轉(zhuǎn)體橋稱重試驗(yàn)技術(shù)研究

□文/朱紅偉

轉(zhuǎn)體橋稱重試驗(yàn)技術(shù)研究

□文/朱紅偉

文章介紹國(guó)道112線跨京滬鐵路橋35標(biāo)段轉(zhuǎn)體前梁體稱重試驗(yàn)原理并闡述了稱重試驗(yàn)的步驟和方法。

轉(zhuǎn)體橋；稱重試驗(yàn)；國(guó)道112線

橋梁轉(zhuǎn)體是近年出現(xiàn)的一種新工藝，轉(zhuǎn)體施工必須保證轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性，尤其是大型懸臂結(jié)構(gòu)且無(wú)斜拉索時(shí)，理論上水平轉(zhuǎn)體應(yīng)該絕對(duì)保證轉(zhuǎn)體中心支點(diǎn)兩端重量一致，也就是保證其兩端達(dá)到平衡狀態(tài)。但在實(shí)際轉(zhuǎn)體過(guò)程中，轉(zhuǎn)體懸臂結(jié)構(gòu)絕對(duì)平衡會(huì)引起梁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)且幅度較大，不利于轉(zhuǎn)體的平穩(wěn)性要求，通常需將梁體轉(zhuǎn)動(dòng)重心偏離中心5～15cm。這就需要通過(guò)稱重試驗(yàn)，確定梁體重心偏移量，通過(guò)配重將梁體重心調(diào)整至合適狀態(tài)。

工程概況

跨越京滬鐵路主橋梁體為兩幅68m＋68m的T型鋼構(gòu)，采用轉(zhuǎn)體法施工，上承臺(tái)、墩柱、梁體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。梁體左右幅在鐵路東西兩側(cè)分別預(yù)制，預(yù)制完成后同時(shí)轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體角度為89.5°，左幅橋面寬24.25m，轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度61m＋61m，轉(zhuǎn)體重量為12600t；右幅橋面寬28.5m，轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度56m＋56m，轉(zhuǎn)體重量為13500t。試轉(zhuǎn)前，進(jìn)行不平衡稱重試驗(yàn)，測(cè)試轉(zhuǎn)體梁部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩阻系數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重，達(dá)到安全施工、平穩(wěn)轉(zhuǎn)體的目的。

試驗(yàn)原理及方案

試驗(yàn)原理

由于球鉸體系的制作安裝誤差和梁體質(zhì)量分布差異以及預(yù)應(yīng)力張拉的程度差異，導(dǎo)致沿梁軸線的豎平面內(nèi)兩側(cè)梁段剛度不同、質(zhì)量分布不同，從而產(chǎn)生不平衡力矩，使得懸臂梁段下?lián)铣潭炔煌?。為了保證轉(zhuǎn)體過(guò)程中，體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，要求預(yù)先調(diào)整體系的質(zhì)量分布，使其質(zhì)量處于平衡狀態(tài)。

配重的大小應(yīng)保證新的重心偏移量滿足5cm≤e≤15cm的要求。配重及重心偏移可按式（1）和式（2）計(jì)算。

試驗(yàn)過(guò)程中要使球鉸克服靜摩阻力，需要的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩應(yīng)大于等于靜摩阻力矩。靜摩阻力矩可由式（3）計(jì)算。

式中：Mz為靜摩阻力矩，kN·m；μ0為靜摩擦系數(shù)；N為轉(zhuǎn)體質(zhì)量，t；R為球鉸球面半徑，m。

摩阻系數(shù)及偏心距

稱重試驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體球鉸在沿梁軸線的豎平面內(nèi)發(fā)生微小角度豎轉(zhuǎn)。摩阻力矩為摩擦面每個(gè)微面積上的摩擦力對(duì)過(guò)球鉸中心豎轉(zhuǎn)法線的力矩之和。

球鉸球面半徑較大為8000mm，球鉸直徑為3800 mm，球矢高229mm，見(jiàn)圖1，將摩擦面按平面近似計(jì)算。

根據(jù)研究成果及工程實(shí)踐，使用四氟乙烯片并填充黃油的球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可用下列式（1）和式（2）計(jì)算。

式中：μ——摩阻系數(shù)，取0.03；

R——球鉸中心轉(zhuǎn)盤(pán)球面半徑，m；

N——轉(zhuǎn)體質(zhì)量，t；

Mz——靜摩阻力矩，kN·m；

MG——不平衡力矩，kN·m。

施力設(shè)備及測(cè)點(diǎn)布置

試驗(yàn)時(shí)施力千斤頂首先要克服球鉸的靜摩阻力，其次要留有余量以克服梁體預(yù)制過(guò)程中的不平衡力矩。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，將施力千斤頂布置在承臺(tái)下?lián)文_處下，距轉(zhuǎn)體中心線約5.5m處，為了使轉(zhuǎn)動(dòng)體受力均勻，至少布置2臺(tái)千斤頂，每臺(tái)千斤頂需要的頂力約2886kN，考慮余量，設(shè)置2臺(tái)4000kN的千斤頂，分別對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行頂放，在每臺(tái)千斤頂上設(shè)置壓力傳感器，用以測(cè)試反力值，同時(shí)在上轉(zhuǎn)盤(pán)底四周布置4個(gè)位移傳感器，用以測(cè)試球鉸的微小轉(zhuǎn)動(dòng)。

測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2，千斤頂布置見(jiàn)圖3。

試驗(yàn)步驟

轉(zhuǎn)體體系平衡狀態(tài)判定

清理?yè)文_及滑道，逐步解除支座處的臨時(shí)支撐，進(jìn)行連續(xù)測(cè)量并觀察撐腳是否隨支撐的拆除連續(xù)向一側(cè)下沉，以此判斷轉(zhuǎn)體體系的平衡狀態(tài)。

稱重

（1）調(diào)整千斤頂，使所有頂升千斤頂處于設(shè)定的初始頂壓狀態(tài)，記錄此時(shí)壓力傳感器的反力值。

（2）千斤頂逐級(jí)加力，紀(jì)錄位移傳感器的微小位移，直到位移出現(xiàn)突變。

（3）繪制出壓力-位移曲線。

（4）重復(fù)以上試驗(yàn)。

（5）對(duì)兩幅梁共進(jìn)行4次上述頂升試驗(yàn)。

（6）確定不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距。

（7）確定配重重量、位置及新偏心距。

試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果為右幅橋偏心2.3cm，配重7t，使之偏心為5cm；左幅橋偏心25.7cm，配重23t，使之偏心15cm。

結(jié)語(yǔ)

本工程根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了配重并順利轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體過(guò)程平穩(wěn)可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力符合設(shè)計(jì)要求，各步施工工序均得到有效地保證，經(jīng)過(guò)實(shí)際施工證明，轉(zhuǎn)體稱重試驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)體平穩(wěn)性能夠提供可靠數(shù)據(jù)，通過(guò)稱重試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配重能夠保證轉(zhuǎn)體順利進(jìn)行。

U445

C

1008-31972010（06）-46-02

2010-09-25

朱紅偉/女，1981年出生，助理工程師，中鐵十八局集團(tuán)五公司市政公司，從事橋梁施工工作。