CN110130231A - 一种组合支承桥梁平面转体*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组合支承桥梁平面转体***，包括下部承台结构、中心球铰、用于支撑待转体桥梁的转盘以及用于驱动转盘转动的动力机构，下部承台结构上设有用于支撑中心球铰的支撑台，中心球铰可转动安装于转盘底部，且中心球铰对应于待转体桥梁的桥墩底部中心区域布置，下部承台结构上支撑台的外侧设有圆环形轨道，圆环形轨道上行走布置有多台用于承托转盘的滚轮小车。该发明采用中心球铰与滚轮小车共同受力，对待转体桥梁形成多点支撑，克服了现有单球铰转体荷载全部集中在中心球铰附近传递，造成下部承台结构受力不均匀的问题，而且大大提高了转体过程中的抗倾覆稳定性。
Description
技术领域
本发明属于桥梁设计与施工技术领域，具体涉及一种组合支承桥梁平面转体***。
背景技术
相比于支架现浇、挂篮悬浇和预制架设等施工方式，桥梁转体施工对既有铁路、公路的交通运营影响时间最短，故近年来，桥梁平面转体施工技术在新建立交桥跨越铁路及高速公路等工程中得到大量应用。
目前，桥梁平面转体均采用单球铰转体***，然而该方式有一些局限性：
(1)单球铰转体方式为单点支撑体系，上、下转盘之间仅有中心球铰传递荷载，当桥梁较宽时，上、下转盘受力较为不利，需要加大承台的厚度并配置大量预应力筋；且因荷载集中在中心球铰附近，承台下部桩基在转体阶段仅有靠近中心部位的部分桩基承受竖向荷载，受力极不均匀，桩长受中间受力较大的几根桩所控制，导致桩基设计不够经济。
(2)对于高墩连续梁及斜拉桥等高耸结构，受风荷载影响较大，转体时桥梁侧倾的风险较大，如采用常规的单球铰转体，主要通过球铰上、下球面的摩擦力抵抗水平风荷载产生的倾覆力矩，整体抗倾覆能力较低，需要采取其他辅助措施提高转体时的抗倾覆稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对现有单球铰转体方式存在的上述缺陷，提供一种采用中心球铰加滚轮车协同受力的组合支承桥梁平面转体***，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明的技术方案是提供了一种组合支承桥梁平面转体***，包括下部承台结构和中心球铰，还包括用于支撑待转体桥梁的转盘，以及用于驱动转盘转动的动力机构；所述下部承台结构上设有用于支撑中心球铰的支撑台，所述中心球铰可转动安装于转盘底部，且中心球铰对应于待转体桥梁的桥墩底部中心区域布置，所述下部承台结构上支撑台的外侧设有圆环形轨道，所述圆环形轨道上行走布置有多台用于承托所述转盘的滚轮小车。
进一步的，所述圆环形轨道的圆心与所述中心球铰平面圆心同心布置；所述转盘为圆柱形转盘，且其轴线经过所述圆环形轨道的圆心。
进一步的，所述圆环形轨道上的多台滚轮小车沿圆环形轨道周向等间距分布。
进一步的，所述圆环形轨道对应位于所述转盘的边缘，且圆环形轨道的半径小于待转体桥梁的桥墩的旋转半径。
进一步的，每台所述滚轮小车包括台车架，安装于所述台车架底部的行走机构以及安设于所述台车架台面上的支撑柱；各所述支撑柱均与所述转盘底部固连并共同承托所述转盘，各所述支撑柱分别通过液压千斤顶与对应的所述台车架连接，通过所述液压千斤顶控制对应的所述支撑柱所承担的荷载。
进一步的，所述滚轮小车的台车架上设有用于对支撑柱升降运动进行导向的导向结构。
进一步的，所述导向结构包括呈柱环形且安装于所述台车架上的内滑板，以及呈柱环形且安装于所述支撑柱底部的外滑板；所述外滑板同轴套设于所述内滑板外且可相对内滑板上下滑动，所述液压千斤顶收容于对应的内滑板内。
进一步的，所述液压千斤顶为自适应液压千斤顶。
进一步的，每一所述支撑柱通过多台所述液压千斤顶支撑。
