淺談轉體實施

王貴嶺

(大興安嶺勘察設計院)

1 轉體基本原理

轉體的基本原理是箱梁通過墩柱傳遞于上球鉸,上球鉸通過球絞間的四氟乙烯傳遞至下球鉸和承臺。待箱梁主體施工完畢后,脫空砂箱將梁體的全部重量轉移于球鉸,然后進行稱重和配重,利用埋設在上轉盤的牽引索、轉體連續作用千斤頂,克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的動摩擦力距,使橋體轉動到位。

2 轉體牽引體系

本橋的轉體牽引力體系由牽引力系統、牽引索、反力架、錨固構件組成。轉體施工設備采用全液壓、自動、連續運動系統。具有同步,牽引力平衡等特點,能使整個轉體過程平衡,無沖擊顫動,該設備是一種較為理想的轉體設備。

(1)每座轉體的牽引動力系統由兩套四臺ZLD100型連續牽引千斤頂,兩臺ZLDB液壓泵站及一臺主控臺(QK～8)通過高壓油管和電纜連接組成。每臺 ZLD100型連續牽引千斤頂公稱牽引力 1000kN,由前后兩臺千斤頂串聯組成,每臺千斤頂前端佩有夾持裝置。助推千斤頂采用 YCW150A型穿心式千斤頂 6臺(配備 ZB4-500電動油泵 6臺)。將調試好的動力系統設備運到工地進行對位安裝后,往泵站油箱內注滿專用液壓油,正確連接油路和電路,重新進行系統調試,使動力系統運行的同步性和連續性達到最佳狀態。

ZLD100自動連續轉體系統由千斤頂、泵站和主控臺 3部分組成。其主要特點是能夠實現多臺千斤頂同步不間斷勻速頂進牽引結構旋轉到位,以主控臺保證同步加壓。本系統兼具自動和手動控制功能,手動控制主要用于各千斤頂位置調試和距離運動,自動控制作為主要功能用于正常工作過程。

(2)牽引索。

轉盤設置有二束牽引索,每束由 9根強度為 1860MPa的鋼絞線組成。預埋的牽引索經清潔各根鋼絞線表面的銹斑、油污后,逐根順次沿著既定軌道排列纏繞后,穿過ZLD100型千斤頂。先逐根對鋼絞線預緊,再用牽引千斤頂整體頂緊,使同一束牽引索各鋼絞線持力基本一致。

牽引索的另一端設錨,已先期在上轉盤灌注時預埋入上轉盤混凝土體內,出入處不能死彎;預留的長度要足夠并考慮4m的工作長度。牽引索安裝完到使用期間應注意保護,特別注意防止電焊打傷或電流通過,另外要注意防潮、防淋,避免銹蝕。

牽引反力座采用鋼筋混凝土結構,反力座預埋鋼筋深入下部承臺內,反力座混凝土與下轉盤混凝土同時澆注,牽引反力座槽口位置及高度準確定位,與牽引索方向相一致。轉體的左右幅分別單獨成為一套牽引體系。

(3)轉體技術參數的計算。

①動力儲備系數的計算

轉體總重量 W為 34589.4kN,其摩擦力計算公式為F=W×μ。

啟動過程中的動摩擦系數按μ=0.1,靜摩擦力F=W×μ=3458.9kN。

轉體過程中的動摩擦系數按 μ=0.06,動摩擦力 F=W×μ=2075.4kN。

轉體拽拉力計算:T=2/3×(R·W·μ)/D

其中:R為球鉸平面半徑,R=1.25m;W為轉體總重量,W=34589.4kN;D為轉臺直徑,D=5.8m;μ為球鉸摩擦系數,μ靜=0.1,μ動=0.06。

計算結果:

啟動時所需最大牽引力 T=2/3×(R·W·μ靜)/D=497kN＜1000kN。

轉動過程中所需牽引力 T=2/3×(R·W·μ動)/D=298kN＜1000kN。

動力儲備系數:1000kN/497kN=2.01。

鋼絞線的安全系數:9(根/臺)×26(t/根)/49.7(t)=4.71。

從此計算結果可以看出千斤頂動力儲備和鋼絞線的安全已達到工程的設計要求。

故本橋轉體選用兩套四臺 ZLD100型液壓,同步、自動連續牽引系統(牽引系統由連續千斤頂、液壓泵站及主控臺組成),形成水平旋轉力偶,通過拽拉錨固且纏繞于直徑5.8m的轉臺周圍上的 9φ15.24鋼絞線,使得轉動體系轉動。

②轉動速度和轉體時間計算根據設計院所給轉體時間 64min,可以算得其他參數:LS為轉盤所走的弧線長度:LS=(D·π)/360×71.8=3.634m(鋼絞線的過鎬長度)。

