大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究

曾立兵

摘要：大跨度橋梁平轉(zhuǎn)體施工是大跨度高速鐵路橋梁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，容易受各類施工環(huán)境因素的影響，具有一定難度，為了保障施工質(zhì)量和安全性，需針對(duì)大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證技術(shù)的合理性，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析。實(shí)例分析結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的工程，各項(xiàng)結(jié)果均符合項(xiàng)目方案的需求，證明了設(shè)計(jì)的大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的施工效果較為優(yōu)秀，有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；橋梁；平轉(zhuǎn)體；球鉸

0? ?引言

近幾年，伴隨著國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的穩(wěn)步持續(xù)性發(fā)展，高鐵項(xiàng)目建設(shè)也在不斷增加，并取得了一定的成果。高速鐵路工程的建設(shè)所處的環(huán)境也比較復(fù)雜，因此必須要結(jié)合實(shí)際條件，制定出一套合理的施工計(jì)劃，選擇合理的施工工藝，以保證高速鐵路工程的順利進(jìn)行。

橋梁平轉(zhuǎn)體施工是在橋面無設(shè)計(jì)軸的地方，先把橋面構(gòu)件加工成型，然后再將其轉(zhuǎn)到原位的一種施工方式。在高速鐵路施工中，大跨度橋梁平轉(zhuǎn)體施工是大跨度高速鐵路橋梁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，容易受各類施工環(huán)境因素的影響，具有一定難度，為了保障施工質(zhì)量和安全性，需針對(duì)大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

1? ?大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工要點(diǎn)

高速鐵路大跨度橋梁施工技術(shù)復(fù)雜、工期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)性高，是橋梁工程建設(shè)施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在施工前，需要先了解當(dāng)?shù)氐臍夂蚺c環(huán)境，然后基于實(shí)際情況分析出適合的施工方案，進(jìn)而確定施工的材料與準(zhǔn)備工作，為后續(xù)工程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

1.1? ?安裝球鉸

在實(shí)施大跨高速鐵路橋梁建設(shè)時(shí)，裝配球鉸這一過程是必不可少的。球鉸的施工質(zhì)量是整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的核心組成部分，它對(duì)轉(zhuǎn)體施工結(jié)構(gòu)的整體施工效果有著很重要的影響，所以應(yīng)該嚴(yán)格地根據(jù)施工條件來制作球鉸。同時(shí)需要對(duì)球鉸進(jìn)行科學(xué)裝配，以保證其準(zhǔn)確度，這也是球鉸施工品質(zhì)的關(guān)鍵保障[2]。

1.1.1? ?球鉸結(jié)構(gòu)

球鉸由上下兩塊鋼板構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)可分為上下球面板與中心軸三個(gè)部分，上下球面板的材料要選用厚度為5cm的鋼板進(jìn)行壓制，在背面設(shè)置肋條，以對(duì)其定位。為防止在施工過程中產(chǎn)生變形與擠壓，還可以將其與混凝土相連接。

1.1.2? ?球鉸直徑計(jì)算

轉(zhuǎn)軸的尺寸通過抗壓強(qiáng)度來確定，球鉸直徑計(jì)算公式如下：

公式中：D表示球鉸的直徑；k為球鉸所設(shè)計(jì)的垂直承載能力，單位為kN；G表示球鉸接觸的面積折減系數(shù)，其取值為0.67～0.70；α代表球鉸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)心的抗壓強(qiáng)度，單位為MPa。

1.1.3? ?安裝要點(diǎn)

球鉸裝置對(duì)質(zhì)量、精確度等要求都很高，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際施工要求進(jìn)行科學(xué)裝配，最大偏差不能大于12mm，且球鉸前方的相對(duì)高度也不能大于1mm。先對(duì)鋼龍骨進(jìn)行固定，可通過汽車起重機(jī)來吊裝下球鉸龍骨，再對(duì)其進(jìn)行比較粗略的調(diào)整，然后再使用螺旋千斤頂或者撬棍，對(duì)其加以微調(diào)。而如果使用的是人工調(diào)節(jié)方式，則需要首先用線繩對(duì)骨架的部位標(biāo)記，并保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

當(dāng)骨架調(diào)試完成后，將其下承臺(tái)的架立角鋼和框架上預(yù)留鋼筋綁扎進(jìn)行連接，并保證其的穩(wěn)固性。將球鉸底座完成固定后，再將鋼筋進(jìn)行固定綁扎，然后進(jìn)行混凝土的澆筑。其中混凝土的密度是非常重要的，澆筑過程中，要避免外部環(huán)境對(duì)于球鉸骨架產(chǎn)生影響。混凝土受冷熱影響容易發(fā)生收縮，需對(duì)混凝土密度嚴(yán)格控制，以免骨架受到不良影響[3]。

1.2? ?安設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系

1.2.1? ?安設(shè)輔助設(shè)施

在安裝球鉸并固定好后，連接電纜與高壓油管，安設(shè)2臺(tái)液壓泵站、2臺(tái)千斤頂和一臺(tái)主控臺(tái)。每臺(tái)千斤頂都需要配置相對(duì)應(yīng)的夾持裝備，對(duì)稱或者平行的安裝千斤頂，并將其放置在轉(zhuǎn)盤反力墩的兩側(cè)。其中千斤頂?shù)闹行妮S線要與轉(zhuǎn)盤的外圓圈相接，千斤頂至轉(zhuǎn)盤的距離要設(shè)置相同，主控臺(tái)的放置位置應(yīng)設(shè)在開闊地帶，以確保指揮人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)一覽無余[4]。預(yù)埋牽引索過程中，要清潔鋼絞線上的油污痕跡，按照規(guī)定索道排列后穿過千斤頂。

