本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法及系统，适用于转体施工的斜拉桥，在转体施工后进行墩梁固结设计与施工，也适用于既有设支座桥墩改造为固结体系的设计和施工。
背景技术：
随着交通运输业的迅猛发展，许多城市道路桥梁必须升级改造，跨越既有铁路，转体施工是较为成熟且安全经济的施工方法。受城市地面辅道制约和跨越既有线股道较多时，主跨较大时，转体施工独塔斜拉桥是目前广泛采用的桥型。
转体施工斜拉桥在转体时为球铰单点支撑的双悬臂结构，在运营阶段为两跨三支点连续结构，受力状态差别较大。对于较窄的铁路斜拉桥或者主墩下无通行要求的斜拉桥，多采用墩底转体的施工方法，塔梁墩固结，球铰置于群桩承台上，这种方案可满足成桥和转体两种状态受力要求。当主墩下不能中断交通时，墩底转体不可行，只能设置门式墩（保证交通不中断）进行墩顶转体，这样转体前后的门式墩受力和斜拉桥横梁受力问题则成为关键问题，现有设计和构造措施往往未能分析清楚转体前后受力状态，导致截面尺寸设计过大，造成不必要的工程浪费。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有门式墩墩顶转体前后的门式墩受力和斜拉桥横梁受力不合理而导致结构方案不合理，其截面尺寸设计过大，造成不必要的工程浪费的问题。
为此，本发明提供了一种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法，包括如下步骤：
1)在门式墩墩顶设置球铰，球铰上设置斜拉桥横梁，通过球铰对斜拉桥横梁进行转体施工；
2)在斜拉桥横梁的横桥向两侧与门式墩的墩柱对应的位置处设置加劲肋和千斤顶受力点；
3)待斜拉桥横梁转体就位后，在门式墩墩顶对应千斤顶受力点位置处设置千斤顶，并对斜拉桥横梁两侧进行顶升；
4)待千斤顶顶升力达到设计值时，在千斤顶的两侧放置永久支墩，并顶紧斜拉桥横梁；
5)在斜拉桥横梁底与门式墩墩顶之间焊接型钢连接件，释放千斤顶顶升力，拆除千斤顶，在斜拉桥横梁与门式墩之间填充微膨胀混凝土进行永久封固。
进一步的，所述球铰对斜拉桥横梁转体前，所述门式墩内水平设置有用于其预应力张拉的预应力钢束。
进一步的，所述千斤顶顶升力为斜拉桥上部结构总重量的1/3～2/3。
进一步的，所述千斤顶顶升前，在斜拉桥横梁底与门式墩墩顶设置成对的钢加劲板。
进一步的，所述永久支墩内塞钢板支撑。
另外，本发明还提供采用上述施工方法制得的墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结系统，包括门式墩和斜拉桥横梁，所述门式墩中心与斜拉桥横梁中心之间通过球铰连接，所述斜拉桥横梁的横桥向两侧与所述门式墩的墩柱相对应处设有用于顶紧所述斜拉桥横梁的永久支墩，所述斜拉桥横梁底与门式墩墩顶之间焊接型钢连接件，且斜拉桥横梁与门式墩之间填充有微膨胀混凝土。
进一步的，所述球铰的中心与所述门式墩中心线重合。
进一步的，所述球铰包括上球铰和下球铰，所述门式墩墩顶设有下转盘，所述下球铰安装在下转盘上，所述斜拉桥横梁底部设有上转盘，所述上球铰安装在上转盘上，所述上球铰和下球铰之间球面接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法在转体施工后采用千斤顶顶升斜拉桥横梁两侧，并设置永久支墩，使得上构斜拉桥横梁荷载直接传递至门式墩墩柱处，可有效减小运营阶段门式墩横梁弯矩，降低门式墩横梁结构高度。
(2)本发明提供的这种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法在门式墩横梁设置预应力使得转体时门式墩受力满足要求，而在转体后通过千斤顶顶升调整斜拉桥横梁受力状态并固结，使得斜拉桥横梁的受力更为合理，从而实现了转体前后上构荷载的可靠传递。
(3)本发明提供的这种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法中主墩采用门式墩，且球铰在门式墩墩顶进行转体，有效保证了施工过程中交通的正常通行，且无需设置临时支撑，大大降低了工程成本。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法中斜拉桥横梁转体就位结构示意图；
图2是本发明墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法中千斤顶顶升斜拉桥横梁结构示意图；
图3是本发明墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法中放置永久支墩顶紧斜拉桥横梁结构示意图；
图4是本发明墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法中斜拉桥横梁与门式墩固结后结构示意图。
