用于转体施工的曲线桥构造的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种用于转体施工的曲线桥构造。


背景技术：

2.随着立体化综合交通的发展，跨越既有交通线路，尤其是跨越既有铁路、轻轨的桥梁日益增多。为避免施工对既有线路的营运造成影响，转体施工在桥梁建设中的应用日益增加。很多桥梁的建造区域比较复杂，其桥梁轴线往往为曲率较大的平曲线。转体施工方法是一种首先以桥墩为中心，在不影响既有线路运营的线位上制作桥梁梁体，之后在既有线路的运营天窗期，将桥梁梁体转动至预设桥梁轴线的施工方法。转体结构简单，制作过程不受既有交通影响，且转动过程时间短，操作也简单。
3.在常见的直线桥梁中，转体施工通常理论上是以桥墩轴线为转轴的转动，要求整个转动体的重心与转轴中心重合。曲线桥梁则通常通过预设偏心达到理论上重合，但实际施工中由于施工误差存在，直线桥梁一般产生纵桥向的偏心距，需要通过称重试验确定配重，而曲线桥梁则可能在纵桥向和横桥向两个方向均产生偏心距。曲线桥纵桥向悬臂端的配重还会影响曲线桥横桥向的偏心距，且横桥向桥梁宽度小很难设置配重，当曲率半径越小时这种情况越突出。
4.相关技术中，曲线桥转体施工时，桥墩底部仅通过球铰转盘转动支撑，由于上下转盘相匹配的球铰部件之间摩擦力较小，曲线桥又存在双向偏心距，转动时容易导致桥梁整体姿态不稳定的问题。


技术实现要素：

5.一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提供一种改进设计的曲线桥构造，以解决其转体施工时，曲线桥整体姿态不易控制、不稳定的问题。
6.为此，本发明的一个目的在于提出一种曲线桥构造，包括桥墩，所述桥墩的顶端设有曲线梁体，所述桥墩的底端设有转动承台，所述转动承台包括上承台、下承台及球铰结构，所述上承台通过球铰结构转动设置在下承台上，所述上承台的底部设有多个辅助支撑脚和一个主动支撑脚，所述辅助支撑脚和主动支撑脚呈环形均布在上承台的底部，且所述主动支撑脚位于曲线梁体的横轴线的内弧侧，所述主动支撑脚包括设置在上承台底部的压力传感器和连接在所述压力传感器底部的滑块；所述桥墩具有上小下大的变截面墩身。
7.作为优选，所述下承台上设有供辅助支撑脚和主动支撑脚滑行的环形滑道。
8.作为优选，所述环形滑道上设有一对用于预卡紧所述主动支撑脚的楔形块。
9.作为优选，所述滑块的底端嵌有聚四氟乙烯块。
10.作为优选，所述辅助支撑脚设有七个，七个所述辅助支撑脚和一个所述主动支撑脚在所述上承台的底部呈环形等间距间隔分布。
11.作为优选，所述桥墩在曲线梁体的外弧侧的立面为竖直面，所述桥墩在曲线梁体的内弧侧的立面为上窄下宽的斜面。
12.作为优选，所述桥墩的靠近曲线梁体外弧侧的墩体上布置有预应力筋。
13.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
14.1、本技术的曲线桥构造中，在上承台的底部设计了一个可测压力滑块作为主动支撑脚，支撑于下承台的换形滑道上，可用于具有较大横向偏心的曲线桥梁的转体施工。使曲线桥的转动体在转动时避免了仅球铰支撑的不稳定状态，增加了转动过程中转动体的稳定性，转体过程更加可控、施工精度高、稳定性更好。
15.2、本技术采用一种变截面的桥墩，以适应曲线连续刚构桥转体的重心向内侧偏离的问题，使得转体重心与球铰中心之间保持较小的偏心距；当曲率半径较小且跨径较大时，曲线桥梁转体的重心会较大偏离，采用本技术的桥墩，可通过自墩顶到墩底截面逐渐增大，满足桥墩底面中心与转体中心间距离缩小至可控制范围，有效满足桥梁转体的要求。
16.3、本技术在曲线桥梁的内弧侧设有带压力传感器和滑块的撑脚，转体临时锁定解除前即安装好该压力传感器和滑块，并用楔形块固定。临时锁定解除时，转体在曲线桥梁的横桥向是稳定的，且横桥向的不平衡偏心力矩可以通过压力传感器直接获得，只需要进行曲线桥梁纵桥向的不平衡称重，改变了曲线桥梁需要解决双向不平衡称重的问题。也将转体完成后需转动体纵横双向精确调整就位改为仅需要纵桥向的精确调整就位，简化了施工过程，增加了施工安全性，提高了施工效率，有效降低了跨线区域作业的安全风险。
