一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，所述桥梁包括横跨既有线路的门式墩和沿路长方向置于门式墩上的主梁，所述门式墩包括设置在既有线路两侧的门式墩墩柱和门式墩墩柱上的盖梁，所述门式墩沿路长方向平行间隔设置，其特征在于，所述转体装置包括：主梁下表面沿主梁纵向设置的滑槽和设置在盖梁上表面与滑槽对应的滑道、球铰支座以及能将主梁沿滑道移动的顶推装置。本发明还提供一种利用小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置的施工方法，步骤为施工门式墩墩柱、施工盖梁、放置主梁、主梁横推、主梁转体和拆除设备，不仅能够实现小跨桥梁在转体过程中稳定的进行转体，施工难度小，施工时间短，且不影响既有线路，降低施工总成本。
【专利说明】一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁结构【技术领域】，具体地指一种以小斜交角度上跨高速铁路的小跨桥梁的转体装置及其施工方法。
【背景技术】
[0002]随着我国铁路建设事业的发展，经常出现新建铁路上跨既有线的情况。当线路斜交角度较小时，一般以较大跨度的T构或斜拉桥等形式实现跨越。为了尽可能的减少这些大跨桥梁施工对线路的影响，其施工方法多以转体施工为主。
[0003]目前针对大跨桥梁的转体施工方法日益成熟，在很大程度上解决了跨线桥梁施工的难题。现有的转体施工方法一般为；桥梁下部与桥墩间设置万向球铰，桥梁端部配备转体驱动设备，利用驱动设备以万向球铰为中心进行转体。然而现有的转体施工方法仍具有一定的局限性:现有转体施工桥梁形式主要为大跨度连续梁桥、刚构桥、斜拉桥、拱桥等形式，其桥梁结构本身工程造价高、设计难度大、施工周期长；其二，由于现有转体施工方法均针对大跨度桥梁，桥梁结构本身吨位较大，转体装置的制造与加工工艺复杂，转体施工过程中对结构转动控制精度要求高；其三，现有转体施工方法所针对的桥梁结构多采用单跨跨越线路。为了减小施工对既有线路的影响，转体桥墩的位置需要远离既有线路设置，然而桥墩与既有线相距越远，桥梁结构跨度就越大，这种矛盾在两条线路斜交角度较小时更为明显。为了解决上述问题，研究出一种能针对小跨度、多孔布置的跨线桥梁的转体装置及其施工方法是十分必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要解决上述【背景技术】的不足，提供一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置及其施工方法，使其不仅能够简单、方便地实现小跨桥梁在转体过程中稳定的进行转体，并且不影响既有线路运行，降低施工总成本。
[0005]本发明的技术方案为:一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，所述桥梁包括横跨既有线路的门式墩和沿路长方向置于门式墩上的主梁，所述门式墩包括设置在既有线路两侧的门式墩墩柱和门式墩墩柱上的盖梁，所述门式墩沿路长方向平行间隔设置，其特征在于，所述转体装置包括:设置在主梁下表面沿主梁横向的滑槽和设置在盖梁上表面与滑槽对应的滑道、球铰支座以及能将主梁沿滑道移动的顶推装置，所述滑槽与滑道滑动配合，所述滑道沿盖梁纵向布置，所述滑道直线段与曲线段组成，所述球铰支座设置在主梁端部边缘与其下方的盖梁间。
[0006]优选的，所述滑槽横截面为倒U型，所述滑槽内壁的滑动面装有不锈钢耐磨板。
[0007]进一步的，所述滑道为上表面焊有钢垫块的工字梁，所述钢垫块顶面及侧面粘接聚四氟乙烯耐磨板，所述聚四氟乙烯耐磨板分别与滑槽内壁的不锈钢耐磨板对应。
[0008]优选的，所述顶推装置包括分别设置在主梁前方盖梁上面进行拉伸的卷扬机和主梁后方盖梁上面进行顶推的千斤顶。
[0009]优选的，所述盖梁包括盖梁本体和连接在盖梁本体后方的后背梁，所述门式墩墩柱外侧设有临时墩柱，所述临时墩柱与既有线路两侧的门式墩墩柱在一条直线上，所述后背梁支撑在临时墩柱上。
[0010]进一步的，所述滑道的直线段设置在后背梁上，所述滑道的曲线段设置在盖梁本体上。
[0011]本发明还提供一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0012]I)施工门式墩墩柱