进一步的，所述动力机构包括牵引索，所述牵引索预埋于所述转盘边沿，用于张拉带动转盘转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种组合支承桥梁平面转体***采用中心球铰与滚轮小车共同受力，且以中心球铰为主受力机构，滚轮小车为辅助受力机构的方式对待转体桥梁形成多点支撑，克服了现有单球铰转体荷载全部集中在中心球铰附近传递，造成下部承台结构受力不均匀的问题。
(2)本发明提供的这种组合支承桥梁平面转体***通过支撑台对中心球铰进行支撑，而中心球铰对转盘中心处支撑，同时通过多台滚轮小车在远离旋转中心处对转盘进行支撑，支撑结构稳定可靠，而且大大提高了转体过程中的抗倾覆稳定性。
(3)本发明提供的这种组合支承桥梁平面转体***中通过设置液压千斤顶，可以调整支撑柱所承受的荷载，使得各支撑点均匀承担荷载，可以自适应桥梁转体过程中存在的复杂的荷载变化情况，保证各支撑柱的顶升位置的同步，有效提高转体施工过程中整体结构的抗倾覆能力。
(4)本发明提供的这种组合支承桥梁平面转体***采用牵引索作为转体的动力结构带动转盘及上部结构转动，各滚轮小车不带动力，避免了对各滚轮小车的精确控制，转体操作简单。
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是本发明实施例中组合支承桥梁平面转体***的立面结构示意图；
图2是本发明实施例中组合支承桥梁平面转体***的侧视结构示意图；
图3是本发明实施例中组合支承桥梁平面转体***的俯视平面结构示意图；
图4是本发明实施例中组合支承桥梁平面转体***中滚轮小车的结构示意图。
附图标记说明：1、桩基；2、承台；3、转盘；4、桥墩；5、梁体；6、圆环形轨道；7、滚轮小车；8、支撑台；9、中心球铰；10、牵引索；11、行走机构；12、台车架；13、内滑板；14、外滑板；15、支撑柱；16、液压千斤顶。
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；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2和图3所示，本实施例提供了一种组合支承桥梁平面转体***，包括下部承台结构、中心球铰9、用于支撑待转体桥梁的转盘3以及用于驱动转盘3转动的动力机构；该下部承台结构包括承台2及承台支撑单元，该承台支撑单元可采用多个桩基1支撑的结构，上述待转体桥梁一般包括桥墩4和待转体的梁体5，桥墩4和梁体5均承托于转盘3上，随转盘3一起转动。所述下部承台结构的承台2上设有用于支撑中心球铰9的支撑台8，支撑台8上表面设有与中心球铰9向配合的弧面凹槽，所述中心球铰9上部可转动安装于转盘3底部，中心球铰9下部可转动安装于支撑台8的弧面凹槽内，而且中心球铰9对应于待转体桥梁的桥墩4底部中心区域布置，通过支撑台8承受中心球铰9传递的荷载，提高了中心球铰9附近支撑结构的稳定性和荷载支撑强度；同时在所述下部承台结构上支撑台8的外侧设有圆环形轨道6，所述圆环形轨道6上行走布置有多台用于承托所述转盘3的滚轮小车7，这样形成中心球铰9与滚轮小车7共同受力，且以中心球铰9为主受力机构对转盘3中心处支撑，同时滚轮小车7为辅助受力机构，在远离旋转中心处对转盘3进行支撑的方式对待转体桥梁形成多点支撑，克服了现有单球铰转体荷载全部集中在中心球铰9附近传递，造成下部承台结构受力不均匀的问题，而且大大提高了转体过程中的抗倾覆稳定性。其中，本实施例中动力机构包括牵引索10，所述牵引索10预埋于所述转盘3边沿，在转体施工过程中通过牵引索10张拉牵引转盘3转动而带动转盘3上部整体结构的转动，各滚轮小车7不带动力。
作为优选的实施方式，所述圆环形轨道6的圆心与所述中心球铰9平面圆心同心布置；所述转盘3为圆柱形转盘，即水平截面为圆形，则其轴线经过所述圆环形轨道6的圆心，所述圆环形轨道6上的多台滚轮小车7沿圆环形轨道6周向等间距分布，利于均匀承受上方荷载。