17.4、曲线桥梁在转体状态存在向桥梁内弧侧的扭矩，曲率半径越大，扭矩越大。为使转体中心与球铰中心重合，现有技术中需要将球铰中心向内侧移动。而本技术允许转体保留一定向内侧转动的力矩，就可以减小球铰中心向内弧侧的移动量，有效减小了桥墩和承台体积。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明的曲线桥构造的结构示意图；
21.图2是本发明的上承台的结构示意图；
22.图3是本发明的下承台的结构示意图。
23.其中，1、桥墩，2、曲线梁体，3、上承台，4、下承台，5、辅助支撑脚，6、主动支撑脚，6a、压力传感器，6b、滑块，7、环形滑道，8、楔形块，9、预应力牵引索。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.实施例一：
26.如图1～图3所示，本发明公开了一种曲线桥构造，包括桥墩1，桥墩1的顶端设有曲线梁体2，桥墩1的底端设有转动承台，转动承台包括上承台3、下承台4及球铰结构，本实施例中，球铰结构为相适配的设于上承台3底部的圆顶凸起和设于下承台4顶部的凹槽，容易知道，在其他可行方式中，球铰结构还有其他实现形式，在此不做具体限定。上承台3通过球铰结构转动设置在下承台4上，上承台3的底部设有多个辅助支撑脚5和一个主动支撑脚6，辅助支撑脚5和主动支撑脚6呈环形均布在上承台3的底部，且主动支撑脚6位于曲线梁体2的横轴线的内弧侧，主动支撑脚6包括设置在上承台3底部的压力传感器6a和连接在压力传感器6a底部的滑块6b。桥墩1具有上小下大的变截面墩身。其中，实际施工时辅助支撑脚5可为相互贴近设置的一对钢管混凝土柱，作为曲线桥梁转动体转动时的防倾覆装置。上承台的外壁上固定有一对预应力牵引索9。
27.作为优选，下承台4上设有限制辅助支撑脚5和主动支撑脚6稳定滑行的环形滑道7。
28.作为优选，环形滑道7上设有一对用于预卡紧主动支撑脚6的楔形块8，用于在转体前控制转动体在横桥向是稳定的。
29.作为优选，滑块6b的底端嵌有聚四氟乙烯块，聚四氟乙烯块具有低摩擦系数，可使滑块6b在环形滑道7的表面自由滑动。
30.作为优选，辅助支撑脚5设有七个，七个辅助支撑脚5和一个主动支撑脚6在上承台3的底部呈环形等间距间隔分布。
31.作为优选，桥墩1在曲线梁体2的外弧侧的立面为竖直面，桥墩1在曲线梁体2的内弧侧的立面为上窄下宽的斜面。
32.作为优选，桥墩1的靠近曲线梁体2外弧侧的墩体上布置有预应力筋，以满足偏心压力作用下所述桥墩抗裂和承载能力需要。
33.依托上述创新设计的曲线桥构造，本实施例提供一种针对性的曲线桥转体施工方法，包括以下步骤：
34.s1：根据曲线桥的曲线半径，预设偏心距；曲线桥包括转动承台及设于转动承台上的转动体，偏心距为转动体的重心偏离转动承台的重心的距离；这里以理论上撑脚支撑导致牵引力增大不超过撑脚无支撑时的牵引力的1.5倍为原则，确定转动体的重心偏向转盘重心外侧的合适的预设偏心距，使得转动体重量产生向曲线内弧侧方向转动的预设力矩。
35.s2：按照预设的偏心距参数，安装转动承台和转动体；转动承台包括上承台、下承台及设于上承台和下承台之间的球铰结构，转动体包括曲线梁体和桥墩；
36.s3：在上承台的底部预埋多个辅助支撑脚和一个主动支撑脚；辅助支撑脚和主动支撑脚呈环形均布，主动支撑脚位于曲线梁体的横轴线的内弧侧，主动支撑脚包括相连接的压力传感器和滑块；
37.s4：牵引曲线桥梁和桥墩绕球铰结构转动至目标方位。
38.作为优选，在步骤s2中，安装转动承台时，在下承台上安装供辅助支撑脚和主动支撑脚滑动的环形滑道。环形滑道要求平整，并在转动时涂润滑油。
39.作为优选，在步骤s2中，上承台的底部预埋有七个辅助支撑脚和一个主动支撑脚，七个辅助支撑脚和一个主动支撑脚在上承台的底部呈环形等间距间隔分布。
