橋梁平衡轉體稱重配重施工技術研究

胡涔陽

摘 要 本文以南京市麒麟科創園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程鐵路主跨140m轉體施工中的稱重和配重實踐過程進行闡述分析，轉體前根據梁體結構和施工因素造成的不平衡力矩進行理論分析，確定稱重及配重目的、稱重原理及實施方案，最后對現場試驗采集數據進行分析處理，根據數據處理結果指導現場進行精確配重，為平衡轉體提供技術支持。

關鍵詞 不平衡力矩;偏心距;摩擦系數;稱重;配重

引言

橋梁轉體施工如何有效地減小上下球鉸之間的摩阻力、轉體偏心和提高梁體抗傾覆能力，是確保轉體安全順利完成的關鍵因素，其中球鉸之間的摩阻力與球鉸的摩擦系有關，球鉸摩擦系數因實際施工水平和施工條件的不同，會造成球鉸的摩擦系數不同，需通過現場試驗確定;其次轉體偏心和實際轉體球鉸中心與設計球鉸轉體中心能否高度重合有關系，偏心距和轉體轉動中心可以經過配重來實現，這些參數都需通過稱重和配重試驗最終確定，所以稱重配重在轉體施工中是不可或缺的組成部分。

1工程概況

南京市麒麟科創園快速交通工程一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程在23#墩～24#墩之間以（70+70）T構槽型梁轉體跨越既有寧蕪鐵路及仙寧鐵路，橋梁轉體完成后與線路相交里程為：寧蕪線里程為K8+570，仙寧鐵路線路里程為下行K298+100，交角57°。轉體前T構槽型梁在23#墩寧蕪鐵路的西側平行于寧蕪鐵路采用滿堂支架法施工至140m長，再順時針平轉57°至設計線路方向在22#墩與24#墩與既有箱梁合攏，轉體重量12000t。

圖1 轉體主跨平面位置示意圖

2轉體稱重配重試驗施工

2.1 稱重配重目的

轉體稱重是為了測定轉體施工的摩阻系數、不平衡力矩和轉體偏心距，通過合理配重有利于不平衡力矩和偏心距的調整，確保轉體過程中梁體不發生突變造成梁體傾覆，本工程轉體梁懸臂長度為69.9m，轉體長度越大，梁體在轉體過程中球鉸發生微小的轉動也能導致懸臂端產生較大的豎向變形，所以合理的配重可確保轉體力矩的平衡和梁體轉體到位后的線型，減少轉體過程中標高突變，確保轉體跨越既有線施工安全[1]。

2.2 稱重施工原理

（1） 不平衡力矩測試原理。當梁體支架脫架完成、上下轉盤之間的沙箱和撐腳下的臨時支撐物拆除后，梁體平衡表現為以下兩種典型形式：①當轉體球鉸摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG時，梁體不會發生轉動，即梁體支架拆除后，梁體在沒有外部條件影響下的不平衡力矩作用下不能發生轉動。該種情形下需分別在縱向方向兩側設置千斤頂對梁體施加向上的荷載，使T梁沿梁軸線的豎平面內方向進行順向或逆向的細微轉動，讀取轉動過程中的荷載和位移讀數。

假設梁體落架后梁體轉動重心偏向北側，先在下轉盤南側使用千斤頂對上轉盤實施向上荷載P1（見圖2-1）。當荷載P1逐級加載達到使球鉸發生微小轉動的瞬間，有：

②當轉體球鉸摩阻力矩MZ<不平衡力矩MG時，梁體會朝向偏心的一側進行轉動，直至上轉盤的撐腳與滑道接觸參與梁體平衡工作，這種情形下梁體由球鉸摩阻力矩、不平衡力矩和撐腳對球心的支撐力的力矩保持平衡。架設梁體重心偏向北側，此種情況下，只能在下轉盤的北側使用千斤頂對上轉盤施加向上的荷載P2（見圖2-3）。當荷載P2（由撐腳離地的瞬間算起）逐級加載使球鉸發生微小轉動的瞬間，根據力矩平衡有：

轉體球鉸靜摩擦系數確定是根據轉動體球鉸在沿梁軸線的豎平面內發生順向或逆向細微轉動確定的，摩阻力矩為摩擦面每個微面積上的摩擦力對過球鉸中心豎轉法線的力矩之和（見圖2-5，根據研究成果及工程實踐，使用四氟乙烯片并填充黃油的球鉸靜摩阻系數和偏心距可用下列各式為：

2.3 稱重試驗施力設備及測點布置

本工程轉體梁在落架完成后，撐腳未接觸滑道且北側撐腳與滑道距離較小，南側撐腳與滑道距離較大，根據不平衡力矩實驗原理屬于摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG的情況，并初步判斷梁體的偏心距向北，稱重試驗先在下轉盤南側用千斤頂對上轉盤逐級施加向上的荷載，梁體發生細微轉動，開始采集對應的荷載值和位移數值，然后在北側施加荷載，再次采集相應的荷載值和位移數值。

在距轉體中心線5m處設置2臺6000kN的千斤頂，每臺千斤頂需要的荷載：5742.72/（2×5）=574.27kN。分別對上轉盤施加荷載，在上轉盤底設置位移百分表，用以測試球鉸轉動過程中的細微變形量。

2.4 稱重試驗結果

（1） 南側稱重試驗結果。

將準備好的千斤頂分別對稱放置在轉體橋主墩南側距離球鉸中心5m位置，開始對梁體進行逐級加載進行稱重，數據采集完成后及時進行分析，該側稱重荷載-位移測試結果如表1-1和圖2-8所示，由分析的數據得出，當千斤頂荷載小于1280kN時，荷載-位移呈線性變化;當千斤頂荷載大于1280kN時，位移迅速增加，荷載保持不變。由此判別出P1=1280kN。

（2）北側稱重配重試驗結果

將準備好的千斤頂分別對稱放置在轉體橋主墩北側距離球鉸中心5m位置，開始對梁體進行逐級加載進行稱重，荷載-位移測試結果如表1-2圖2-9所示，由圖表可以得出，當千斤頂荷載小于2860kN時，荷載-位移呈線性變化;當千斤頂荷載大于2860kN時，位移迅速增加，荷載保持不變。由此判別出P2=2860kN。

南京市麒麟科技創園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程轉體橋，經過不平衡稱重實驗及數據分析計算：球鉸摩阻力矩為7437 kN·m，球鉸摩阻系數為0.008;不平衡力矩2573 kN·m，偏心距為2.1cm，偏向北側。配重結果：根據不平衡和力矩平衡原理梁體南側懸臂端方向距離球鉸中心65m位置配重3.96t，配重后偏心距基本為0cm，達到平衡轉體目的。

3結束語

通過南京市麒麟科技創園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程轉體橋稱重配重試驗，真正理解了稱重配重對轉體施工的重要性，解決了由于施工條件造成的不平衡力矩和偏心問題，避免了轉體過程中可能出現了梁體結構突變，為轉體施工的順利實施奠定了堅實基礎。

參考文獻

[1] 李龍吉.轉體橋梁稱重及配重施工技術[J].城市建設理論研究（電子版），2015，（8）：1349-1350.