进一步优化的，所述圆环形轨道6为一道，对应位于所述转盘3的边缘，即圆环形轨道3设置在尽量远离转盘3旋转中心的位置，而且圆环形轨道6的半径小于待转体桥梁的桥墩4的旋转半径，有效改善转盘3、下部承台结构的受力，并提高转体施工过程中的抗倾覆稳定性。
作为一种实施方式，如图4所示，每台所述滚轮小车7包括台车架12，安装于所述台车架12底部的行走机构11以及安设于所述台车架12台面上的支撑柱15；各所述支撑柱15均与所述转盘3底部固连并共同承托所述转盘3，各所述支撑柱15分别通过液压千斤顶16与对应的所述台车架12连接，通过所述液压千斤顶16控制对应的所述支撑柱15所承担的荷载。其中，上述的支撑柱15优选为采用钢管混凝土支柱，重量较轻，同时具有较高的结构强度，支撑效果较佳；上述液压千斤顶16优选为是自适应液压千斤顶，利用自适应液压控制***控制液压千斤顶16在转体过程中的顶伸力，可使得各支撑点均匀承担荷载；具体地，利用自适应液压控制***协调控制多个液压千斤顶16，使其具备顶升大重量、大体积、具有复杂工作表面的构件的能力，能全自动完成同步位移，实现力和位移控制等功能，各液压千斤顶16上均安装有压力传感器和位移传感器，各压力传感器和位移传感器均与上述自适应液压控制***电性连接，能实现精密位置和力的测量，进行位置和力的反馈，一旦各液压千斤顶16之间位置和力存在不同步，便会产生误差信号，自适应液压控制***将信号放大后叠加到指令信号上，分别控制每个液压千斤顶16的举升力量增大或减小，使液压千斤顶16测量位置和力发生改变，直至消除不同步误差；上述自适应液压千斤顶是现有技术，可由市面购得，其具体结构此处不再赘述。通过设置液压千斤顶16，可以调整支撑柱15所承担的荷载，使得各支撑点均匀承担荷载，可以自适应桥梁转体工程中各支撑柱15所分担的荷载变化，同时保证各支撑柱15的顶升位置的同步，有效提高转体施工过程中整体结构的抗倾覆能力。
进一步优化的，所述滚轮小车7的台车架12上设有用于对支撑柱15升降运动进行导向的导向结构，保证液压千斤顶16在顶伸过程中支撑柱15呈直上直下地运动，保证转体施工的稳定性和可靠性。该导向结构可采用导向套与导向轴配合等常规的导向方式；本实施例中，如图4所示，所述导向结构包括呈柱环形且安装于所述台车架12上的内滑板13，以及呈柱环形且安装于所述支撑柱15底部的外滑板14；所述外滑板14同轴套设于所述内滑板13外且可相对内滑板13上下滑动，所述液压千斤顶16收容于对应的内滑板13内，该外滑板14与内滑板13优选为采用过渡配合方式，以达到避免支撑柱15晃动的效果为佳。进一步的，每一所述支撑柱15通过多台所述液压千斤顶16支撑，各液压千斤顶16均收容于上述的内滑板13的内腔中，多台液压千斤顶16协同受力、配合工作，共同控制该支撑柱所承担的荷载，结构稳定、工作可靠，响应速度快。
具体的，以（200+226）m独塔双索面斜拉桥的转体施工为例，桥面宽度32.5m，转体重量3.0万吨。采用单球铰转体时，球铰直径约4.8m，桥墩横向宽度22m，转盘横向尺寸需24m，仅靠单支点（球铰）支撑时，上转盘结构受力难以满足要求，且在三级风速条件下实施转体时，抗倾覆稳定系数为1.03，小于规范要求的1.3。而采用上述实施例提供的中心球铰9结合滚轮小车7共同受力组合支承桥梁平面转体***，如图1中所示，在转盘3底部设置1个中心球铰和6个带滚轮小车7的支撑点，设计拟定中心球铰9承受2.4万吨荷载，中心球铰9平面直径4.2m，每个支撑柱15承受1000吨荷载，上部荷载的传力途径为：桥墩4—转盘3—中心球铰9+支撑点—承台2—桩基1。经计算，转体施工阶段抗倾覆稳定系数提高到了14.3，同时因增加了支撑点后荷载较为分散，对桥墩4、转盘3、承台2及桩基1的受力性能均有较大改善。同时，各钢管混凝土支撑柱15及滚轮小车7所承受的荷载均可通过自适应液压千斤顶16自动控制在1000吨（偏差小于2%）。
