李 博

（中铁十局集团第八工程有限公司，天津 300380）

0 引言

桥梁转体施工技术[1]可以使桥梁结构在非设计轴线采用结构拼接或者混凝土浇筑成型后，利用转体就位的施工技术完成就位，可以有效地对上空作业中的一些不利于施工的障碍转移到地面上来完成，因此，转体施工多应用平转法。我国已建的转体施工桥梁约有100余座[2～6]。

目前针对转体桥中撑脚的构造研究极少，常用的撑脚形式有滚轮式和柱脚式。滚轮式撑脚在平转时为滚动摩擦，摩擦阻力小，但加工困难，而且常因加工精度不够或变形使滚轮不能正常滚动。柱脚式撑脚平转时为滑动摩擦，通常用不锈钢板加四氟乙烯板再涂黄油等润滑剂，其加工精度比滚轮容易保证，通过精心施工，已有较多成功的例子。但是在清理撑脚和滑道之间的沙粒和灰尘时，有很大难度，常常会因为清理不当损坏滑道或者清理不干净导致转动时摩擦变大，不能很好地达到转体效果。本文针对原有撑脚形式，对已有的撑脚构造进行设计优化，以解决现有撑脚与滑道间清理沙粒或灰尘困难、润滑剂涂抹困难或涂抹不均匀的问题，从而提高转体成功率[7～9]。

1 工程概况

廊坊特大桥在108#～111#墩采用（60+100+60）m 连续梁上跨廊万路、京沪铁路及京沪高铁，该处京沪高铁为桥梁段，连续梁平面位于直线段上，纵面位于半径15000m的竖曲线上，桥梁总体布置见图1所示。转体梁梁体为单箱单室直腹板、变高度、变截面结构，梁体全长221.5m，桥梁宽度为11.3m，桥梁建筑总宽11.65m。顶板厚度为40～80cm，腹板厚度为60～110cm，底板厚度由跨中的50cm变化至根部的120cm，全桥在支座处及中跨跨中共设置5个横隔板，横隔板厚度分为1.5m、2.4m、0.8m。转体梁主墩为双线圆端实体坡墩，109#主墩高18.5m，110#主墩高14.5m。为了减小桥梁施工对既有铁路线路的影响，本联连续梁采用悬臂浇筑+转体法施工，转体前梁体与京沪高铁平行，逆时针转体88°4′0"就位。

图1 廊坊特大桥跨京沪铁路及京沪高铁(60+100+60)m转体梁总体布置图

2 转动系统构造

该桥转动系统位于上下层承台之间，转体系统由转体下盘、转体球铰、上转盘、转动牵引系统及撑脚等平衡辅助结构组成。转体球铰整体构造如图2所示。

图2 转动系统构造图

转体球铰设计竖向承载力90000kN，转体球铰由上球铰、四氟滑板、下球铰、销轴等部件组成，上球铰为顶平、下凸的球冠状体，上球铰与上转盘固结，随转动体一起旋转。下球铰为底平、上凹的球体，下球铰的上凹面刻有嵌槽739 个，用以嵌放四氟滑板片，嵌槽环形排布，销轴为直径270mm的铸钢柱，竖直设置在球铰中心，用以限制上球铰的偏移。配套还有滑道以及6 组撑脚，每组撑脚由2 个Φ800mm×24mm 的钢管混凝土组成。转动牵引系统由主控台、液压泵站及2 台ZLD200 智能连续千斤顶组成。锚固于转台圆周上的12 根Φ15.2 钢绞线形成水平转动力偶带动桥梁结构转动，连续千斤顶轴线与转台外缘相切，使牵引系统传力更为平顺[10]。

3 撑脚的重要性

转动系统、牵引系统、保护系统三大系统构成了转体桥的施工重点，其余均与普通混凝土桥梁施工工艺相同。转动系统兼顾转体、承重功能，是平转法施工的关键设备，由球铰的上转盘和下转盘构成。上转盘支撑墩身和梁体等转动结构，下转盘则与基础联接支撑并与上转盘产生相对滑动。相对滑动确保转体目的的实现。转动的安全保证离不开保护系统。按转动支撑时的平衡条件，保护系统可分为球铰支撑、撑脚支撑和球铰与撑脚共同支撑3种类型，有钢撑脚、钢滑道、钢砂箱、临时垫块等几种构成形式[11]。

