雙幅同步轉體施工T型剛構橋設計淺析

趙云鵬

（遼寧省交通規劃設計院，沈陽 110166）

1 概述

凌源至綏中高速公路建昌至興城支線跨越京哈客運專線（秦沈段），跨越處鐵路里程為高速公路K77+278.00，交角為 69.4°。起點里程為 K76+760.00，終點里程為 K77+440.00，全長 680.0 m（不計入耳墻長度），橋孔布置為:左幅（10×40）+（2×80）+（3×40）m;右幅為（12×40）+（2×80）+40 m。單幅全橋寬度為11.60 m，主橋為（2－80）mT型剛構，橋面和結構均為分幅的布置形式，轉體法施工。引橋為先簡支后連續裝配式預應力混凝土T梁，橋面和結構均為分幅的布置形式，預制架設法施工。

2 工程地質、水文地質、地震烈度等自然情況

2.1 地層巖性

通過對橋位區地質勘察可知，該橋揭露的地層主要為粉質粘土、角礫（Q4），花崗巖（γ25），分述如下:

①粉質粘土:黃褐色，稍濕，可塑。［fa0］=150 kPa，qik=45 kPa。②角礫:黃色，很濕，中密，一般粒徑20～40 mm，含量占25%，顆粒呈棱角形，充填砂類土。［fa0］=300 kPa，qik=100 kPa。③花崗巖:全風化花崗巖:黃褐色，結構構造基本破壞，有殘余結構強度，巖芯呈砂土狀，鉆進速度2.8 m/h。［fa0］=260 kPa，qik=60 kPa。強風化花崗巖:褐灰色，結構大部分破壞，節理裂隙發育，巖芯呈砂礫狀，少量碎石狀，碎石一般粒徑2～5 cm，錘擊易碎，巖芯表面粗糙。［fa0］=500 kPa，qik=160 kPa。中風化花崗巖:黃褐色，中粒結構，塊狀構造，節理裂隙發育，礦物成分石英和長石，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，柱長多為5～11 cm，錘擊聲脆。［fa0］=1 800 kPa。

2.2 地震設計參數

根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》GB18300—2001圖A及《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》GB18300—2001圖B可知:橋位區地震動峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度Ⅵ度，反應譜特征周期為0.35 s。

2.3 水文地質特征

橋址區溝谷干涸無水，只是在雨季時有短暫流水，地下水水位標高為33.2 m左右。

地下水類型為SO4—HCO3—Ca—Mg型水，地下水對砼無腐蝕性。

大氣降水入滲補給為主要補給方式，受季節和氣候的影響，水位變化較大。地下水位埋深為5.4～6.7 m，地下水類型為基巖裂隙水。

2.4 區域地質構造

橋位區位于陰山緯向構造體系中，位于大興安嶺－太行山新華構造體系東緣的交接部位，地質構造十分復雜，所處一級構造單元為中朝準地臺，地殼基本穩定。

橋位區地勢稍有起伏，在基礎開挖時應注意，斜坡自然狀態下穩定。

3 主橋設計要點

該主橋位于直線段上，橋梁設計為雙向四車道，為分幅橋，單幅橋寬為11.60 m，左右幅橋間凈距0.45 m。橋跨布置為80 m+80 m預應力混凝土T形剛構，采用掛籃懸臂澆筑、平面轉體的施工方法，左右幅在鐵路的兩側分別進行懸臂澆筑施工，同時進行轉體施工［2－4，6］，轉體長度為 64 m+64 m，轉體段掛籃懸澆施工完成后轉體與邊墩旁支架現澆段完成合攏。

主橋自處于 1.01078%的上坡路段和－1.821 17%的下坡路段及R=12 000.0 m凸型豎曲線上。變坡點的道路里程為K77+31.00，變坡點高程為66.0 m。

3.1 上部結構設計

主梁橫斷面采用單箱單室直腹板截面，中墩頂處4.0 m段為等高段，梁高8.2 m，由中墩頂至跨中方向57.5 m為變高段，梁高經1.8次拋物線漸變至3.5 m，合攏段及邊跨現澆段為3.5 m等高段。

