連續(xù)梁橋平轉法施工關鍵技術研究

(中交機電工程局有限公司 北京 100041)

引言

橋梁轉體施工根據橋梁類型的不同往往采取不同的轉體施工方法，大體上橋梁轉體可分為三種，平轉法，豎轉法和平豎結合法[1-2]。跨繁忙路線(公路或鐵路)的橋梁一般采用平轉法。橋梁平轉法的基本原理為橋梁荷載通過橋墩傳遞至位于橋墩下部的球鉸，球鉸再傳遞至承臺，通過承臺將荷載傳遞到基礎上。橋梁荷載傳遞至球鉸時，荷載在上球鉸與下球鉸之間的傳遞是通過球鉸間的四氟乙烯板實現過渡的。在橋梁主體結構施工完成后，脫空砂箱，此時主梁梁體的自重均由球鉸承擔[3-4]。

為了使橋梁轉體施工過程中轉動體能夠平順、安全的完成轉體需要解決三個關鍵性問題，球鉸、牽引系統(tǒng)和轉體的穩(wěn)定性。橋梁轉體過程中為了使轉動體平順、安全的轉動，牽引系統(tǒng)必須滿足動力大、能夠持續(xù)穩(wěn)定輸出的要求。牽引系統(tǒng)主要由主控臺、連續(xù)千斤頂及液壓泵站三部分組成，平轉法采用的牽引系統(tǒng)具有自動連續(xù)、同步、全液壓等特點，并且技術比較成熟，是橋梁轉體施工首選的方法。

一、工程概況

跨安居鐵路橋建設場地位于郊區(qū)黃碾鎮(zhèn)安居村，為跨安居站鐵路道岔咽喉區(qū)而設，橋下鐵路線路較多，且列車來往通行繁忙，為減小對既有鐵路運營的干擾，跨鐵路路線的主橋設計方案為60m+105m+60m預應力混凝土連續(xù)梁，總長225m，橋面寬29m，采用轉體施工法實現橋梁轉動至設計橋位。轉體部分跨徑組合為2×(51.25+51.25)m，轉體重量1.56萬噸。

主橋上部結構采用單箱四室箱形截面，箱梁頂板寬29m，箱梁頂板厚30cm，底板厚度為28cm～75cm，邊腹板厚度為50～80cm，中腹板厚度為40～70cm。主橋橋墩采用矩形實體墩，基礎為鉆孔樁基礎。主墩轉盤及承臺采用C50混凝土。

二、工程應用

(一)轉體結構的牽引力計算

1.摩擦力計算

計算公式為：F=μ×W

(1)

上式中：μ指摩擦系數，取靜摩擦系數μ靜=0.1，動摩擦系數μ動=0.05；W指重量，背景橋梁轉體總重量為15600.4t。

由式(1)可得：

(1)靜摩擦力：F靜=μ靜×W=15600.4kN

(2)動摩擦力：F動=μ動×W=9360.2kN

2.轉體拽拉力計算

(2)

其中：T-牽引力；R-球鉸平面半徑，R=136.5cm；W-轉體總重量，W=156004；D-牽引力偶臂，取轉臺直徑D=1300cm；μ-球鉸摩擦系數，啟動時μ靜=0.1，轉動時μ動=0.05。

由式(2)可算得：

(1)啟動時所需最大牽引力：

(3)

(2)轉動過程中所需牽引力：

(4)

3.牽引系統(tǒng)的選擇與布置

由上式(3)、(4)可知：該橋每個轉體可選用兩套四臺ZLD100型牽引系統(tǒng)，通過拖拉纏繞且錨固于直徑為13m的圓盤轉臺上的鋼絞線(規(guī)格為15-φs15.2)，形成水平扭轉力矩，從而使得轉動體系轉動。

(1)動力儲備系數為：

(5)

(2)單根鋼絞線的最大承載力為：

1860MPa×139mm2=258540N=25.9t

(6)

(3)鋼絞線的安全系數為：

(7)

由式(5)～(7)可以看出牽引系統(tǒng)中千斤頂的動力儲備和鋼絞線的安全系數能夠滿足設計要求。

(二)轉體前后主梁線形監(jiān)測

利用施工單位布設的控制網和控制點，監(jiān)測橋梁在轉體前后預應力混凝土主梁線形的變化。于每個梁段端部截面上對稱布置高程觀測點，兼顧在橋梁轉體過程中箱梁的撓度變形及扭轉變形的監(jiān)測，且每個截面應在頂板設置2個監(jiān)控點。高程測量使用全站儀進行觀測。

(三)轉體加速度和豎向振幅監(jiān)測

1.測試內容

在橋梁轉體過程中，梁體的線加速度以及懸臂端的豎向抖動程度可通過轉體加速度和豎向振幅監(jiān)測來確定，其中包括轉體中出現急停、急起狀況時加速度的測定。懸臂梁端部的加速度時程可通過加速度傳感器獲取，梁端的豎向位移振幅可采用拾振儀和電渦流傳感器測試。

2.測試過程

(1)T構試轉前邊跨前端及L/4截面的實測脈動。為消除測試期間的振動噪聲，必須首先測試轉體結構的自身頻率。主要測試了轉動梁體的T構試轉前邊跨前端及L/4截面的實測脈動，采用DH610V型拾振器獲得轉體懸臂梁的自身頻率。

(2)T構前端橫向加速度動態(tài)監(jiān)測。在橋梁轉體過程中，需要測試T構前端箱梁的橫向加速度。轉體中懸臂梁端部的加速度時程可通過DH610V型拾振器獲得。

(3)T構前端豎向振動動態(tài)監(jiān)測。在橋梁轉體過程中，需要測試T構前端箱梁的豎向振動位移。轉體中懸臂梁端部的豎向位移時程曲線可采用M355B04型加速度傳感器獲得。

三、結論

(1)轉體前后高程有變化，為保證左右邊跨、中跨的高程協(xié)調，達到設計高程要求，應在合攏施工前對橋梁標高進行適當調整，以滿足設計和規(guī)范要求。

(2)橋梁轉體過程中箱梁豎向振幅不到1mm，橫向加速度不超過0.1m/s2，這表明整個轉體過程是平穩(wěn)的、可靠的。