撑脚的整体支撑形式为一环道，上转盘的撑脚有4个或4个以上，以保持平转时的稳定。转动过程支撑范围大，抗倾覆性能和稳定性能较好，但阻力力矩也随之增大，而且环道与撑脚的施工精度要求较高。在梁体转动前，需要拆除所有临时固结，在梁纵向不平衡弯矩大于球铰自身摩阻力矩时，保护体系就为球铰与撑脚共同支撑。此时如果没有撑脚，则会导致整个梁体倾覆，造成重大施工事故。因此，撑脚在转体桥的保护体系中起着重要作用。

在实际施工中，撑脚与滑道之间留置的间隙很小，一般在6～15mm之间，撑脚与滑道之间的间隙在施工过程中用石英砂或切块临时填充。在转体前，要求将全部临时支撑及障碍物拆除，梁体全部悬空，撑脚与滑道间填充的石英砂必须全部掏出，并要求清理得十分干净，然后涂抹润滑剂常用的有聚四氟乙烯粉或二硫化钥，然后视撑脚与滑道间隙的大小填充聚四氟乙烯板。由于撑脚与滑道之间的间隙非常小，在如此小间隙间，既要清理原先填充的石英砂或灰尘，又要在间隙下的滑道上涂抹润滑剂，或者填充聚四氟乙烯板，操作步骤多，精度要求高，经常出现撑脚与滑道间的间隙清理不干净，或者是润滑剂涂抹不均匀，从而导致在转体桥转体过程中撑脚与滑道摩擦增大，卡死正在进行的转体动作，造成重大事故[12]。

4 撑脚的构造优化

转体桥施工最重要的就是确保转体梁在平衡转体前、转体过程中、转体后梁体的平衡，整个过程的平衡主要都是由转体桥的撑脚来确保，其他构件如砂箱只是临时保持梁体平衡，千斤顶反力座只是保持梁体平衡备用结构，其他均为保持梁体平衡的临时结构或措施，转体过程中须拆除，而球铰本身维持梁体平衡的作用很小。因此，撑脚在转体整个施工过程中为桥梁平衡起决定性作用，并且转体完成后也作为永久装置封闭。

4.1 整体布置形式

该项目的钢撑脚支撑形式为一环道，上转盘设有钢撑脚，钢撑脚为双柱式钢管混凝土结构，以保持平转时的稳定。钢撑脚的中线连线为一圆环，圆心与滑道圆心一致，保证在转动过程中撑脚在滑道上正常转动。撑脚具体个数应根据实际转体总重量、撑脚强度和施工空间而定，该项目设置有6 个钢撑脚。整体布置形式如图3所示。

图3 撑脚整体布置图

4.2 撑脚构造设计优化

构造优化后的转体桥撑脚，包括有船型走板、圆形钢管、锁腰钢板、连接钢板、加劲板等。转体桥撑脚采用2根圆形钢管交汇拼接焊在一起，两段交汇拼接焊在一起的钢管底部焊接有船型走板，船型走板为厚的实体钢板结构，用于转体过程中在滑道上行走；船型走板内部布置管道，便于清除杂物和泵送润滑剂[13]；在2根钢管的中间位置拼接焊在一起，外部加焊一道锁腰钢板，以增强撑脚钢管的稳定性；在撑脚的2根钢管之间还设有连接钢板；在钢管底部与船型走板顶面之间设置有加强连接的筋板；撑脚2根钢管上口为敞口，用于浇筑撑脚钢管内微膨胀混凝土的入口，浇筑完微膨胀混凝土的撑脚在转体桥施工上承台时预埋，与转体桥上承台形成整体。撑脚整体构造如图4所示。

图4 撑脚整体构造图

4.2.1 船型走板

撑架的钢板设置成船型，是为了防止在转动过程中由于梁体不平衡使撑脚着地进而对滑道造成破坏，影响梁体正常转动。船型走板上方固定连接有2个并列竖直设置的圆形钢管，船型走板上设有导通船型走板下底面的吹砂和泵送润滑剂的管道，管道的入口分别设置在船型走板的左右两侧，出口设置在船型走板的下底面上，且各入口上设有进气嘴。另外在走板4个角各留有2个小孔，为了在转动过程中固定四氟乙烯板。船型走板的构造如图5所示。