[0013]在既有线路两侧施工门式墩墩柱，在门式墩墩柱外侧架设临时墩柱,所述临时墩柱与既有线路两侧的门式墩墩柱在同一直线上；
[0014]2)施工盖梁
[0015]在既有线路一侧的门式墩墩柱及临时墩柱上使用顶推法施工盖梁，所述盖梁包括后背梁和盖梁本体，所述后背梁架设在临时墩柱上，所述门式墩墩柱与盖梁组成门式墩，所述门式墩沿路长方向平行间隔设置；
[0016]3)放置主梁
[0017]将主梁移至盖梁上，沿路长方向放置，在主梁下表面安装沿主梁横向布置的滑槽，沿盖梁纵向上表面安装与滑槽对应的滑道，所述滑道由相连接的直线段与曲线段组成，在盖梁端部安装能将主梁沿滑道移动的顶推装置；
[0018]4)主梁横推
[0019]利用顶推装置将主梁沿滑道直线段进行横向顶推；
[0020]5)主梁转体
[0021]待主梁一端部到达滑道直线段末端后，将位于主梁端部下方的盖梁上的滑道拆除，并在主梁端部下方盖梁与主梁端部下方之间设置球铰支座；利用顶推装置使主梁绕球铰支座沿其余盖梁的滑道曲线段滑动；
[0022]6)拆除设备
[0023]待主梁转体至设计位置后，拆除滑道、滑槽、球铰支座及后背梁，安装永久支座，将主梁落于永久支座上。
[0024]优选的，所述盖梁上直线段与曲线段连接处设有临时限位块，所述盖梁上曲线段末端设有限位块。
[0025]优选的，步骤2)中各门式墩的后背梁间搭设沿路长方向的支架。
[0026]优选的，所述主梁为在支架上分段拼装成整体的钢箱梁或在支架上现浇完成的混凝土箱梁
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]1.小跨桥梁结构自重轻，直接在门式墩盖梁上进行横推和转体，无需复杂的大吨位转体顶推设备，施工难度小。
[0029]2.主梁可采用钢箱梁或混凝土箱梁，钢梁拼装或砼梁浇注施工在线路侧面的临时支架上完成后，再通过横推和转体等方式移送至设计位置，施工过程中无需封闭既有线路，整个过程对既有高铁线路运营影响较小。
[0030]3.成本低廉，大大增加了跨高速铁路桥梁的建设效率；同时不影响既有线路的运营，具有较为广阔的应用前景和较大的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为门式墩施工示意图；
[0032]图2为门式墩结构示意图；
[0033]图3为既有线路示意图；
[0034]图4为主梁放置示意图
[0035]图5为主梁横推示意图
[0036]图6为主梁转体示意图
[0037]图7是滑槽与滑道结构示意图。
[0038]其中:1.门式墩2.主梁3.门式墩墩柱4.盖梁5.滑槽6.滑道7.球铰支座8.卷扬机9.千斤顶10.临时墩柱11.既有线路12.后背梁13.盖梁本体14.导梁15.工字梁16.支架17.顶推设备。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0040]一种小角度上跨高铁的小跨桥梁的转体装置，如图1-2所示，门式墩I包括设置在既有线路11两侧的门式墩墩柱3和门式墩墩柱3上的盖梁4，门式墩I沿路长方向平行间隔设置，路长方向即为既有线路11长度方向，主梁2沿路长方向置于盖梁4上。盖梁4包括盖梁本体13和连接在盖梁本体13后方的后背梁12，门式墩墩柱3外侧设有临时墩柱10，临时墩柱10与既有线路11两侧的门式墩墩柱3在一条直线上，后背梁12架设在临时墩柱10上。既有线路11与主梁2设计转体位置如图3所示，主梁2小角度上跨既有线路11，图中斜跨在既有线路11上的虚线即为主梁2设计转体位置。如图4所示，转体装置包括:主梁2下表面沿主梁2横向设置的滑槽5和设置在盖梁4上表面与滑槽5对应的滑道6、球铰支座7以及能将主梁2沿滑道6移动的顶推装置。滑槽5与滑道6滑动配合，滑道6由相连接的直线段与曲线段组成，球铰支座7设置在主梁2端部边缘与其下方的盖梁4间。
[0041]如图7所示，滑槽5横截面为倒U型，滑槽5内壁焊有不锈钢耐磨板。滑道6为上表面焊有钢垫块的工字梁15，钢垫块顶面及侧面粘接聚四氟乙烯耐磨板，聚四氟乙烯耐磨板上涂有黄油。如图2所示，顶推装置为包括分别设置在主梁前方进行拉伸的卷扬机8和主梁后方进行后推的千斤顶9。滑道6的直线段设置在后背梁11上，滑道6的曲线段设置在盖梁本体13上。盖梁4上滑道6直线段与曲线段连接处设有临时限位块，盖梁4上滑道5曲线段末端设有限位块。当主梁2依靠顶推装置沿滑道6直线段滑到与曲线段连接处时，将位于主梁2端部的盖梁4上的滑道6拆除并安装球铰支座7。
