转体桥转盘改进与施工技术

2022-09-11

1 工程概况

贵州崇遵高速公路楚米Ⅰ号大桥主跨为2×55mT型刚构, 转体部分为跨越川黔电气化铁路而设;引桥为30m跨T梁, 跨越溱溪河及原210国道。全桥位于平曲线半径为右偏464.89m和388.6m左偏的“S”型曲线上, 线路纵坡3.9%, 转体结构与线路方向夹角约45°。

2 转盘设计与改进

转体的关键技术在于结构的走板, 走板的设计与选型是转体工程的一个关键环节。传统的走板有四氟板式和千岛走板两种形式, 原设计转盘走板形式为千岛走板, 即在每座转体转盘的上盘钢板 (直径2.76m) 盘面上均布3527颗四氟蘑菇头。四氟蘑菇头直径2.8cm, 净高2.077cm, 上部尺寸与钢板钻孔同直径, 下部大于钻孔直径5mm, 盘内嵌入孔深1.577cm。

设计转盘一般构造图见图1, 上盘四氟蘑菇头图详见图2。

经多次论证, 决定对该桥原设计的走板形式和构造进行设计改进, 选用改进型四氟板式走板设计。传统的四氟板走板设计是将四氟板在上、下盘面之间以及下环道不锈钢板上设置, 上环道或上盘撑脚直接压在四氟板上。转动时, 四氟板与不锈钢板磨阻力小于四氟板与普通钢板表面的磨阻力, 因而在四氟板与不锈钢板间滑动。但四氟板与上盘面仅靠较大的磨阻力联结, 不太可靠, 常常会有滑出环道的风险。因此, 本文提出了新型改进型四氟板式走板, 进一步改善其性能。

2.1 选用改进型四氟板式走板设计的原因

改进设计主要原因如下几个方面。

(1) 四氟蘑菇头的数量多, 不易安装, 而且安装精度、安装质量不易保证。 (2) 上盘转盘厚仅30mm, 如此多的嵌入孔必然影响转盘的承载能力;且加工转盘厂家在嵌入孔太多的情况下, 转盘的平整度难以保证。 (3) 由于四氟蘑菇头安装于上转盘, 而且数量多, 安装上盘过程中, 四氟蘑菇头的固定有困难, 施工难度较大。 (4) 原设计采用“蘑菇头”结构受力存在一定程度的缺陷。因车床加工上盘的嵌入孔数量多, 工装误差大, 因此极难保证转盘的承载力及摩擦件的安装精度和平整度, 极有可能在转体过程中对部分“蘑菇头”造成剪切破坏, 整体受力不均, 增大整个结构摩擦阻力。

2.2 技术改进原则

(1) 确保四氟蘑菇头的承载力不低于设计要求。 (2) 确保四氟蘑菇头的摩擦系数满足设计要求, 摩擦面积等于或大于原设计。 (3) 施工方便快捷, 便于安装精度控制。

2.3 技术改进方案

(1) 将四氟蘑菇头改为聚四氟复合乙烯夹层滑片的改性材料, 以提高各项指标。

(2) 将四氟蘑菇头的数量减少并优化为大直径改性四氟滑片, 同时将上盘安装设计改为下盘嵌入, 以降低加工和安装难度。

(3) 四氟滑片采用圆柱型, 直径60mm厚度23mm, 嵌入下转盘钢板13mm, 以此增大单个滑片实际承载面积。

(4) 对于新型四氟复合乙烯夹层滑片测试数据如下:实验摩擦因数0.01~0.013, 实际使用检验摩擦因数0.012~0.018, 稳定值为0.012, 其承载力检测≥60MPa, 在高温下检测表明, 这种改性材料各项指标较为稳定。同时经过检测, 在设计荷载 (42600kN) 作用下的一次压缩变形量为0.92mm, 蠕变变形量为0.42mm, 两者合计为1.34mm, 完全能够满足正常使用。

转盘在工厂加工完成后, 经采用脉冲反射法, 利用HS—510数探仪 (灵敏度φ1×6-9dB) 对转盘进行探伤检测, 各项指标优良, 评定加工结果为Ⅰ级。

(5) 增加了转动限位装置。本桥单个转动体重量42600kN, 惯性巨大, 如果没有可靠的限位装置, 转过位置再回位将比较麻烦, 因此在浇筑下盘混凝土时, 设计出型钢限位装置和牵引设备的反力架, 一起预埋在下盘混凝土中, 保证转动体准确就位。

(6) 对上下盘环道结构进行改进。原设计上转盘保险柱和上环道均为钢筋混凝土结构, 考虑到本转体为偏心转动体系, 转动体中心绕着转盘中心定位轴运动, 一旦保险柱和上环道接触, 将产生巨大的挤压力, 导致混凝土结构面破坏, 造成转动困难, 因此, 在施工中, 在上环道保险柱转动范围内加设不锈钢板, 在下环道平衡脚转动范围内加设钢板。

3 转盘安装施工

由于水平转盘面积比较大, 盘下结构构造复杂, 一般情况下, 为充分保证盘下混凝土浇注密实度, 确保转盘均匀承压, 采用预先在盘下预埋压浆管咀, 待盘下混凝土凝固后, 对由于混凝土收缩甚至施工造成的不密实而有可能产生与盘下表面的缝隙进行二次压注水泥浆进行处理。但这种方法不易控制, 处理效果一般, 因此为稳妥起见, 除预先在转盘加工时在下盘面设置混凝土振捣孔和排气孔外, 在转盘安装混凝土浇注时, 现场采用混凝土反压施工措施。

提前在转盘外周围支立直径大于下盘直径约1.5m圆形钢模, 模板高度高于盘面50cm~80cm。转盘盘面用多层塑料布进行封闭, 在形成对盘面的保护同时, 更有利于浇注完毕后对盘面的清理。排气孔预先选用同孔径的塑料管连接盘下, 上口引至计划浇注的反压混凝土以外。在盘下混凝土浇注到接近下盘底面约20cm时, 首先将已经浇注的混凝土充分振捣密实后, 上层混凝土采用单方向整体推进浇注, 浇注层厚控制在50cm左右, 即让混凝土将盘面充分掩埋, 一次浇满盘下混凝土。当混凝土浇注到每个振捣孔位置时, 在水平方向振捣同时, 采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下进行严格捣固密实, 现场观察混凝土不产生下沉, 而且周边排气孔充分有混凝土冒出。由于施工采用缓凝型混凝土进行浇注, 因此, 在将整个反压区内浇注完成后, 再迅速浇注整个盘上反压区内上层混凝土, 直至浇满整个反压区预备高度, 此时观察预留的排气孔仍然冒出浓混凝土, 从而起到对盘下已浇注密实的混凝土的反压作用。待混凝土初凝后, 及时用人工对盘面以上的反压区混凝土进行清除, 拆除排气管道。为防止损伤转盘周边混凝土, 预留盘面以下周边10cm高先不予处理, 待整个盘下混凝土终凝后, 再由人工进行清理凿除。必须注意在清理盘面时, 应加强对盘面的保护, 防止机械损伤而影响其平整度和光洁度。

安装过程中, 采用德国蔡司S0.5型精密水准仪 (精度0.5mm) 进行全过程测量控制, 并在盘下混凝土浇筑前后对转盘进行监测。