4.2.2 锁腰钢板及加劲板

在两个圆形钢管外侧的中部偏上的位置，水平接焊有一道锁腰钢板，在2个圆形钢管之间还固定焊接有连接钢板，在2个圆形钢管底部与船型走板顶面之间固定焊接有加强劲板。加劲板为一钢板，能够连接船型走板和圆形钢管底部，无特殊要求。锁腰钢板的平面尺寸与船型走板的尺寸一样，其构造如图6所示。

图6 锁腰钢板平面构造图

4.2.3 四氟乙烯板

在撑脚与滑道的缝隙之间铺设四氟乙烯板，是为了减少转体过程中的摩擦力，能够使转体更加平稳地完成。四氟乙烯板上留有椭圆形的孔洞，位置与船型走板下方的出气口一致，便于清砂和泵送润滑油。在四角位置处应各留有2个小孔，便于转体过程中与撑脚固定在一起，以免撑脚走行时，四氟乙烯板滑落，影响梁体的正常转动。另外，四氟乙烯板的平面尺寸要稍微大于船型走板的尺寸，防止在转动过程中因碰撞而导致板的滑落。四氟乙烯板构造如图7所示。

图7 四氟乙烯板平面构造图

5 撑脚的施工及安装

5.1 撑脚的施工

转体桥撑脚采用2 根圆形钢管交汇拼接处，采用2块连接钢板进行焊接，保持2 根钢管之间的协同作用。钢管底部与船型走板焊接在一起，船型走板内部预留有管道，便于清砂和泵送润滑油；船型走板的四角各留有2个小孔，便于转体时固定四氟乙烯板。在2根钢管的中间位置，按照拼接焊在一起的2根钢管外部加焊一道锁腰钢板，以增强撑脚钢管的稳定性。在撑脚的2根钢管之间还设有连接钢板，在钢管底部与船型走板顶面之间设置有加强连接的加劲板，直接与船型走板和钢管焊接。撑脚的2根钢管上口为开口式，用于浇筑撑脚钢管内的微膨胀混凝土，浇筑完微膨胀混凝土的撑脚在转体桥施工上承台时预埋，与转体桥上承台形成整体。在转体前，去掉所有临时固结，将打气装置连接进气孔，利用强风吹走撑脚下的杂物。清理干净之后，将四氟乙烯板放入撑脚和滑道之间的缝隙内，将四氟乙烯板固定在船型走板上，此时通过预留管道，利用打压装置向缝隙内打压润滑剂，使润滑剂涂抹均匀。

5.2 撑脚的安装

在实际施工中，撑脚与滑道之间留置的间隙很小，一般在6～15mm之间，撑脚与滑道之间的间隙在施工过程中用石英砂临时填充。在转体前，要求将全部临时支撑及障碍物拆除，梁体全部悬空，撑脚与滑道间填充的石英砂必须全部掏出，并要求清理得十分干净，然后涂抹润滑剂，常用的有聚四氟乙烯粉或二硫化钥，然后视撑脚与滑道间隙的大小填充聚四氟乙烯板，并与船型走板固定在一起。由于撑脚与滑道之间的间隙非常小，在如此小间隙间，既要清理原先填充的石英砂或灰尘，又要在间隙下的滑道上涂抹润滑剂，或者填充聚四氟乙烯板，操作步骤多，精度要求高，经常导致撑脚与滑道间的间隙清理不干净，或者是润滑剂涂抹不均匀，从而导致在转体桥转体过程中出现撑脚与滑道摩擦增大，卡死正在进行的转体，造成重大事故。因此，在撑脚的安装上，要做到精准放线，将施工误差减小到最低，保证转体桥能够精准地完成转体过程。

6 结束语

本文以廊坊特大桥跨京沪铁路及京沪高铁(60+100+60)m 转体梁为依托，对撑脚的构造进行了设计优化，主要结论如下：通过对撑脚的整体布置、整体构造以及各个构件构造进行优化设计，解决了现有撑脚与滑道间清理沙粒或灰尘困难和润滑剂涂抹困难或涂抹不均匀的问题，减小了撑脚与滑道之间的摩擦，进而减小了启动牵引力和转动过程中的牵引力，使得转体能够平稳地进行转动，从而提升转体成功率。