箱梁頂板寬11.6 m，兩側懸臂2.7 m，懸臂端厚0.18 m，根部厚0.7 m。箱梁頂板厚由0.6 m漸變至0.28，再由0.28 漸變至0.9 m;底板厚0.6 m漸變至0.32，再由0.32漸變至0.9 m，墩頂處厚1.1 m;腹板厚由0.8 m 漸變至0.6 m，再由0.6 m漸變至0.8 m。箱梁構造頂、底板平行，坡度同路線橫坡，左右幅均是向路線外側的2%。腹板豎直，為平行四邊形構造。

主橋共設4道墩頂橫梁，其中主墩處每道橫梁厚1.0 m橫梁設置150×100 cm通行人孔，過渡墩墩頂橫梁厚1.45 m。跨中橫梁厚50 cm，設置150×100 cm通行人孔。邊支點附近箱梁底板設置φ100 cm永久檢查人孔。

主梁采用縱、橫、豎三向預應力體系。縱橫預應力束采用Φs15.2高強度低松弛鋼絞線，標準強度均fpk=1 860 MPa，采用預埋塑料波紋管制孔，群錨錨固。其中縱向預應力束分為頂板束、腹板束和底板束，其中縱向懸澆頂板束、腹板束采用22－Φs15.2、19－Φs15.2鋼絞線，頂、底板合攏束采用15－Φs15.2、13－Φs15.2、11－Φs15.2鋼絞線;頂板橫向預應力束采用3－Φs15.2鋼絞線;墩頂橫梁采用19 －Φs15.2 鋼絞線［3，5］。

豎向預應力束采用JL32精軋螺紋鋼筋，每道腹板雙排布置，基本間距為0.5 m。

3.2 下部結構設計

T構中墩采用墩梁固結，單箱單室矩形截面，墩身為620×400 cm空心墩。基礎為φ150 cm樁基礎。過渡墩采用680×180 cm實心墩。基礎為φ150 cm樁基礎。過渡墩處與本橋相接的引橋為裝配式預應力混凝土預制T梁，主引橋梁高不等，為保證主引橋順接，設計中將過渡墩蓋梁設計成帶臺階式的鋼筋混凝土蓋梁，蓋梁高2.0 m，寬2.4 m。

3.3 主要附屬設施設計要點

橋面鋪裝:采用8 cm瀝青混凝土+防水層+8 cmC50混凝土。

安全防護:全橋均設置防撞墻，其中跨越鐵路處外側設置雙層防撞設施，內側采用SS級加強型防撞護欄，外側采用SS級防撞墻，防撞護欄與防撞墻間凈距為0.5 m，跨越鐵路橋孔外側防撞墻頂設置高2.75 m防落網，防落網網眼尺寸為5 mm×5 mm。兩幅橋內側縫隙蓋10 cm厚鋼筋混凝土封閉板。為進一步保證鐵路的安全運營，在防撞強側面預埋螺栓及法蘭，安裝異物侵限檢測網。

4 轉動系統設計

轉體結構由轉體下盤、球鉸、上轉盤、轉動牽引系統等組成 （如圖1、圖2所示）。

圖1 轉動系統總立面圖/cmFig.1 The general elevation of the rotation system/cm

圖2 轉動系統總平面圖/cmFig.2 The master plan of the rotation system/cm

轉體下盤為支撐轉體結構全部重量的基礎，轉體完成后與上轉盤共同形成橋梁基礎。下轉盤上設置轉動系統的下球鉸、保險撐腳環形滑道及轉體拽拉千斤頂反力座等。千斤頂反力座用于轉體的啟動、止動和姿態微調等。

球鉸直徑為φ3 900 mm，定位中心轉軸的直徑為φ270 mm。分上下兩片，是轉體施工的轉動體系，而轉動體系的核心是轉動球鉸，它是轉體施工的關鍵結構，制作及安裝精度要求很高，必須精心制作，精心安裝。球鉸由上下兩塊鋼質球面板組成，上面板為凸面，通過圓錐臺與上部的牽轉盤連接，上轉盤就位于牽轉盤上;下面板為凹面，嵌固于下轉盤頂面。上下面板均為40 mm厚的鋼板壓制而成的球面，背部設置肋條，防止在加工、運輸過程中變形，并方便球鉸的定位，以及加強與周圍混凝土的連接。鋼球鉸面在工廠制造加工，在下球鉸面上按設計位置銑鉆四氟板鑲嵌孔。下球鉸頂面安裝后鑲嵌760塊φ6 cm的聚四氟乙烯滑動片，上下面板之間填充黃油聚四氟乙烯粉［2－3］。

