跨鐵路既有線橋梁轉體施工技術特點的分析與研究

孫竹君

摘? 要：基于當前跨鐵路既有線立交橋的建設規模及設計需求不斷增長的背景下，轉體施工技術具備的交通網絡正常運行和轉體施工同時并行、互不干擾的優勢，使其在當前市政道路跨線施工領域取得長足的發展與應用，本文主要圍繞津石高速公路跨京九鐵路立交橋項目實例，對轉體施工技術的施工工序及工藝、系統構成、技術特點、影響因素等內容進行分析和闡述，希望為后續施工企業進行跨線轉體施工操作提供必要的技術支撐和參考。

關鍵詞：跨鐵路既有線;橋梁轉體施工;T構;球鉸精度;參數控制

一、工程項目實例分析

本文在研究中所篩選的工程實例是津石高速公路上跨京九鐵路立交橋工程，采用主橋橋面整體式布置、引橋橋面和結構均分幅布置的形式，橋梁全長490米，全寬33.5米，單幅橋梁全寬16.512米，主橋跨度是2×65米連續T構布置，采用了大節段現澆、轉體法施工，轉體重量1.45萬噸。轉體主橋采用了預應力混凝土轉體剛構，工程施工要求的控制精度高，技術難度較大;同時，鐵路附近需搭設現澆梁臨時支架，臨時支架的穩定性及鐵路行車的安全性也是施工過程控制的重點。

二、轉體施工的工序及工藝

本工程轉體施工技術采用了群樁式基礎，下部中墩采用墩梁固結。轉體結構是由下轉盤、轉體支座、上轉盤、轉體牽引系統四個部分組成，轉盤結構所采用的轉動體系是由環道與中心支承相結合而成。轉體上部采用單箱三室斜腹板箱形截面結構，整體箱室分為A0、A1、A2、A3及后澆段等部分，包括墩柱均采用大體積混凝土進行澆筑。

三、轉體系統的基本構成

從結構規劃角度而言，轉體系統主要包括墩柱、上下球鉸、四氟乙烯板、撐腳、滑道，其中最重要的就是球鉸和撐腳。而在轉體轉動過程中，需要借助牽引系統的牽引力轉化為轉體轉動所需驅動力，從而實現預期轉動目標。牽引系統及轉體結構二者相互依存。

1、球鉸

球鉸是整個轉體系統的關鍵構成部分，是轉體結構的骨架，對轉體過程起到支撐和保障作用，因此要嚴格按標準對球鉸的基本原理、功能和質量等進行綜合評估與篩選。

2、撐腳

作為轉體結構滑動的支點，撐腳是轉體結構的重要構成部分，在篩選時要高度重視撐腳是否堅固耐用。由于施工時一般將撐腳和混凝土結構澆筑在一起，因此務必確保撐腳部分的混凝土澆筑按照標準流程進行，同時應規范撐腳的鋼筋綁扎操作。在設計階段可通過混凝土養護以及預壓試塊等方式對撐腳位置預應力對應的張拉時間進行評估。

3、牽引動力

為確保在轉體過程中提供足夠的牽引力，牽引動力系統是轉體結構的核心。牽引系統一般通過計算機系統來進行數字化操控，借助信息技術的應用來完成對液壓表及運轉速度等參數的綜合控制，為實現兩幅同步轉體的運行目標提供保證。

四、轉體施工過程原理

轉體箱梁的重量通過墩柱傳遞至上球鉸，上球鉸通過球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺。撐腳和滑道之間以及上下球鉸之間的動摩擦力矩主要由牽引反力座、轉體連續作用千斤頂、牽引索來承擔;而上下球鉸之間以及撐腳和滑道之間的動、靜摩擦力矩之差主要由助推反力座、助推千斤頂來承擔。待箱梁主體施工完畢以后，脫空砂箱將梁體的全部重量轉移于球鉸，然后進行稱重和配重，利用埋設在轉臺的牽引索、轉體連續作用千斤頂，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的摩擦力矩，使橋體轉動到位。

