貴溪市跨皖贛鐵路雙幅同步轉體T構設計

關俊鋒

摘要：橋梁轉體施工是指將橋跨結構在非設計軸線位置制作成形，待其具有相應承載能力后，借助牽引力轉體就位的一種施工方法。貴溪市余信貴大道上跨皖贛線、貴溪疏解線主橋采用雙幅同步轉體2×70m 預應力砼T型剛構，該工法是對既有鐵路運營影響最小的方案，每幅轉體重量達14500t。本文介紹該橋的橋型構思及總體布置，轉體施工寬幅T型剛構橋主體結構、結構分析要點及轉動體系的設計特點。

【關鍵詞】T型剛構;雙幅同步轉體;構設計;轉體系統

1.工程概況

余信貴大道位于鷹潭市境內，道路東起于貴溪大道，西止于月湖大橋引橋橋頭，于皖贛線K536+516.40上跨既有皖贛線和貴溪疏解線。既有線均為單線非電氣化鐵路，國鐵Ⅰ級。橋位處皖贛線位于路堤地段，疏解線位于鐵路橋路橋結合段，此處地下水位較高，皖贛與疏解線線間距11.4m。道路與鐵路斜交，交角為53.4°～54°，相交處道路和鐵路平面均位于直線段。

2.方案構思及總體布置

2.1方案構思

上跨鐵路橋梁常規的施工方案有頂推法、吊裝法、架橋機架設法等，如采用上述幾種方案將會對鐵路運輸產生頻繁干擾，若沿鐵路兩側預先搭設支架現澆各幅梁體，待形成受力合理的平衡轉動體系后，再通過牽引系統將橋梁平轉到設計橋位，則轉體時間短（約51min），對鐵路干擾小，故本橋采用平面轉體法施工方案。

2.2總體布置

考慮到橋面較寬，沿道路走向鐵路最外側坡腳間距離約40m，且道路與鐵路呈小角度斜交，故主橋采用雙幅錯孔布設，每幅橋采用2×70m T型剛構，寬23.75m。與被交路斜交時，寬幅橋采用分幅錯孔布設，可以有效減小主橋跨度，使主梁梁高減小，從而為滿足橋下凈空提供更有利的條件。

橋梁立面處于2.5%、-0.6%的坡道及R=8000m的凸曲線上，橋梁軸線與既有鐵路斜交，與皖贛線交角為54°，橋下凈空≥11.03m;與貴溪疏解線交角為53.4°，橋下凈空≥7.71m。

3.主橋結構設計

3.1 上部結構

主橋為兩幅2×70m變截面預應力混凝土T構，每幅寬23.75m。主梁為單箱三室箱形截面，根部高7.0m，端部高3.5m，梁底曲線段為二次拋物線，端部直線段長9.4m。箱梁頂寬23.75m，底寬13.55～16.35m;箱梁兩側懸臂板長2.5m，端部厚20cm，根部厚50cm;箱梁頂板厚30cm，中墩頂增厚為60cm;箱梁底板厚30～120cm，靠近根部加厚到180cm;邊、中腹板厚度為60～100cm。箱梁頂2%的橫坡由其整體剛性旋轉而成。箱梁縱向頂板束、腹板束、底板束分別采用15-φs15.24、17-φs15.24、12-φs15.24鋼絞線，橋面板不設預應力筋，橫梁預應力筋采用15-φs15.24鋼絞線;梁體豎向預應力分區段采用JL32精軋螺紋筋。

3.2下部結構

T構中墩與主梁固結，其為矩形空心截面。墩身頂部橫橋向與箱梁外腹板斜率相同，橋墩傾斜段與豎直段間采用R=20m的圓曲線過渡，中墩橫向邊壁厚1.2m、中壁厚1.0m，縱向壁厚均為1.2m，頂底部均設有2m厚的實體段。上承臺平面尺寸為12m×12m，高3m，下承臺平面尺寸為17.2m×17.2m，高4.5m，下設17根φ2.0m鉆孔灌注樁。

4.結構分析

主橋采用midas civil建模計算，并采用橋梁博士V3.6進行校核，按全預應力混凝土構件設計，主要計算過程和結果如下。

4.1荷載

4.1.1車輛及人群荷載。該立交橋上跨鐵路，按鐵路規范要求汽車荷載按1.3倍城-A荷載采用，人群荷載為3.5kPa。

4.1.2溫度作用。整體溫度變化分別按升降溫25℃考慮，溫度梯度按規范取用。

4.1.3收縮徐變?；炷潦湛s、徐變引起的次內力按規范進行計算。

4.1.4 不均勻沉降。中墩沉降2.0cm，邊墩沉降1.0cm。

4.2施工階段劃分

本橋上部結構分為0號塊、6個支架現澆大節段及兩個邊跨合攏段共計9個節段，本次計算詳細考慮各個施工工況，按照施工過程進行建模，施工階段具體劃分如下：1.澆筑中墩及支架現澆0號塊;2.張拉0號塊頂、腹板鋼束;3.支架現澆1號節段梁體;4.張拉1號節段頂、腹板束;5.支架現澆2號節段梁體;6.張拉2號節段頂、腹板束;7. 支架現澆3號節段梁體;8. 張拉3號節段頂、腹板束;9. 施工轉體梁段防撞護欄、防拋網，轉體就位;10. 支架現澆邊跨合攏段;11. 張拉合攏段鋼束，安裝邊支座，完成體系轉換;12. 施加二期恒載，成橋。

