跨遷曹鐵路水平墩頂轉體橋試轉體數據分析

敖 巖

(中鐵三局集團天津建設工程有限公司，天津 300350)

傳統的鐵路連續梁多采用墩底轉體，轉體后轉體機構封閉于承臺中，致使基礎平面尺寸極大。基礎施工過程中，基坑敞口時間長，由于雨水或地下水的浸蝕，轉體系統易銹蝕，導致轉體系統摩阻力急劇增大。墩底轉體時，轉體重量既包含橋梁部分，還包含墩身部分，需要增大牽引力，增大了牽引設備和預埋系統的安全隱患。當墩身較高時，由于受力不均，易發生偏壓，有傾覆的危險。所以近年國內出現了墩中和墩頂水平轉體的形式(見圖1)。

與此同時，水平墩頂轉體也有一些弊端，由于墩頂空間所限，對于轉體機構的布設提出了更高的要求；結構支點位置、滑道走行區域與支座位置會發生局部沖突。這些都給后期轉體施工帶來了困擾。本文結合水曹鐵路墩頂試轉體過程進行分析和總結，通過數據采集和分析為正式轉體提供經驗支持。

1 概述

1.1 工程概況

上跨遷曹鐵路特大橋位于河北省唐山市唐海縣境內，全長5.5 km，其中57號墩～58號墩處采用64 m連續梁跨遷曹鐵路，交叉角度為45°。既有線邊坡防護側采用直徑1 m、樁長18 m混凝土灌注樁防護，采用鋼板樁+0.5 m封底混凝土+0.5 m片石的止水方式。

57號墩采用10根樁徑1.6 m,樁長71 m鉆孔灌注樁基礎；58號墩采用10根樁徑1.6 m，樁長76 m鉆孔灌注樁基礎。承臺尺寸為14.6 m×11.6 m×3.2 m。57號、58號墩均采用圓端形實體墩，墩柱高度均為8.5 m，墩底尺寸8 m×4.2 m，墩頂尺寸9.6 m×7.2 m。梁體全長145.5 m，計算跨度為(40+64+40)m，中支點處截面最低點處梁高5.2 m，跨中2 m及邊跨9.75 m直線段截面最低點處梁高2.7 m，梁體下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.75 m，梁縫分界線至梁端0.1 m；橋梁建筑總寬11.5 m，梁體寬度10.8 m，擋砟墻內側凈寬8.7 m。

連續梁采用支架現澆、墩頂轉體，中跨合龍段采用鋼殼法施工，在57號、58號墩搭設支架澆筑62 m長梁段，形成平衡轉動結構，57號墩、58號墩轉體梁段逆時針旋轉45°，平轉角度不大于0.02 rad/min，轉體最大總重量23 200 kN；結構平轉至最終橋位后，進行邊跨合龍及中跨合龍。

1.2 墩頂轉體工藝原理

將轉體機構布置于墩頂，采用鋼管混凝土轉鉸裝置并設置夾層鋼板，墩頂設置臨時支撐，轉體梁段在支架上現澆施工，落梁形成自平衡轉動體系，轉體就位后邊跨合龍，頂梁并抽掉鋼管混凝土轉臺的夾層鋼板，永久支座頂推就位，落梁，完成體系轉換，中跨合龍。

轉體機構由下轉盤、球鉸、上轉盤及牽引系統組成。頂帽設計為下轉盤并布置環形滑道，梁底轉盤下設鋼管混凝土轉臺，上下轉盤之間設置鋼管混凝土轉鉸裝置。鋼管混凝土轉臺分上下兩段，中間設置夾層鋼板。鋼管混凝土轉鉸裝置布置在兩支座中間，轉體后，通過抽取夾層鋼板使上下球面分離，由球鉸支撐轉換為永久支座支撐，完成體系轉換。