轉體上盤是轉體的重要結構，在整個轉體過程中形成一個多向、立體的受力狀態，上盤布有縱向預應力筋。上盤邊長1 200 cm，高270 cm;轉臺直徑φ1 100 cm，高度80 cm。轉臺是球鉸、撐腳與上盤相連接的部分，又是轉體牽引力直接施加的部位。轉臺內預埋轉體牽引索，預埋端采用P型錨具，同一對索的錨固端在同一直徑線上并對稱于圓心，注意每根索的預埋高度和牽引方向應一致，每根索埋入轉盤長度大于300 cm，每對索的出口點對稱于轉盤中心。牽引索外露部分圓順地纏繞在轉盤周圍，互不干擾地擱置于預埋鋼筋上，并作好保護措施，防止施工過程中鋼絞線損傷或嚴重生銹。待上轉盤混凝土達到設計強度后，進行整個轉動系統支承體系的轉換。抽去墊板使轉臺支承于球鉸上。施加轉動力矩，使轉臺繞球鉸中心軸轉動。檢查球鉸的運轉是否正常，測定其摩擦系數，為轉體施工提供依據［4］。

摩擦系數按下式測算:

μ=3M/（2RG）;μ－摩擦系數;M－轉動力矩 （tm）;G－轉臺總重量 （t）。

設計靜摩擦系數為0.1，動摩擦系數為0.05，若測出的摩擦系數較設計出入較大，應分析找出原因，并作相應處理。

轉體上盤撐腳即為轉體時支撐轉體結構平穩的保險腿。從轉體時保險腿的受力情況考慮，轉體對稱的兩個保險腿之間的中心線與上盤縱向中心線重合，使8個保險腿對稱分布于縱軸線的兩側。在撐腳的下方 （即下盤頂面）設有130 cm寬的滑道，滑道半徑為500 cm，轉體時保險腿可在滑道內滑動，以保持轉體結構平穩。要求整個滑道面在一個水平面上，其相對高差≯2 mm［5］。

每個上盤下設有8個撐腳，每個撐腳為雙圓柱形，下設24 mm厚鋼板。雙柱為兩個φ800 mm×24 mm的鋼管，全橋撐腳鋼管內灌注C50微膨脹混凝土。撐腳在工廠整體制造后運進工地，在下盤混凝土灌注完成上球鉸安裝就位時即安裝撐腳，并在撐腳走板下支墊6mm鋼板 （作為轉體結構與滑道的間隙）［6－7］。

5 結束語

本橋跨越京哈客運專線鐵路 （秦沈段）采用2×80 mT型剛構橋采用轉體法施工，是適應橋址處地形，對鐵路運營影響最小的最合理的橋型，結構尺寸設計合理，滿足T型剛構縱橫向受力要求;轉動系統設計合理，可以保障轉體施工的順利進行，可為同類型橋梁的設計提供參考和借鑒。

】

［1］劉建奇.淺談斜拉橋轉體施工工藝［J］.公路交通科技（應用技術版），2012（4）:167－170.

［2］張 雷.連續梁橋平轉施工關鍵問題研究［D］.重慶:重慶交通大學，2011.

［3］鄭 潔.68m雙幅同步轉體施工T型剛構橋設計研究［J］.城市道橋與防洪，2012（6）:29－31.

［4］羅 鵬.秦皇島城市西部快速路跨京哈鐵路橋梁轉體施工技術［D］.成都:西南交通大學，2011.

［5］陳 寧，韓占春.大噸位單鉸雙幅同步轉體橋梁施工綜述［J］.天津建設科技，2009（2）:20－23.

［6］何黎君.磁州大橋T構轉體施工設計［J］.鐵道建筑技術，2008（4）:15－16.

［7］姜 震 朱宜琛，吳永勝.整體式板橋靜力荷載試驗及計算方法研究［J］.森林工程，2012，28（4）:47 －50.