4.3 主梁驗算結果

經驗算，主梁施工和成橋各階段應力、強度、剛度均滿足規范要求。

5.轉動系統設計

5.1轉動系統構造

轉體結構由以下幾部分組成，依次為下轉盤、球鉸、上轉盤、轉體牽引系統。

（1）下轉盤

下轉盤上設置有下球鉸、撐腳環形滑道及千斤頂牽引反力座等。轉體下盤平面尺寸須滿足布設轉體系統各構件的空間要求，尤其是轉體施工期間上盤承臺與牽引反力座間須不存在位置沖突。轉體下盤厚度由轉體及成橋階段抗剪、抗沖切及抗彎承載力驗算確定，其中上下盤封鉸前的下盤抗沖切驗算時，應將球鉸等效為邊長0.8d的矩形截面（其中d為球鉸直徑）。

（2）球鉸制作與組裝

本橋采用的球鉸直徑為4m，由厚度45mm的上下兩片鋼球板組成。球鉸是轉體施工的核心，制作及組裝精度要求很高。鋼球鉸預先在工廠制作，再運輸到現場進行組裝。

①球鉸驗算。上下盤均采用C50砼，單幅轉體結構總重為145000KN，球鉸直徑4.0m，偏壓效應系數K=1.4，則球鉸砼的計算壓應力為：σ=KP/（ΠD2/4）=16.5MPa<0.5Rab=17.5 MPa，滿足承載力要求。

②滑片驗算。單幅橋轉體球鉸上下面間共設置有聚四氟乙烯滑片906片，經驗算，滑片承受的應力σ=74.8 MPa<[σ]=100 MPa，滿足承載力要求。

③球鉸安裝。在澆筑混凝土前，下球鉸須精確定位安裝，待下球鉸砼澆筑后，在下盤預埋套筒內放入φ270mm鋼棒，再安裝下球鉸聚四氟乙烯滑動片，經檢查合格后將黃油聚四氟乙烯粉均勻涂抹充滿于上下滑動片之間，涂抹完成后應避免球鉸中掉入雜物，并立即進行上球鉸安裝，安裝完成后在上下球鉸結合面外側四周用纏繞膠帶進行密封，確保球鉸摩擦部無泥砂或雜物進入。

（3）轉體撐腳與滑道

為保證轉體施工時結構能平穩，在上轉盤底部設置撐腳。為使轉體過程中撐腳受力合理，8個撐腳對稱于橋梁縱軸線布置。在下轉盤頂面對應于撐腳的位置布設寬度為130cm的鋼板滑道，其中心線直徑為1000cm，轉體時撐腳在滑道內滑動，使轉體結構保持平穩。安裝滑道時，要求其在一個水平面內，各部高差不大于2mm。

（4）體上盤

本橋上轉盤平面尺寸為1200×1200cm，高220cm，轉盤內布設有三向預應力筋。轉臺直徑1100cm，高80cm，內部預埋轉體牽引索，牽引索外露部分圓順地纏繞在轉盤周圍，互不干擾地擱置于預埋鋼筋上，并作好保護，防止施工過程中鋼絞線損傷或嚴重生銹。

（5）轉動牽引力計算

根據以往工程經驗，本橋上下球鉸間潤滑材料采用黃油聚四氟乙烯粉和聚四氟乙烯滑動片，靜、動摩擦系數分別為0.1、0.06，牽引力的計算過程如下：

轉體牽引力計算公式為T=2/3×（R·W·μ）/D式中R—球鉸平面半徑，R=2m D—轉臺直徑，D=11m經計算，啟動時所需最大牽引力為1757.6KN，轉動過程中所需牽引力為1054.5KN。

5.2轉體施工主要流程

（1）施作鐵路兩側主橋中墩樁基及基坑圍護結構，開挖基坑，澆筑主墩下轉盤，與此同時施工轉體影響范圍以外的過渡墩及引橋橋墩。

（2）待下轉盤砼養護達設計強度后，在其上方安裝球鉸及滑道，之后澆筑主墩上盤及墩身，平行于鐵路方向搭設滿堂支架并預壓。

（3）逐節段支架現澆主梁，待相應節段砼齡期、彈性模量及強度達到設計要求后，張拉相應階段預應力鋼束，形成64.5m+64.5mT型剛構，拆除滿堂支架。

（4）轉體前對結構進行稱重，實測重心位置，發現偏心時進行配重，使轉體結構重心基本與球鉸中心在平面上重合。之后通過試轉，測定球鉸摩阻系數等。

（5）向鐵路管理部門申請，確定轉體施工的封鎖時間，在該作業時間內進行兩幅橋同步轉體。

（6）轉體完成，安裝臨時墩并與轉體梁段臨時鎖定。

（7）在交接墩臺與臨時支墩間設托架（或搭支架），進行現澆段施工，張拉其余縱橫豎向預應力筋。

（8）施工橋面系，成橋后進行荷載試驗，驗收合格后運營通車。

6.結束語

貴溪市余信貴大道跨皖贛線、貴溪疏解線鐵路橋采用轉體法施工2×70m T型剛構方案，較好地結合了橋位處場地條件及交通狀況，橋梁施工期間對鐵路運營影響較小。本橋結構尺寸基本合理，經驗算滿足施工及運營階段承載能力及正常使用要求，本橋的實施可為同類型橋梁的設計施工提供一定的借鑒。

【參考文獻】

[1]王立中.轉體施工的公路T型剛構橋梁轉動結構設計[J].鐵道工程學報，2006（09）：41-43.

[2]韓旭華.橋梁轉體施工技術探討[J].山西建筑，2018，44（21）：151-152.