轉體施工橋梁多次體系轉換施工控制技術

韓誠善

（中鐵十四局集團青榮城際鐵路工程施工指揮部第四項目部，山東 青島266108）

轉體施工橋梁多次體系轉換施工控制技術

韓誠善

（中鐵十四局集團青榮城際鐵路工程施工指揮部第四項目部，山東 青島266108）

近年來，我國高速鐵路迅速發展，長大橋梁工程越來越多，跨越既有線的施工也相對增加，而在跨越既有線施工中安全工作最為重要，這個各鐵路局在選擇跨越既有線的橋梁形式時優先選擇了對既有線安全影響較小的轉體施工工法，在轉體施工工法中梁體的多次體系轉化決定了梁體的施工質量，同時也決定了梁體的施工周期。

轉體梁；砂箱；臨時支撐結構；臨時鎖定

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.043

1 引言

轉體橋施工過程中，橋梁梁體經過多次體系轉換確保轉體橋的施工質量。而每次體系的轉換有各種施工工法。本文通過青榮城際鐵路即墨上行聯絡線跨濟青高速公路特大橋上跨膠濟鐵路（60+100+60）m預應力混凝連續梁轉體的施工過程，闡述了在各施工環節中梁體體系轉換所采取的施工工法。

2 工程概況

青榮城際鐵路即墨上行聯絡線跨濟青高速公路特大橋與膠濟鐵路上、交角分別為23°44′00″及23°53′00″,采用（60+100+60）m預應力混凝連續梁上跨通過。采用轉體法施工，轉體結構長98m，現澆支架法施工，41#墩轉體質量為5 870t，轉角23°44′，42#墩轉體質量為6139 t，轉角23°53′。轉體結構由下轉盤、球鉸、上轉盤、轉體牽引系統組成。轉體就位后，由中跨2m合攏段及兩側邊跨9.75m現澆段+2m邊跨合攏段組成梁部結構，如圖1所示。

3 施工難點分析

1)轉體橋在施工過程中經歷多次體系轉換，體系轉換的先后次序尤為重要；

2)轉體橋的體系轉換施工措施有許多種，需要對比分析各種施工措施的優缺點綜合考慮；

3)體系轉換時必須嚴格按照工序施工，施工措施的先后

順序可能導致難以估計的損失。

圖1 轉體橋施工平面圖

4 轉體橋施工體系轉換

青榮城際鐵路即墨上行聯絡線跨濟青高速公路特大橋上跨膠濟鐵路 （60+100+60）m預應力混凝連續梁施工過程中經歷了多次體系轉換，總結工藝如下。

4.1 球鉸安裝過程中自由體系階段

上球鉸安裝完成后，需要進行球鉸的試轉來驗證球鉸是否能夠正常轉動，及球鉸間填充的黃油聚四乙烯粉的密實均勻。此時球鉸處于三維自由體系。

4.2 上承臺混凝土澆筑后至梁體現澆張拉完成的超靜定結構體系階段

上承臺混凝土澆筑后，要限制球鉸的各向位移，方便墩身、梁體的定位施工，為梁體的順利合攏提供先決條件。

4.3 碗扣支架拆除后的懸臂鋼構階段

梁體要轉體，現澆碗扣支架必須拆除，梁體形成懸臂式結構；而要實現梁體的轉動，墩身與梁體間必須進行鋼構連接。

4.4 轉體過程中的自由體系階段

轉體過程中，球鉸為主要受力構件，撐腳為輔助構件，球鉸受豎向重力，梁體不平衡彎矩及摩擦力，即球鉸此時處于三維自由狀態。

4.5 轉體完成后的懸臂結構階段

轉體完成后，調整梁體按設計位置就位后，及時封閉上下承臺間轉盤空間，將球鉸的三維自由狀態變化為懸臂階段，才可進行中跨合攏段掛籃的行走，此時依舊需要通過梁體的配重實現梁體的平衡狀態。

5 轉體梁各體系施工技術

5.1 球鉸安裝過程中自由體系階段

上球鉸安裝完成后，球鉸試轉時處于三維自由體系，通過其轉動，實現球鉸的驗證。

5.2 上承臺混凝土澆筑后至梁體現澆張拉完成的超靜定結構體系階段

上球鉸試轉完成后，要保證后續墩臺及梁體施工時球鉸不轉動，梁體轉體前球鉸不受力(避免四氟塊長時間受力產生塑性變形影響球鉸的轉動質量)，球鉸受力要均勻(不受豎向沖擊荷載)，綜合考慮以上三方面要求，青榮城際鐵路轉體橋采取了以下措施：

1）在上下承臺間預埋豎向連接鋼筋，阻止施工過程中球鉸的轉動；

2）在上下承臺間設置砂箱來實現后期球鉸的均勻受力，通過砂箱的預壓實現球鉸前期不受力。

5.3 碗扣支架拆除后的懸臂鋼構階段

本橋與其它轉體橋最大的不同就是轉體結構沒有采用傳統的鋼構連接形式[1]，而是采用球形支座，梁體要實現轉動，則必須保證梁體在轉動過程中球鉸不能受任何方向的荷載及扭動力，這樣就得在墩頂與梁體之間增加臨時支撐及錨固結構，進而實現轉動過程扭動力通過墩身傳替至梁體一起轉動。

