1  引言

本施工技术以国内首座上跨运营高速铁路的上加劲连续钢桁梁桥为研究背景，创新的应用滚动摩擦辅助滑道体系，使大悬臂状态下的钢桁梁在转体时又增加一个支点，在转体过程中随梁体一同沿弧线转动，起到稳固的作用。结合在边跨侧的压重，使梁体始终为边跨侧重，增加抗倾覆稳定系数。此施工技术具有操作简单、安全可靠、牢固稳定的特点，对于非对称、不平衡、大跨度的转体钢桁梁桥具有很好的应用价值，尤其是上跨结构物较为重要时（例如高速铁路等），更能起到能否顺利实施的决定性作用。本技术的应用，也为日后城市中心区域、复杂环境下、需以大跨度上跨高速铁路施工的桥梁项目，提供了设计思路和指导依据，具有很好的借鉴作用和推广前景。

2  技术特点

（1）本技术形成了以辅助滑道体系配合边跨压重解决非对称、不平衡、大悬臂钢桁梁桥跨高速铁路转体的新方案，对类似大跨度钢桥跨越高速铁路或其他重要建构筑物转体施工具有很好的推广和借鉴价值。

（2）本技术将转体钢桁梁桥由悬臂状态变为简支状态，较常规的配重平衡转体法，梁体抗倾覆安全系数、转体稳定系数均大大提升，更利于跨重要建构筑物的施工。

（3）通过本技术的应用，借助对辅助滑道的竖向、横向顶推，能够快速实现转体前、后对梁体线形的调节。

（4）本技术增设的辅助滑道属于随梁体被动移动，动力来源为主墩处转体牵引设备，但滑道采用滚动摩擦设计，对转体牵引力的增加影响较小。

3  施工关键技术

3.1 工艺原理及流程

通过在钢桁梁边跨中间处安装滚动摩擦的辅助滑道，配合边跨侧压重，将非对称、不平衡、大悬臂钢桁梁由悬臂结构变为稳固的简支结构，将被动不平衡变为主动不平衡。在钢桁梁转体的过程中，桥梁转体系统由主墩处的转体支座和滚动摩擦辅助滑道系统共同组成，主墩处的牵引千斤顶提供转体动力，滚动摩擦辅助滑道被动随梁体一同沿弧形转动。该技术保证了梁体的抗倾覆安全系数，实现上跨高速铁路钢桁梁安全顺利转体。

图3-1 施工工艺流程图

3.2操作要点

钢桁梁的拼装采用支架法进行，拼装完成后先安装辅助滑道体系，然后对边跨侧进行压重，最后拆除梁下支架体系。压重范围在边跨梁端2个节间范围内，压重采用铁砂混凝土。通过在边跨侧梁端两个节间压重使得转体过程中钢梁始终向边跨侧倾覆。辅助滑道设置在边跨中间处，距离转体中心62.189m。桥梁转体系统由转体支座及辅助支撑系统组成，转体支座为桥梁转体中心，辅助支撑系统为辅助滑道。主要施工步骤如下：

3.2.1 主墩处转体体系施工

主墩处转体体系由下转盘、转体支座、上转盘、转体牵引系统组成。下转盘即主墩下承台，上转盘即主墩上承台，转体体系位于上、下承台之间。转体体系包括环形滑道、转体支座、撑脚和砂箱、助推反力座、牵引反力座和牵引系统组成。

图3-2 主墩处转体体系立面布置图

图3-3 主墩处转体体系平面布置图

1.环形滑道

在下转盘上设1.1m宽的环形滑道，滑道中心半径4.25m。滑道下方设置定位支架，采用50*50*6m角钢加工而成，高度0.8m，滑道支架上方安装24mm厚钢板，钢板上方安装3mm厚不锈钢板。环形滑道骨架在地面处连接成整体后吊装。

技术要求：1）滑道支架中心与理论中心偏差小于5mm；2）滑道表面水平度小于2mm；3）滑道上表面的标高满足设计要求；4）滑道板之间间距均匀。

2.转体支座：

转体支座为一体式设计，组合高度为460mm，上、下各设置16根45#锚棒分别与上承台、下承台固定。支座安装就位后，在底面与垫石顶面之间预留20-30mm空隙，灌注环氧树脂砂浆。转体支座竖向承载力不小于160000KN。安装就位后，顶面水平度不应大于2mm。

3.转体撑角及砂箱

环形滑道上设置8对撑脚，每个撑脚为双圆柱形，撑脚底下设24mm厚钢板，圆柱为两个Φ800mm*28mm的钢管，撑脚钢管内灌注C45补偿收缩混凝土。撑脚安装时，在撑角与滑道间铺装4mm厚四氟乙烯滑板，以减小滑动摩阻力。

