跨武廣高鐵特大橋連續梁轉體施工技術

文 妮

（武漢鐵路職業技術學院，湖北 武漢 430205）

1 工程概況

跨武廣客運專線特大橋位于咸寧市橫溝橋鎮，是武漢至咸寧城際鐵路的重點工程。該橋采用(48m+80m+48m)連續梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面結構，三向預應力體系；中支點處梁高6.23m，邊跨7.6m直線段梁高為3.83m，梁底下緣按二次拋物線變化（立面布置如圖1所示）。

為減少橋梁上部結構施工對鐵路行車安全的影響，該橋采用平衡轉體施工，即先在武廣高鐵線路外側平行于線路位置懸灌澆筑梁體，達到強度后水平轉動梁體，使主梁就位，然后調整梁體線形，封固球鉸轉動體系的上、下盤，最后澆筑合龍段，使全橋貫通。

2 轉體系統

轉體系統由上轉盤、下轉盤、球鉸、轉體牽引系統組成（如圖2所示）。

圖1 全橋立面圖

圖2 轉體系統構成圖

下轉盤為支承轉體結構全部重量的基礎，轉體完成后，與上轉盤共同形成基礎；下轉盤上設置轉體系統的下球鉸、撐腳的環形滑道及轉體拽拉千斤頂反力座等。球鉸是平轉法施工中轉動系統的核心，是轉體施工的關鍵結構，制作及安裝精度要求很高。上轉盤是轉體的重要結構，在整個轉體過程中形成多向、立體的受力狀態。轉體牽引系統由連續千斤頂、泵站、主控臺、助推千斤頂、反力支座和牽引索等構成。

3 轉體設備

完成轉體施工的設備主要有連續頂推千斤頂、液壓泵站和主控臺。

連續頂推千斤頂按水平、平行、對稱原則布置于轉盤兩側。千斤頂的中心線必須與上轉盤外圓相切，中心線高度與上轉盤預埋鋼絞線的中心線水平，同時要求兩千斤頂到上轉盤的距離相等；千斤頂放置于配套的反力架上，反力架通過電焊或高強螺栓與反力支座固定，反力支座與反力架提供連續千斤頂牽引反力；主控臺置于視線開闊、能清楚觀察現場整體情況的位置，轉體設備布置圖如圖3所示。

圖3 轉體施工設備布置示意圖

4 轉體結構牽引力計算

4.1 力矩計算

根據規范可知，轉體牽引力T=2FfR/3D，轉動力矩M=TD=2fGR/3，由此計算可得：

4.2 牽引力計算

啟動與轉動均由兩臺200t連續千斤頂和兩臺100t頂推共同作用。啟動與轉動過程中，動摩擦力矩由兩臺200t連續千斤頂提供，靜摩擦力矩與動摩擦力矩間差值全部由2臺100t頂推千斤頂提供則100t千斤頂頂推力，則有：

由上述計算可知，采用該方式可滿足轉體需求。

5 轉體實施

5.1 試轉體

通過試轉體可以檢驗轉體方案的實用性、可靠性，同時可以取得經驗并找到差距，以便進一步改進預定的轉體方案。試轉時，應做好兩項重要數據的測試工作：一是每分鐘轉動主橋的角度及懸臂端所轉動的水平弦線距離；二是每點動一次懸臂端所轉動水平弦線距離的數據。

5.1.1 試轉方案

試轉體于正式轉體前一天夜間天窗點內進行，轉體角度3°，牽引索行程20.9cm，梁端線位移2m。試轉體千斤頂牽引速度0.12m/min，計算試轉體時間20.9/12=1.7min，轉體時間不考慮慣性制動距制動時間。試轉體到位后不回轉，轉體前通過插入在下轉盤預留反力孔內的鋼棒來架設限位梁，從而抵住轉動時的撐腿，限制其超轉。試轉體到位后，穩住撐腳，觀測梁體兩端是否平衡，并通過增加或減少砂袋來調整梁體平衡，最后穩定撐腳，重新打入鋼楔塊，保持梁體穩定。

5.1.2 脫架并形成轉動體系

上部構造箱梁砼懸臂澆筑完畢，強度和齡期均達到，縱向預應力已經張拉完成，至此便具備了轉動體系脫架的條件。脫架并形成轉動體系后，轉動體系的重量全部支承在下球鉸上安裝的四氟乙烯片上。脫架后全面檢查轉體結構各關鍵受力部位是否有裂縫及異常情況。

5.1.3 稱重

在脫架過程中為了判斷轉動體系脫架前后實際的重心偏離情況，在承臺四角設置觀測標志。如果脫架后，上盤四周標高均勻下沉，則可以初步判斷重心狀態與設計要求基本吻合；若出現重心偏移，應通過配重進行調整，以滿足平衡轉動條件。