[0042]具体转体施工方法包括以下步骤:
[0043]I)施工门式墩墩柱
[0044]如图1所示，在既有线路11两侧施工钢结构门式墩基础、墩柱、柱顶的工作平台等附属设施，形成门式墩墩柱3，在门式墩墩柱3外侧架设临时墩柱10，临时墩柱10与既有线路11两侧的门式墩墩柱3在同一直线上；
[0045]2)施工盖梁
[0046]在门式墩墩柱3与临时墩柱10上安装顶推设备17，并吊装盖梁4。盖梁4包括盖梁本体13和盖梁本体13后面的后背梁12，后背梁12架设在临时墩柱10上，盖梁本体13前面设有导梁14，如图2所示，在既有线路11 一侧的门式墩墩柱3及临时墩柱10上使用顶推设备17多点顶推法顶推盖梁4，盖梁4顶推到位后，拆除各墩柱顶的顶推设备17，拆除导梁14。门式墩墩柱3与盖梁4组成门式墩1，门式墩I沿路长方向平行间隔设置，固结门式墩3和门式墩墩柱I完成门式墩I施工。如图3所示的1#?6#盖梁4，其中最边缘的1#盖梁4仅设置在既有线路11的一侧，在各后背梁12间搭设沿路长方向的支架16，支架16作为施工平台。
[0047]3)放置主梁
[0048]支架16宽度大于主梁2宽度，将主梁2在支架16上拼装完成。主梁2可以为钢结构主梁或预应力钢筋混凝土主梁，钢结构主梁分段吊装至支架16上进行拼装及焊接完成，预应力钢筋混凝土主梁为在支架16上浇筑而成。本发明中主梁2为分段钢箱梁，钢箱梁吊装支架16上进行拼装及焊接完成。如图4所示，将主梁2移至盖梁4上，沿路长方向放置，在主梁2下表面安装沿主梁2纵向且与主梁2垂直的滑槽5，如图7所示，滑槽5横截面为倒U型，但不仅限为U型，也可为V型或梯形，滑槽5内壁焊有不锈钢耐磨板，在盖梁4上表面安装与滑槽5对应的滑道6，滑道6为上表面焊有钢垫块的工字梁15，钢垫块顶面及侧面粘接聚四氟乙烯耐磨板，聚四氟乙烯耐磨板上涂油黄油，滑槽5的不锈钢耐磨板与滑道6顶面的聚四氟乙烯耐磨板密贴。滑道6由相连接的直线段与曲线段组成，其中滑道6的直线段在后背梁12上，曲线段在盖梁本体13上，盖梁4上直线段与曲线段连接处设有临时限位块。在盖梁4端部安装能将主梁2沿滑道6移动的顶推装置，如图2所示，顶推装置为分别设置在盖梁3两端的卷扬机8和千斤顶9，其中卷扬机8在主梁的前方进行拉伸，千斤顶9在主梁2的后方进行横向顶推。
[0049]4)主梁横推
[0050]利用顶推装置将主梁2沿滑道6直线段进行横向顶推；主梁2位置如图4所示。在I?6#盖梁4上对主梁2同时进行同步顶推，其中主梁2前方的卷扬机8对其进行拉伸，主梁2后方的千斤顶9对其进行横向顶推，使主梁2到达如图5所示的位置。由于横向顶推为不可逆过程，在顶推之前需要在如图5所示的滑道6上直线段与曲线段连接处设置临时限位块，防止主梁2越过预定位置，造成端部无法安装球铰支座7。
[0051]5)主梁转体
[0052]主梁2到达图5所示位置后，用竖向千斤顶将主梁2顶升，拆除1#盖梁4上的滑道6，在1#盖梁4前方端部安装球铰支座7。拆除临时限位挡块，同时实施主梁2转体施工。如图6所示，启动各卷扬机8使主梁2绕球铰支座7沿滑道6曲线段滑动，各卷扬机8转速与其盖梁4上对应滑道6到球铰支座7的距离成正比。在滑道6曲线段末端，安装限位块，防止主梁从滑道末端掉落。在转体过程中，需仔细观察，当主梁2底部滑槽5接近端部限位块时，应立即停止各卷扬机8。慢速开启卷扬机8，使主梁2到达设计位置。
[0053]6)拆除设备
[0054]待主梁2转体至设计位置后，拆除滑道6、滑槽5、球铰支座7及后背梁12，安装永久支座，将主梁2落于永久支座上完成施工。
【权利要求】
1.一种小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，所述桥梁包括横跨既有线路(11)的门式墩(I)和沿路长方向置于门式墩(I)上的主梁(2)，所述门式墩(I)包括设置在既有线路(11)两侧的门式墩墩柱(3)和门式墩墩柱(3)上的盖梁(4)，所述门式墩(I)沿路长方向平行间隔设置，其特征在于，所述转体装置包括:设置在主梁(2)下表面沿主梁(2)横向的滑槽(5)和设置在盖梁(4)上表面与滑槽(5)对应的滑道￠)、球铰支座(7)以及能将主梁(2)沿滑道(6)移动的顶推装置，所述滑槽(5)与滑道(6)滑动配合，所述滑道(6)沿盖梁(4)纵向布置，所述滑道￠)由直线段与曲线段组成，所述球铰支座(7)设置在主梁(2)端部边缘与其下方的盖梁(4)间。