1.2.2? ?轉(zhuǎn)體牽引力計(jì)算

轉(zhuǎn)體牽引力的計(jì)算公式如下：

公式中：r表示球鉸的平面半徑，d為轉(zhuǎn)臺(tái)的直徑長(zhǎng)度，?為球鉸的摩擦系數(shù)。

工程設(shè)定的轉(zhuǎn)體總質(zhì)量為78000kN，球鉸的平面半徑為1.8m。在進(jìn)行牽引過程中，將摩擦系數(shù)設(shè)為0.03，靜止過程中，將摩擦系數(shù)設(shè)為0.1，轉(zhuǎn)臺(tái)的直徑面積為10m。根據(jù)上述公式計(jì)算，得到轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的最大牽引力為920kN。

1.2.3? ?施工要點(diǎn)

施工過程中每條鋼索必須緊固，并保持相同的夾緊壓力[5]。在上轉(zhuǎn)盤上埋置牽引繩的另外一端，進(jìn)行錨定處理。牽引繩左、右兩根鋼索的個(gè)數(shù)應(yīng)該一致，并將分絲板固定好，以保證成品安全。轉(zhuǎn)體牽引設(shè)備安裝的簡(jiǎn)易圖如圖1所示[6]。

1.3? ?鎖定合龍段

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體系準(zhǔn)確布置完成后，將上、下轉(zhuǎn)盤鎖好，以保證轉(zhuǎn)盤上不會(huì)出現(xiàn)新的偏移，從而確保下一步的工作能夠順利進(jìn)行[7]。在水平受拉區(qū)直線段和兩側(cè)的合龍段施工完成之后，進(jìn)行中間合龍段的吊裝施工。此階段施工影響因素較多，吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)較高，安全管理人員對(duì)安全設(shè)施要給予足夠的重視[8]。

大跨度橋梁平轉(zhuǎn)體施工危險(xiǎn)性較大，所以有關(guān)人員必須綜合考慮其地表的實(shí)際情況，并采取有針對(duì)性的保護(hù)措施，以避免工程事故的發(fā)生。同時(shí)還要對(duì)其軸高進(jìn)行合理控制。

在轉(zhuǎn)動(dòng)完畢后，要檢查焊縫長(zhǎng)度、焊縫高度、焊縫質(zhì)量，只有焊縫質(zhì)量達(dá)到要求，才能進(jìn)行澆注混凝土。然后檢測(cè)合龍段復(fù)合混凝土的強(qiáng)度，如果符合要求，則將上下轉(zhuǎn)盤關(guān)閉，即完成整個(gè)橋梁的平轉(zhuǎn)體施工[9]。

2? ?實(shí)例應(yīng)用分析

2.1? ?工程概況

X市的東部快速路工程?hào)|起A高速公路與B路交點(diǎn)以北300m，該鐵路工程項(xiàng)目全長(zhǎng)10km，工程按照城市快速道路的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，規(guī)劃斷面設(shè)為三幅路，其中主線雙向由5條車道組成。

X市的位置區(qū)域位于山海關(guān)隆起與渤海拗陷的過渡地帶，其特征為斷裂發(fā)育、非地震活動(dòng)性的古老斷裂，地殼的整體發(fā)展趨于穩(wěn)定狀態(tài)。工程施工地區(qū)場(chǎng)地平坦，勘察的地面高程變化在3.5～4.5m，最大高差為1m，其地貌屬于沖洪積平原類型。施工場(chǎng)地的地質(zhì)巖性比較復(fù)雜，各巖土層地基承載力參數(shù)如表1所示。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)政策規(guī)定，確定橋梁所處場(chǎng)地的抗震參數(shù)如表2所示。根據(jù)施工流程，確定所需要的機(jī)械設(shè)備規(guī)格型號(hào)如表3所示。

2.2? ?施工結(jié)果與分析

根據(jù)上述工程概況，利用本文所設(shè)計(jì)的大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進(jìn)行橋梁主體施工。為獲取高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體的施工數(shù)據(jù)，對(duì)梁體懸臂端高程檢測(cè)，以確認(rèn)橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。工程設(shè)計(jì)方案中最大允許轉(zhuǎn)體數(shù)據(jù)如表4所示。本次橋梁施工所得出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表5所示。

對(duì)比表4和表5可知看出，采用本文設(shè)計(jì)的大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，項(xiàng)目施工的各項(xiàng)結(jié)果均符合項(xiàng)目方案的需求，證明了設(shè)計(jì)的大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的施工效果較為優(yōu)秀，有一定的施工參考價(jià)值。

3? ?結(jié)束語

大跨度高速鐵路橋梁平轉(zhuǎn)體工程對(duì)施工人員有著極高的要求。在工程實(shí)施之前，不僅要做好施工場(chǎng)地的調(diào)查，還要做好施工物資管理，這是保證工程順利進(jìn)行的重要保證。在平轉(zhuǎn)體完成后，還要對(duì)轉(zhuǎn)體進(jìn)行全方位的監(jiān)控。

相對(duì)于連續(xù)梁掛籃懸臂施工、預(yù)制架設(shè)法和頂推法，橋梁平轉(zhuǎn)體法施工對(duì)交通流量大的既有鐵路尤其是高鐵的正常運(yùn)營影響不大，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益非常明顯。只有嚴(yán)格遵守施工流程，持續(xù)地對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，才能全面發(fā)揮轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保高速大跨連續(xù)橋轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量。

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