另外，常规单球铰转体方案在转体前均有称重配平衡的程序，以保证转体结构的重心与球铰中心重合，球铰处于中心受压状态。采用上述实施例提供的中心球铰9结合滚轮小车7共同受力组合支承桥梁平面转体***，可以更方便地实现称重功能，具体操作方法为：先解除自适应液压千斤顶16的自动调节功能，在保证转盘3水平的前提下读出各液压千斤顶16的反力值，然后通过调节梁体5上的配重使各液压千斤顶16反力一致（偏差小于1%），此时即达到了平衡转体状态，然后再打开千斤顶的自动调节功能，让每个支柱受力达到设计拟定的数值（1000吨）。
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。
Claims (10)
1.一种组合支承桥梁平面转体***，包括下部承台结构和中心球铰，其特征在于：还包括用于支撑待转体桥梁的转盘，以及用于驱动转盘转动的动力机构；所述下部承台结构上设有用于支撑中心球铰的支撑台，所述中心球铰可转动安装于转盘底部，且中心球铰对应于待转体桥梁的桥墩底部中心区域布置，所述下部承台结构上支撑台的外侧设有圆环形轨道，所述圆环形轨道上行走布置有多台用于承托所述转盘的滚轮小车。
2.如权利要求1所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述圆环形轨道的圆心与所述中心球铰平面圆心同心布置；所述转盘为圆柱形转盘，且其轴线经过所述圆环形轨道的圆心。
3.如权利要求1所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述圆环形轨道上的多台滚轮小车沿圆环形轨道周向等间距分布。
4.如权利要求1所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述圆环形轨道对应位于所述转盘的边缘，且圆环形轨道的半径小于待转体桥梁的桥墩的旋转半径。
5.如权利要求1所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：每台所述滚轮小车包括台车架，安装于所述台车架底部的行走机构以及安设于所述台车架台面上的支撑柱；各所述支撑柱均与所述转盘底部固连并共同承托所述转盘，各所述支撑柱分别通过液压千斤顶与对应的所述台车架连接，通过所述液压千斤顶控制对应的所述支撑柱所承担的荷载。
6.如权利要求5所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述滚轮小车的台车架上设有用于对支撑柱升降运动进行导向的导向结构。
7.如权利要求6所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述导向结构包括呈柱环形且安装于所述台车架上的内滑板，以及呈柱环形且安装于所述支撑柱底部的外滑板；所述外滑板同轴套设于所述内滑板外且可相对内滑板上下滑动，所述液压千斤顶收容于对应的内滑板内。
8.如权利要求5所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述液压千斤顶为自适应液压千斤顶。
9.如权利要求5或6或7或8所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：每一所述支撑柱通过多台所述液压千斤顶支撑。
10.如权利要求1所述的组合支承桥梁平面转体***，其特征在于：所述动力机构包括牵引索，所述牵引索预埋于所述转盘边沿，用于张拉带动转盘转动。
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