附图标记说明：1、门式墩；2、预应力钢束；3、斜拉桥横梁；4、上转盘；5、球铰；6、保险撑脚；7、下转盘；8、千斤顶；9、永久支墩；10、型钢连接件；11、微膨胀混凝土。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1～图4所示，本实施例提供了一种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法，包括如下步骤：
(1)在门式墩1墩顶设置球铰5，球铰5上设置斜拉桥横梁3，通过球铰5对斜拉桥横梁3进行转体施工；其中，斜拉桥横梁3选用钢箱梁结构。
如图1所示，本实施例中将主墩设计为预应力横梁门式墩1结构，在墩顶进行转体施工过程中可保持主墩下交通正常通行，无需设置临时支撑，节省施工成本。而球铰5安装时其中心与所述门式墩1中心线重合；具体的，所述球铰5包括上球铰和下球铰，所述门式墩1墩顶设有下转盘7，所述下球铰安装在下转盘7上，所述斜拉桥横梁3底部设有上转盘4，所述上球铰安装在上转盘4上，所述上球铰和下球铰之间球面接触，由于上球铰和下球铰是球面接触，从而可以减少二者之间的摩擦力，进而可以采用较小的驱动力使得斜拉桥横梁3与门式墩1之间发生相对转动。另外，在斜拉桥横梁3底部的上转盘4上以上转盘4中心为圆心的圆周上设置保险撑脚6，在门式墩1的下转盘7上设置与保险撑脚6配合的环形滑道，所述保险撑脚6底面与环形滑道之间有间隙，且在保险撑脚6底面镶嵌四氟滑板。
进一步优化的，在球铰5对斜拉桥横梁3转体前，所述门式墩1内水平设置有预应力钢束2，通过张拉预应力钢束2调整门式墩1应力状态，使得斜拉桥横梁3转体时门式墩1上受力满足要求。
(2)在斜拉桥横梁3的横桥向两侧与门式墩1的墩柱对应的位置处设置加劲肋和千斤顶受力点。
具体的，加劲肋和千斤顶顶升点位置对应，设置在斜拉桥横梁（钢箱梁）底板的横隔板处且其下方与门式墩1的墩柱相对应，而且应满足后续千斤顶顶升力验算要求。为了提高顶升点调整上部斜拉桥横梁的效率，千斤顶顶升点应在方便施工的情况下尽量靠近门式墩1外侧；若单个顶升点不能满足顶力局部承压要求，可以采用多点顶升，此时加劲肋的设置应关于门式墩1中心线对称。
(3)如图2所示，待斜拉桥横梁3转体就位后，在门式墩1墩顶对应千斤顶受力点位置处设置千斤顶8，并对斜拉桥横梁3两侧进行顶升。
转体完成后，通过千斤顶8的顶升力作用调整上构斜拉桥横梁3内力，实现转体前后上构斜拉桥横梁3荷载的可靠传递，进而可有效改善门式墩1横梁的受力状态，使得后续设置永久支墩9后，斜拉桥的上构荷载能直接通过永久支墩9传递至门式墩1墩柱处，而减小门式墩1横梁的受力；进一步的，通过调整千斤顶8顶升力的大小可优化门式墩1横梁内预应力钢束2配置，顶升力大小的设计应综合计算斜拉桥横梁3及门式墩1横梁在转体前后的受力状态后确定，进而可降低转体固结后门式墩1内的横向弯矩，并降低斜拉桥中墩横梁内的应力，使得固结后梁体应力更为均衡。优选的，所述千斤顶8顶升力为斜拉桥横梁3总重量的1/3～2/3，并满足斜拉桥横梁3各局部受力要求。
进一步的，在千斤顶8顶升斜拉桥横梁3前，斜拉桥横梁3底板上与横隔板对应处以及门式墩1墩顶设置成对的钢加劲板，以便后期千斤顶8由永久支墩9置换并拆除时，方便进行斜拉桥横梁3底与门式墩1墩顶之间的连接。
(4)如图3所示，待千斤顶8顶升力达到设计值时，在千斤顶8的两侧放置永久支墩9，并顶紧斜拉桥横梁3。
其中，永久支墩9为钢管混凝土结构并在其内部塞钢板支撑，大大提高了永久支墩9的强度。斜拉桥横梁3上构荷载通过永久支墩9直接传递至门式墩1墩柱处，有效减小了运营阶段门式墩1横梁弯矩，从而可降低门式墩1横梁结构高度，降低了施工成本。
(5)如图4所示，在斜拉桥横梁3底与门式墩1墩顶之间焊接型钢连接件10，释放千斤顶8顶升力，拆除千斤顶8，在斜拉桥横梁3与门式墩1之间填充微膨胀混凝土11进行永久封固。
具体的，型钢连接件10顶部与斜拉桥横梁3底连接，其位置与斜拉桥横梁底3的横隔板位置对应，型钢连接件10下部设置底座、锚筋，与门式墩1墩顶连接，型钢连接件10中间部分待转体就位后与其上下部焊接连接，通过型钢连接件10的设置可较为分散地传递千斤顶8卸载产生的竖向力，并使成桥后斜拉桥横梁3的内力较为均匀地传递至门式墩1墩顶。
采用本实施例的施工方法制得的宽斜拉桥墩梁固结系统，包括门式墩1和斜拉桥横梁3，所述门式墩1中心与斜拉桥横梁3中心之间通过球铰5连接，所述斜拉桥横梁3的横桥向两侧与所述门式墩1的墩柱相对应处设有用于顶紧所述斜拉桥横梁3的永久支墩9，所述斜拉桥横梁3底与门式墩1墩顶之间焊接型钢连接件10，且斜拉桥横梁3与门式墩1之间填充有微膨胀混凝土11。该宽斜拉桥墩梁固结系统采用门式墩并可在墩顶对斜拉桥横梁进行转体施工，相较于现有的斜拉桥墩底转体施工结构而言，本实施例的宽斜拉桥墩梁固结系统在施工过程中可保证交通不中断，而且斜拉桥横梁转体后荷载传递更均衡。
综上所述，本发明提供的这种墩顶转体施工宽斜拉桥墩梁固结施工方法实现了转体前后上构斜拉桥横梁荷载的可靠传递，在门式墩横梁设置预应力使得转体时门式墩受力满足要求，主墩下交通正常通行，转体后通过千斤顶顶升调整上构斜拉桥横梁内力并固结，使得结构受力更为合理。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。