拉索速度:3.634/64=0.0568m/min=5.68cm/min。箱梁端部速度:(2×45×71.8/360)/64=0.88m/min。

轉體角速度:71.8/64=1.12°/min。

3 轉體前的準備工作

(1)轉體重心位置的確定:用千斤頂對轉體部分進行稱重。

(2)環形滑道清理干凈,檢查滑道與撐腳間間隙,涂抹撐腳走道板前端黃油四氟粉。

(3)平轉千斤頂、輔助千斤頂、微調千斤頂標定。

(4)平轉千斤頂、牽引索、錨具、泵站配套安裝、調試。要求各束鋼絞線平直、不打絞、紐結。

(5)助推千斤頂及反推梁安裝。

(6)安裝微調及控制設備,作好各種測控標志,標明橋梁軸線位置。

(7)各關鍵部位再次檢查。確認簽字。

(8)技術準備(技術交底,記錄表格,各觀測點人員分工,控制信號,通訊聯絡等方面)。

(9)轉體靜置 24h后,各種測量數據上報監控組,確認其是否處于平衡狀態。

(10)橋墩、臨時墩上限位裝置設置好。轉體范圍內障礙清除干凈。

(11)作業天氣要求風力小于 3級,無雨。

以上準備工作完畢,經檢查無誤后,報請監理工程師及設計代表簽認。在鐵路部門批準的時段內進行轉體。

4 試 轉

在上述各項準備工作完成后,正式轉動之前,應進行結構轉體試運轉,檢測牽引體系和各個結構體系是否能夠正常完成相關動作,檢測整個系統的安全可靠性,同時由測量和監控人員對轉體系統進行各項初始資料的采集,準備對轉體全過程進行跟蹤監測,為正式實施轉體提供主要技術參數和可靠保證。

試轉時應做好以下兩項重要數據的測試工作。

(1)每分鐘轉速,即每分鐘轉動主橋的角度(角速度)、懸臂端所轉動的水平弧線距離,即將轉體實際轉動的角速度、線速度控制在設計要求范圍內。

(2)控制采取點動式操作,測量組測量每點動 1次懸臂端所轉動水平弧線距離的數據,為轉體初步到位后,進行精確定位提供操作依據。打開主控臺以及泵站電源,啟動泵站,用主控臺控制兩臺千斤頂同時施力旋轉。若不能轉動,則施以事先準備好的輔助頂推千斤頂,按照加力方案同時施力,以克服靜摩擦阻力來啟動橋梁轉動。

5 正式轉體

(1)試轉結束,分析采集的各項數據,編制詳細的轉體方案,即可進行正式轉體。

(2)轉體結構旋轉前要做好人員分工,根據各個關鍵部位、施工環節,對現場人員做好周密部署,各司其職,分工協作,由現場總指揮統一安排。

(3)先讓輔助千斤頂達到預定噸位,啟動動力系統設備,并使其在“自動”狀態下運行。

(4)每座轉體使用的對稱千斤頂的作用力始終保持大小相等、方向相反,以保證上轉盤僅承受與摩擦力矩相平衡的動力偶,無傾覆力矩產生。

(5)設備運行過程中,各崗位人員的注意力必須高度集中,時刻注意觀察和監控動力系統設備和轉體各部位的運行情況。如果出現異常情況,必須立即停機處理,待徹底排除隱患后,方可重新啟動設備繼續運行。

(6)第一次旋轉 35.9°至導梁落到臨時墩上,將導梁臨時固定,本次轉體操作時間 32min。

(7)拆除臨時墩固定設施,速度 0.02rad/min,第二次旋轉 35.90至梁體就位,本次轉體時間 32min。

(8)轉體到位后約束固定。利用臨時墩墩頂上設置的千斤頂,精確地調整梁體端部標高,并采取措施抄墊。轉體結構精確就位后,即對結構進行約束固定。

①每座轉體在上、下盤的環道之間均設置有保險腿、保險支撐柱和臨時支撐,以上結構施工時已經同盤下承臺一次澆筑成整體,頂面距離上盤環道底面有 1～3cm的縫隙。轉體結構精確就位后,采用鋼抄手進行抄墊固定,并用電焊將鋼抄手同支撐頂面鋼板、連同上盤環道預埋鋼板立即進行全面焊接聯接。

②在轉體平衡腳下面設有預埋鋼板,鋼板底面與承臺頂面預埋鋼板縫隙間除采用上述方法進行抄墊固定外,另在平衡腳環道方向兩側采用型鋼加固,保證精確就位的結構不致發生輕微偏移。

③清洗底盤上表面,焊接預留鋼筋,立模澆筑封固混凝土,使上轉盤與下轉盤連成一體。混凝土拌制時摻入微量膨脹劑,以方便振搗和增強封固效果。