5.1.4 試轉體施工

試轉體前安裝好鋼絞線、千斤頂，在反力孔內插入鋼棒，安裝2套助推反力梁，準備好千斤頂及限位型鋼。安裝助推裝置前，應將環形滑道表面雜物清理干凈，并用抹布擦除干凈，無銹跡無污染。檢查滑道與撐腳間隙并清除中間雜物，撐腳走板與滑道間填塞四氟黃油粉，塞滿為止。

5.2 正式轉體

根據試轉體的成果指導轉體，轉到預定位置停止牽引。轉動時觀察上承臺標尺讀數值并結合測量人員測量的數據，用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉動單元就位，中線偏差不大于2cm。轉動單元就位后，利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉盤固定，防止風或其他因素引起轉動體發生位移。

5.2.1 安裝限位裝置

借助反力孔對轉體進行限位，在反力孔內插入鋼棒，架設限位梁。限位梁與撐腳接觸位置大于設計角度1°，并保證有一定的調節余地，限位梁對稱布置（如圖4所示）。

圖4 轉體限位圖

5.2.2 解除臨時約束

利用氣焊割開撐腳走板與滑道焊接位置鋼板，解除零時約束，并清理干凈滑道。

5.2.3 轉動

根據試轉體的成果指導轉體，轉到預定位置停止牽引。轉動時觀察上承臺標尺讀數值并結合測量人員測量的數據，用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉動單元就位，中線偏差不大于2cm。轉動單元就位后，利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉盤固定，防止風或其他因素引起轉動體發生位移。

根據試轉前確定的啟動牽引力TO，千斤頂分級加載，首先加載到對應牽引力100kN等級，然后加載到對應牽引力300kN等級，最后加載到啟動牽引力TO。轉動時參考上承臺標尺讀數以及測量人員測量的數據，調整千斤頂速度。

在橋面中心軸線合龍前1.5m，橋面監控人員開始每10cm給主控臺報告一次監測數據；在20cm內，每1cm報一次；即將到位時準確對梁的中軸線進行貫通測量，確保準確到位。

5.2.4 精調

精調可以保證轉體后橋體符合設計要求。在下承臺頂面于縱橫橋向位置分別安放4臺6000kN千斤頂，對橋體的縱橫向高程進行調整。

整個精調過程中，利用電子水準儀對縱橫橋向高程進行準確測量；利用全站儀對橋梁軸線進行跟蹤監測。在梁頂高程、縱軸線符合設計要求后，在鋼撐腳下均楔入4個小鋼楔子，完成T構精調。

精調過程中應控制頂升力不超過設計限值，并在千斤頂頂面和上承臺底面之間設置鋼板以擴散局部應力。

5.2.5 封鉸與鎖定

精調結束后，將鋼撐腳與滑道焊接，對轉動單元進行鎖定；然后清洗滑道上的潤滑劑、清理底盤上表面臟物，焊接上下承臺間的預埋鋼筋、鋼件、綁扎鋼筋，立模澆筑C50微膨脹混凝土封鉸，加強養護，使承臺形成整體。

6 安全措施

6.1 平衡措施

平衡措施包括以下兩個方面：

a）在墩兩側準備若干1t、0.5t砂袋，用于調整梁體平衡；

b）為防止梁體轉動時失衡，在滑道外側T構縱橫軸線方向設置4臺6000kN的備用千斤頂，用于及時調整轉體的運行狀態。

6.2 監控措施

監控措施包括以下幾個方面：

a）脫架前在上轉盤縱橫軸線位置設置高程觀測點，用于監測梁體重心偏移；

b）轉體前在梁面兩端經過測量放樣安放小棱鏡，用于全站儀控制梁體軸線；小棱鏡與預埋鋼筋綁扎牢固，并保證水平；

c）精調時在墩頂梁面正中心安放水準儀，并在梁面兩端分別設置兩個塔尺，塔尺與防撞墻鋼筋綁扎牢固，并保證豎直；

d）在上轉盤邊緣布置轉動標尺，通過下轉盤上設置的指針來判定轉體時的轉動角度。

7 結語

該橋采用轉體法施工技術，在最大程度上減少了橋梁施工對武廣客運專線的影響，在保證施工質量的同時，沒有出現任何安全事故。同時，轉體施工技術在該橋的成功應用，為大跨度變截面連續梁橋跨越既有線施工積累了大量成功經驗，也再次說明，轉體施工技術成熟，可操可控，和其他施工方法相比較具有明顯的優勢，值得進一步研究和推廣。

［1］胡娟.客運專線大跨度拱橋轉體施工方案研究［J］.鐵道建筑，2010，（8）：39-42.

［2］余常俊，劉建明，張翔，等.連續梁轉體后中跨合龍段移動支架設計與施工［J］.鐵道建筑，2010，（5）：16-18.