40.作为优选，在步骤s4进行转体操作前，还包括以下准备步骤：
41.清理环形滑道，在位于曲线桥梁的纵轴线和横轴线上的三个辅助支撑脚的两侧各撑放一个千斤顶，并在各辅助支撑脚的底部竖向放置一个百分表，在环形滑道上设置楔形块卡紧主动支撑脚的滑块；
42.在千斤顶的保护作用下，逐步解除转动体的临时锁定装置，并通过百分表实时测读转动体发生转动的情况，通过压力传感器实时测读横桥向内弧侧主动支撑脚处的支撑力；
43.撤除滑块旁侧的楔形块，使得转动体在球铰结构和主动支撑脚的共同支撑下，利用曲线梁体纵轴线上辅助支撑脚旁侧的千斤顶进行称重实验，测取球铰处的摩擦系数，通过曲线梁体悬臂端配重使辅助支撑脚基本脱离环形滑道，并实时测读压力传感器处的支撑力；
44.于主动支撑脚下的环形滑道上铺设聚四氟乙烯块，撤除所有千斤顶，使转动体处于转体前的准备状态。
45.作为优选，当通过百分表测得转动体朝顺桥向一侧转动时，表明转动体在顺桥向一侧偏重；当压力传感器所测支撑力小于预设阈值时，在曲线桥梁的悬臂端适当配重以增大支撑力；当压力传感器所测支撑力小于预设阈值时，在桥墩顶部曲线桥梁的外弧侧适当配重以减小支撑力。
46.以下公开一曲线桥的转体施工实例：
47.a1：该曲线桥为曲线半径350m，一侧悬臂长度50米的曲线t构转动体，转动体总重量w＝77000kn，通过以下公式计算转动牵引力f，其中，r为球铰平面半径，r＝1.5m，启动时球铰静摩擦系数按μ＝0.1，转动过程中球铰的动摩擦系数按μ＝0.06，d为转盘直径(即牵引力偶臂)，d＝12m，由此计算得到启动时f＝642kn，转动时f＝385kn；
48.a2：按照主动支撑的撑脚支撑力导致转动时牵引力增加50％，环形滑道与滑块间动摩擦系数μ1＝0.05计算，撑脚支撑力n＝f/μ1＝385/0.05＝7700kn；
49.a3：参见图1所示，主动支撑的撑脚支撑力n＝7700kn时，球铰中心偏离转动体重心值e＝0.15m；
50.a4：参见图2、图3所示，按球铰中心偏离转动体重心的偏心值，完成球铰安装和上承台和下承台施工，完成滑道、辅助支撑脚和主动支撑脚施工，在上承台和下承台之间垫入砂筒，并设置临时预应力钢筋连接上承台和下承台作临时锁定，普通撑脚底部与滑道距离2厘米，填入干燥砂；
51.a5：施工桥墩和梁体，形成转动体；
52.a6：清理滑道，在桥梁转动体纵横轴线位置的3个辅助支撑脚两侧各放置1个千斤顶，每个普通撑脚上各竖向设置1个百分表，并在主动支撑脚下安装压力传感器和滑块，用楔形块楔住滑块；
53.a7：在千斤顶保护下，逐步解除桥梁转动体的临时锁定装置(砂筒和临时锁定预应力钢筋)，并通过百分表测读转动体发生转动情况，通过压力传感器测读横桥向内弧侧主动支撑撑脚的支撑力。
54.a8：通过百分表测得向顺桥向其中一侧转动，表明转动体在顺桥向该侧偏重；
55.a9：由于初设了向横桥向内弧侧的预偏心15cm，一般情况压力传感器可以测得支
撑力，如果支撑力小于设计值n＝7700kn，则需要通过悬臂端的适当配重增大支撑力，如果支撑力过大，则需要通过桥墩顶外弧侧或桥墩的外弧侧的适当配重减小支撑力；
56.a10：撤除滑块下的楔形块，使得曲线桥梁转动体在球铰和主动支撑脚共同支撑下，利用纵轴线上辅助支撑脚旁的千斤顶进行常规的称重试验，测得摩擦系数等系列参数，并通过悬臂端配重使辅助支撑脚基本脱离滑道，同时要监控压力传感器的支撑力。
57.a11：操作上承台外壁上的一对预应力牵引索，使转动体转体至目标方位。
58.这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
59.此外，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，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
64.对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。