2.如权利要求1所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，其特征在于，所述滑槽(5)横截面为倒U型，所述滑槽(5)内壁的滑动面装有不锈钢耐磨板。
3.如权利要求2所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，其特征在于，所述滑道(6)为上表面焊有钢垫块的工字梁(15)，所述钢垫块顶面及侧面粘接聚四氟乙烯耐磨板，所述聚四氟乙烯耐磨板分别与滑槽(5)内壁的不锈钢耐磨板对应。
4.如权利要求1所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，其特征在于，所述顶推装置包括分别设置在主梁(2)前方盖梁(4)上面进行拉伸的卷扬机(8)和主梁(2)后方盖梁(4)上面进行顶推的千斤顶(9)。
5.如权利要求1所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，其特征在于，所述盖梁(4)包括盖梁本体(13)和连接在盖梁本体(13)后方的后背梁(12)，所述门式墩墩柱(3)外侧设有临时墩柱(10)，所述临时墩柱(10)与既有线路(11)两侧的门式墩墩柱(3)在一条直线上，所述后背梁(12)支撑在临时墩柱(10)上。
6.如权利要求5所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置，其特征在于，所述滑道(5)的直线段设置在后背梁(12)上，所述滑道(5)的曲线段设置在盖梁本体(13)上。
7.一种利用权利要求1所述的小角度上跨高铁小跨桥梁的转体装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)施工门式墩墩柱 在既有线路(11)两侧施工门式墩墩柱(3)，在门式墩墩柱(3)外侧架设临时墩柱(10)，所述临时墩柱(10)与既有线路(11)两侧的门式墩墩柱(3)在同一直线上； 2)施工盖梁 在既有线路(11) 一侧的门式墩墩柱(3)及临时墩柱(10)上使用顶推法施工盖梁(4)，所述盖梁(4)包括后背梁(12)和盖梁本体(13)，所述后背梁(12)架设在临时墩柱(10)上，所述门式墩墩柱⑶与盖梁⑷组成门式墩(I)，所述门式墩⑴沿路长方向平行间隔设置； 3)放置主梁 将主梁(2)移至盖梁(4)上，沿路长方向放置，在主梁(2)下表面安装沿主梁(2)横向布置的滑槽(5)，沿盖梁⑷纵向上表面安装与滑槽(5)对应的滑道(6)，所述滑道(6)由相连接的直线段与曲线段组成，在盖梁(4)端部安装能将主梁(2)沿滑道(6)移动的顶推装置； 4)主梁横推 利用顶推装置将主梁(2)沿滑道(6)直线段进行横向顶推； 5)主梁转体 待主梁(2) —端部到达滑道(6)直线段末端后，将位于主梁(2)端部下方的盖梁(4)上的滑道(6)拆除，并在主梁(2)端部下方盖梁(4)与主梁(2)端部下方之间设置球铰支座(7);利用顶推装置使主梁(2)绕球铰支座(7)沿其余盖梁的滑道￠)曲线段滑动； 6)拆除设备 待主梁(2)转体至设计位置后，拆除滑道￠)、滑槽(5)、球铰支座(7)及后背梁(12)，安装永久支座，将主梁(2)落于永久支座上。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述盖梁(4)上滑道(6)直线段与曲线段连接处设有临时限位块，所述盖梁(4)上滑道￠)曲线段末端设有限位块。
9.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中各门式墩(I)的后背梁(12)间搭设沿路长方向的支架(16)。
10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述主梁(2)为在支架(16)上分段拼装成整体的钢箱梁或在支架(16)上现浇完成的混凝土箱梁。
【文档编号】E01D21/08GK104328745SQ201410613113
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】严爱国, 赵志军, 段鈜, 文功启, 耿杰, 林文泉, 俞浪林, 陶志列, 刘阳明, 傅彬 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司