为了增加钢梁拼装过程中的安全性，设置8组砂箱用作临时固结措施，砂箱沿环形滑道半径布置并填筑石英砂作为支撑，每组1个，砂箱采用Φ800mm*28mm的钢管制造。

技术要求：1）撑脚与砂箱沿滑道布置需对称、均匀；2）撑脚中心线需与滑道中心线同心误差小于1mm；3）撑脚与不锈钢板之间的间隙30mm。

4.转体上转盘

上转盘长宽分别为10.5m（顺桥向）、14.5m（横桥向），高3.0m。转台直径Φ9.9m，高度为0.8m。转台内预埋转体牵引索，牵引索的预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索埋入转盘长度不小于3m，每根索的出口点对称于转盘中心。每个牵引索内穿31根φ15.2mm强度1860MPa钢绞线。

5.牵引反力座、助推反力座

每个转体承台上设置牵引反力座2个，结构尺寸为长2.5m、宽2m、高1.5m；每个转体承台助推反力座环向设置8组，每组2个以环形滑道中心线对应上转盘撑脚内外布置。助推反力座高度0.65m，内外反力座间距1.3m。

3.2.2 转体辅助滑道体系施工

辅助滑道采用钢管桁架结构，桁架为倒三角立体布置，以增加其在受压状态下沿弧形滑动的稳定性。钢管上部与钢桁梁下弦杆底部连接，钢管下部设置转动体系，与地面滑道梁接触，以满足钢桁梁转体时的滑动。钢管桁架下设2个转动体系，均位于对应节点处主桁杆件下方，立杆及横杆采用直径820mm、壁厚10mm的钢管柱，斜杆采用直径630mm、壁厚10mm的钢管柱。滑道梁设置在地面，采用条形基础的形式，结构宽4.5m、高2m，弧形设置。走行轮前进方向为转动弧线的切线方向，走行轮前进方向与横桥向的夹角为11.2°。

为提高辅助滑道使用过程中的抗倾覆稳定性，在靠近主跨侧的条形基础上安装“L”型反扣装置，防止走行轮翘起。同时，滚动摩擦辅助滑道走行轮与钢管之间设置调节钢板，走行轮两侧设置顶升点，利用千斤顶在顶升点处可将梁体顶起，通过对调节钢板的安拆可调节钢桁梁端头处的高程。同时走行轮也可沿行走方向横向顶推，用于调节钢桁梁转体结束后的中线位置。

图3-4 辅助滑道立面布置图                   图3-5 辅助滑道侧立面布置图

1.滚动摩擦辅助滑道基础施工

滚动摩擦辅助滑道采用钢筋混凝土条形基础，弧形布置。走行轮与基础接触处预埋调平钢板，确保走行轮在行走过程中的平稳，调平钢板用U型螺栓固定，钢板高程可通过螺栓进行调节，混凝土分2次进行浇筑，第二次浇筑前对调平钢板的位置和高程进行精调，严禁走行轮随梁体转动过程中出现高低不平引发梁体上下摆动的现象。调平钢板内侧预埋反力座安装螺栓，待混凝土浇筑完成后，在混凝土顶面安装反力座。

2.滚动摩擦辅助滑道钢立柱的安装

钢立柱进场后，首先对结构尺寸、垂直度、材质、合格证、焊缝探伤等进行检验，合格后准许使用。在钢桁梁下方安装滑道架体空间受限，需将滑道架体分段安装，首先对称安装与钢桁梁直接连接的4处钢管，然后安装4处钢管间的横向连接和剪刀撑，通过吊车配合梁下导链进行吊装定位。安装完成后，对钢立柱的垂直度、焊缝、尺寸、与基础间隙、高强螺栓连接质量等进行检验。

3.走行轮与反力座安装

钢立柱安装完成后，进行走行轮的安装。走行轮由厂家定制加工，吊车吊至安装位置旁，人工辅助定位，将走行轮推至钢立柱下方，与钢立柱间通过法兰进行连接，通过调节钢立柱与走行轮之间的钢板高度，使滑道处梁体与设计标高一致。走行轮前进方向为转动弧线的切线方向。走行轮安装完成后进行反力座的安装。

 图3-6 走行轮侧立面布置图            图3-7 走行轮和反力座立面布置图

3.2.3 边跨侧压重施工

压重区范围为边跨最外侧2个节间，此处钢桁梁桥面板为箱型桥面板，压重材料为铁砂混凝土，此压重也作为成桥永久压重使用。转体前的压重重量需经过严格的计算，在浇筑的过程中实时观测桥梁的线形变化，达到设计要求后先行停止，根据称重结果再进行调整。

图3-8 边跨压重立面示意图

3.2.4 通过辅助滑道称重施工

为保证转体过程和滑道的安全，对滑道处的梁体进行称重，查看是否在设计规定的范围内。本工程辅助滑道受力为460t，每个立柱处为230t，允许偏差为±5%。在辅助滑道走行轮的两侧各设置一台200t千斤顶，千斤顶上部设置压力环，将辅助滑道顶起轻微离地，查看压力环的显示重量。

图3-9 辅助滑道称重示意图

3.2.5 转体施工

桥梁转体时，动力系统由主墩转体体系处的牵引千斤顶提供，辅助滑道处为从动转动，此时梁体有两个支点，其一是主墩处、其二是辅助滑道。支座静摩擦取0.1、滑动摩擦取0.05，辅助滑道滚动静摩擦取0.05、滚动摩擦取0.03。转体过程中，专人盯控辅助滑道走行状态。如转体瞬间启动力不足时，可通过在滑道走行轮侧面安装千斤顶和反力座提供辅助顶力。正式转体前需进行试转，确定牵引力、摩擦系数、点动位移、惯性位移等参数，以及梁体的应力变化和变形、辅助滑道的受力变形和应力变化，确定安全后，再进行正式转体施工。