五、基于工程實例的轉體施工技術特點分析

1、轉體重量

經過數十年的積累與發展，轉體施工技術的施工工藝愈發成熟，轉體橋梁的總重量也取得巨大的增長。1980年修建的魯班水庫大橋轉體重量僅50噸;經過30余年的發展，2014年修建的武漢姑嫂樹大橋重量達1.75萬噸;僅僅一年后的2015年，鄒城市三十米橋上跨鐵路立交橋轉體重量達到了當時世界之最的2.24萬噸;2016年的菏澤丹陽橋和唐山市跨津山鐵路立交橋分別達到了2.48萬噸和3.3萬噸，屢次刷新橋梁轉體重量的世界紀錄。本項目工程實例重點橋梁轉體重量也達到了1.45萬噸，雖未達到刷新記錄的水平，但也同樣為我國轉體橋梁建設施工積累了經驗。

2、轉體梁懸臂長度

對于本工程懸臂長度65米的跨京九鐵路轉體立交橋，當承臺位置處僅變化1毫米時，最大懸臂端的位移量就達到近20毫米。因此，對于橋梁轉動過程中及轉體完成后的線形調整，精準控制最大懸臂端的標高和梁體兩端的彎矩平衡至關重要，唯有不斷提高橋梁的抗傾覆能力，才能確保轉體后的順利合攏。

3、轉體橋梁橋面寬度

我國原有道路交通上的橋梁多為雙向四車道，已經無法滿足當前擁堵路況所需的路幅寬度，因此現在修建的橋梁多為雙向六車道。對于橋面較寬的轉體橋梁，若混凝土澆注時分布不均勻，可能會產生橫向不平衡力矩，從而使球鉸側轉及轉體梁受扭，造成橋梁的受力分析愈發復雜。本工程實例中轉體橋的寬度為21.3m，轉體時應特別注意橫向和縱向的重心控制，確保橋梁轉體時的穩定與安全。

4、轉體過程中的風荷載影響

轉體橋梁在風荷載作用下的動力響應對轉體過程影響很大。根據現場施工經驗，預計給出的轉體時間十分有限，轉體當天是否有大風將決定是否能夠按時進行轉體，特別是對于受風面積較大的大懸臂寬幅轉體橋梁，受到的風荷載相對更大;同時當風頻與轉體橋的自然頻率接近時，轉體橋在風荷激勵下的響應也很大。因此，當橋梁施工地點位于多風地區時，必須分析風荷載對轉體橋梁穩定性的影響，并確定轉體時的安全臨界風速。

5、合攏前后的受力區別

合攏前，處于靜定結構的轉體橋是由球鉸提供抗傾覆力矩來保持平衡，橋梁懸臂最大端受力為零，主梁根部截面處受力最大。當轉體到合攏位置時，整個橋梁由靜定結構變為超靜定結構，主梁的應力重新分布，無論是設計還是施工上都不可忽視，務必使橋梁結構的形變和內力處于可控范圍內。

六、影響轉體精度控制的主要因素

理論方面主要由以下三個因素影響T構橋梁能否精確完成轉體：一是轉體系統中滑道和球鉸的安裝精度，二是試轉過程中對試轉轉動數據的匯總分析，三是正式轉體階段中的過程動態測點控制。

1、球鉸的安裝精度控制

球鉸包括上球鉸和下球鉸，球鉸安裝的精度和質量直接決定了轉體成敗。其中，安裝上球鉸要注意球鉸放置時需保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致;安裝下球鉸則主要利用預埋的定位鋼骨架來安裝固定。安裝過程中應盡量確保球鉸面不變形，保證球鉸面的光潔度及橢圓度;同時應務必確保球鉸范圍內的混凝土振搗密實，防止混凝土漿等雜物進入球鉸摩擦部位。

2、橋梁試轉和轉體時的重要參數控制

轉體施工的重要控制參數包括每分鐘轉速、點動位移、慣性位移和轉動油壓，以上參數均用于反映轉體過程中梁體的運動狀態，施工現場務必委托具備相應資質的單位進行實時監測，利用數控方法對以上參數進行全過程監控。

七、總結

綜上所述，本文通過對跨京九鐵路轉體大橋工程實例的施工工藝及工序分析，闡明了轉體施工技術在跨鐵路既有線T構橋梁設計與施工過程中的重難點，論證了跨線轉體施工技術即能滿足工程項目建設規模要求，也能最大限度節省土地資源，同時降低對正常鐵路線路的影響，具有廣闊的發展前景。今后也需進一步論述該技術在實際施工組織中的總體部署、設備構成、安全質量保障措施等關鍵要素，為跨線橋梁轉體施工技術的應用積累經驗。

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