具體施工工藝流程：施工準備→墩頂轉體系統施工→轉體梁段施工→轉體→邊跨合龍→頂梁→抽取夾層鋼板→永久支座頂推就位→落梁→中跨合龍。

2 轉體過程數據分析

2.1 試轉體目的

1)確定啟動牽引力T0和正常牽引力T1大小，分析確定正常牽引力狀態下轉動速v及慣性滑動行程度s。

2)分別統計分析點動(1s，3s，5s，10s四組點動)和線動時下端梁和轉盤行程數據。

3)檢查測試泵站電源、液壓和牽引系統的工作狀態。

4)通過試驗模擬，提升指揮系統、安全防護系統和操作系統人員的溝通協調能力。

5)經過試轉體，縮小轉體角度，減少轉體剩余工作量。

2.2 試轉數據總結分析

同既有線單位溝通選取合理的天窗施工點，進行試轉體。

2.2.1設計及點位參數設定

轉盤半徑3.6 m、直徑7.2 m，滑道中心線半徑2.15 m、直徑4.3 m，墩中心處滑道至梁頂高6.987 m，梁寬10.8 m，墩中心至橋端長度31 m，57號墩中心至梁端測點30.5 m，58號墩中心至梁端測點30.5 m。

2.2.2轉動參數設定

轉動1°時轉盤弧長6.283 cm，梁端測點弧長253.232 cm；轉動5°時轉盤弧長26.616 cm，梁端測點弧長279.252 cm；轉動45°時轉盤弧長282.745 cm，梁端測點弧長2 395.464 cm。

2.2.3數據采集分析

1)57號墩試轉過程。

數據采集見表1～表5。

表1 57號慣性滑動行程 mm

表2 57號1s點動梁端和轉盤行程 mm

表3 57號3s點動梁端和轉盤行程 mm

表4 57號5s點動梁端和轉盤行程 mm

表5 57號10s點動梁端和轉盤行程 mm

數據統計分析見表6。

表6 57號墩試轉結果分析

2)58號墩試轉過程。

數據采集見表7～表11。

表7 58號慣性滑動行程 mm

表8 58號1s點動梁端和轉盤行程 mm

表9 58號3s點動梁端和轉盤行程 mm

表10 58號5s點動梁端和轉盤行程 mm

表11 58號10s點動梁端和轉盤行程 mm

數據統計分析見表12。

表12 58號墩試轉結果分析

2.2.4試轉數據結果分析

1)根據57號墩慣性行程14 mm，58號墩慣性行程11 mm，綜合現場讀數誤差和人工操作情況，再考慮以上數據分析結果，為防止超轉，在梁端距設計位置2 m(轉盤距離終點232 mm，即23.2 cm)時停止連續牽引作業，然后采取點動操作就位。

2)轉盤刻度剩余30 cm開始倒讀數，每厘米讀一次，從“10，9，8，7，……，3，2，1，停”用對講機報數。

3)本轉體采用不平衡轉動，即靠近中跨處兩組撐腳與滑道密貼，根據試轉情況，梁端有向中跨降落的跡象，靠中跨處的兩組撐腳下的四氟乙烯板是盯控重點，及時發現隨時處理，以保證連續轉動。

3 結語

試轉取得數據僅作為正式轉體時操作的參考，正式轉體時尤其是點動牽引階段必須以梁端實測數據為操作依據，加強接近到位階段的觀測。轉前檢查障礙物(滑道鋼楔、牽引鋼絞線切線處預留鋼筋、混凝土塊、碎石等)、黃油涂刷狀況。轉動中，檢查四氟乙烯板是否在撐腳下、黃油中有無雜物、鋼楔是否侵入滑道。

經過試轉對試轉體過程的數據分析和經驗總結，有助于對轉體橋施工過程遇到的問題及時進行修正，對可能遇到的風險提前規避，試轉體是轉體橋施工中一項重要的前置工序，本文從水曹鐵路上跨遷曹特大橋試轉過程的控制及數據采集進行總結，為轉體橋試轉施工提供經驗和借鑒。