图3-10 钢桁梁转体体系立面布置图

图3-11 钢桁梁转体平面布置图

经第三方监测单位对整个转体过程的监测，钢桁梁应力变化、变形等监测数据全部符合要求，辅助滑道的应力和变形满足要求，梁体跨中最前端的上下幅度变化最大为29.6mm，满足要求。

图3-12 钢桁梁转体过程中跨中悬臂端上下浮动统计表

3.2.6利用辅助滑道调节钢桁梁转体后线形

若转体完成后，需将梁体中跨端头处标高进行抬升或降低，采用在辅助滑道处利用4台800t千斤顶将辅助滑道微微顶起，然后将辅助滑道自身调节的20cm空间缩短或加高，再将千斤顶回顶，辅助滑道与地面接触，达到梁端抬升或降低的目的。

若转体完成后，梁体出现超转或欠转需微调时，在走行轮左侧或右侧的走行钢板上焊接助推反力座，助推反力座与走行轮间安装千斤顶，通过对滑道的平面顶推实现梁体的左右转动调节。

3.2.7辅助滑道的拆除

转体结束并将梁体线形调整就位后，在边墩顶部与梁体的空隙之间利用钢枕进行支垫，如果空隙高度满足垫石和支座的总高度，则直接进行垫石和支座的施工，待施工完成后撤除支垫钢枕。若边墩顶部与梁体之间的空隙不满足垫石和支座的高度，则在边墩顶部设置2个顶升点，将边墩处梁体略微向上顶起，利用钢枕进行支垫，待垫石和支座施工完成后拆除（具体能够顶升的高度需由设计进行计算和确认）。支座安装完成后，支座螺栓孔的灌注需在辅助滑道拆除完成后进行。

边墩垫石和支座完成后，开始进行辅助滑道的拆除施工，此时辅助滑道仍承担部分钢桁梁重量。先利用千斤顶在辅助滑道的4个顶升点处将辅助滑道向上顶起，走行轮距离地面2cm时停止顶升，利用钢枕进行支垫，通过千斤顶的交替顶升，逐片撤除辅助滑道走行轮上调节高度用钢板，直至全部撤除后辅助滑道与走行轮之间形成空隙为止，使辅助滑道钢架结构悬空。在交替顶升阶段，边跨重量由辅助滑道承重逐步转为边墩承重，实现转换。然后将辅助滑道走行轮移出，分段拆除辅助滑道钢管柱。

3.2.8成桥

辅助滑道拆除完成后，对边墩支座螺栓孔进行灌注，对辅助滑道与钢桁梁连接处进行补涂装。然后进行桥上附属结构施工，全桥完成。

4  安全控制措施

（1）辅助滑道体系施工时需分步进行验收并确保合格，同时滑道的尺寸、标高、垂直度、定位等应满足要求。

（2）钢桁梁拼装完成、压重完成、辅助滑道开始受力、转体前等工况时，必须对梁体进行详细的测量，根据测量结果对梁体线形进行调节，保证转体精度。

（3）辅助滑道称重阶段，根据压力环的测量结果与设计检算进行对比，及时对边跨的压重进行调节，保证辅助滑道的受力与设计相符，使钢桁梁转体阶段重量始终为边跨最重。

（4）主墩处转体体系所需的转体支座、撑脚、砂箱、滑道等进场时需提供检测报告、出厂合格证，资料齐全、有效，安装结束后及时对位置、平整度进行测量，确保安装的精度。

（5）辅助滑道条形基础顶部的调平钢板平整度和位置需满足要求，以免造成转体过程中辅助滑道走行起伏引起梁体前端高低变化。

（6）在转体就位处设置限位装置，并安排技术人员在两个转盘附近负责读取转盘上标识的刻度，随时与总指挥联系。为防止超转现象，在转体接近设计位置时，停止自动牵引操作，采用点动控制精确定位。

（7）转体过程中，由第三方监测单位对梁体、辅助滑道的线形、应力、位移进行监测，设置三级预警机制，及时发现转体过程中梁体和滑道的变化，确保安全。

5  结论

在廊坊市交通中心工程光明道上跨京沪高铁、京沪铁路立交桥项目中进行了应用，安全、顺利的实现了（119+138）m上加劲钢桁梁上跨京沪高铁转体施工，钢桁梁转体期间的抗倾覆稳定系数在2.0以上，期间未发生任何安全事故、未出现梁体高程和位置偏差超限。在铁路110分钟的II级天窗点内，跨京沪高铁上加劲钢桁梁（转体吨位15000t）顺利逆时针转体33.4°。应用效果显著，有效的保证了施工安全和精度的控制，为大跨度的悬臂转体钢桁梁桥跨越高速铁路提供了指导方案。以顺利转体、精准就位、安全可控的优点，得到了铁路单位和参建单位的一致好评。