1）梁體的臨時支撐結構計算

轉體過程中，梁體質量W=1300×2.6+164+32+120+20 +122=3838t。

臨時支撐按澆筑C50混凝土就算，混凝土截面積S=W/P=3838000×9.8÷50 000 000=0.75m2。

2）梁體的臨時錨固結構計算

轉體過程中，扭動力即為啟動時最大牽引力矩，按在墩頂

式中，T為啟動時所需要最大牽引力；L1為啟動時牽引力距離轉動中心距離，轉盤半徑3.8m；L2為Φ32mm鋼筋距離轉動中心距離，按1.4m計算；fv為鋼結構抗剪切強度設計值，120MPa。

則 S=2×808000×3.8÷(120 000 000×1.4)=0.037m2，Φ32mm鋼筋數量=0.037/(3.14×0.016×0.016)=46.1根。

3）梁體軸線方向抗傾覆計算

依據設計圖紙，橋梁兩側最大不平衡荷載30t。

式中，P為最大不平衡荷載30t；L為梁體懸臂長度49m；L′為32mm鋼筋距離抗傾覆支撐點距離，即兩臨時支撐間距2.5m；f為鋼結構抗拉強度設計值，205MPa。

則S′=30000×9.8×49/(205000000×2.5)=0.028m2，32mm鋼筋數量=0.028/(3.14×0.016×0.016)=34.8根。

4）梁體橫向抗傾覆計算

依據設計圖紙，橋梁梁體為曲線梁，最大偏心距11.6cm。在墩頂臨時支撐內預埋32mm鋼筋抵抗橫橋向的梁體傾覆，最少需要32mm鋼筋截面積：

式中，W為梁體質量，3838t；e為梁體偏心距11.6cm；L''為32mm鋼筋距離抗傾覆支撐點距離，取為1.4m；f為鋼結構抗拉強度設計值，205MPa。

則S〞=3838000×9.8×0.116/(205000000×1.4)=0.015m2，32mm鋼筋數量=0.015/(3.14×0.016×0.016)=18.7根。

5.4 轉體過程中的自由體系階段

梁體轉體前，要將上下承臺間的連接鋼筋、砂箱進行拆除。為了保證球鉸均勻、緩慢受力，需要同時同步拆除32個砂箱。

轉體時，雖然撐腳只起到保險腿的作用，但為了減少撐腳與下滑道間的摩阻力，同時保證轉體過程中梁體沒有大的傾斜，需在撐腳下不足20mm的空隙內盡量填充密實四氟板與鋼板組合。

5.5 轉體完成后的懸臂結構階段

轉體完成后，調整梁體按設計位置就位后，首先用至少保證每個撐腳下不少于4個鋼楔子同時從4個方向加固住撐腳，保證其不在有位移。

及時連接上下盤間預埋鋼筋，安裝模板，澆筑混凝土。澆筑混凝土過程中，為了保證混凝土澆筑密實，需要在上承臺上預留一系列20cm下料孔及7.5cm振搗孔。下料孔間距控制在1.5m的范圍之內，澆筑時要以最終各預留孔內混凝土溢出上承臺面為止。

待封盤混凝土強度達到設計強度100%后，提前懸掛在懸臂端的中跨簡易施工平臺才能行走至合攏段位置，此時梁體已經處于懸臂結構階段，平臺行走中需要通過梁體另一側的配重實現梁體的平衡狀態。

5.6 中跨合攏簡支體系階段

同時解除兩個墩身上的臨時支撐結構，墩身兩側及左右需同時解除，使梁體重量緩慢加載于支座上。梁體呈現簡支體系狀態，在1d中溫度最低的時段澆筑合攏段混凝土。

5.7 邊跨合攏連續梁體系階段

中跨合攏后，現澆邊跨合攏段，張拉邊跨合攏預應力鋼束，拆除支撐支架，梁體呈最終連續梁體系。

6 結語

2014年3月4日青榮城際鐵路轉體橋試轉成功，2014年3月6日轉體完成，2014年3月28日全橋合攏。在轉體橋施工過程中，橋梁經過多次體系轉換，特別是為保護球鉸均勻受力、梁體同墩身緩慢轉體就位的各項措施的實際驗證，為后期類似工程的施工提供了寶貴的經驗。

【1】GB 50010—2002.混凝土結構設計規范[S].

The MultipleSystem Conversion ConstructionControlTechnology in BridgeSw ivel Construction

HAN Cheng-shan
(Qingdao-Rongcheng Inter-cityRailwayNo.4 Project Department of China Railway14th ConstructionCorporation., Qingdao 266108，China)

In recentyears,w ith the rapid development ofChina'shigh-speed railway,bridge engineeringmore and more grow up,across existing construction isalsoacorresponding increase,and acrossexisting railway safetywork ismost important,the Railway Bureau in the choiceacrossexisting railwaybridgeform thepreferred choiceofthesw ing lessimpacton thesafetyoftheexistingconstructionmethod,in the sw ivelconstructionmethodofbeam bodyof themultiplesystem transformationdeterm inesthequalityof theconstructionof thebeam body, andalsodeterm inestheconstructionperiodofthebeam body.

twistbeam;sandbox;temporarysupportstructure;temporary lock

U445.4

B

1007-9467（2016）07-0161-03

2016-01-08

韓誠善（1975～），男，山東即墨人，高級工程師，從事橋梁施工研究，（電子信箱）543800337@qq.com。