非對稱大型T型剛構轉體橋雙幅同步轉體施工控制

丁雪

【摘 要】非對稱大型T型剛構轉體橋轉體過程中對梁端撓度的控制較高，對轉體后是否能準確和攏起到關鍵作用；同時雙幅同步轉體也是轉體過程控制的難點，若兩幅轉體橋不能同步啟動，且在轉體就位前，兩幅箱梁轉動的時間差大于設定時間，兩幅箱梁將會發生碰撞，導致整個轉體T構傾斜等后果。要求轉體過程中同時啟動、速度相同級轉角相同，且需要有嚴格的施工控制。

【關鍵詞】非對稱；T型剛；施工

隨著公路橋梁的發展，橋梁施工方法不斷創新，例如預制簡支梁法、支架現澆法、懸拼法、懸臂澆筑法、頂推法、纜索吊裝法及轉體法。轉體法的適用雖不是很普遍，但技術現在很成熟。橋梁轉體施工主要用于下穿河流、鐵路、高速公路等不能做支撐的情況，變換作業平面位置，通過轉體施工使橋梁梁體精準合攏。以京原鐵路分離式立交橋為工程背景，對轉體橋梁精細化施工及全過程控制，確保轉體橋梁的施工質量、穩定性及安全性。

1 轉體體系安裝工藝

本橋采用的是平轉法施工的轉動體系，轉動球鉸是整個轉體的核心，制作和安裝要求精度很高，需要精心制作、精心安裝。上下球鉸安裝要保證球面的光潔及橢圓度，球鉸安裝頂口務必水平；上下球鉸間按設計位置鑲嵌四氟板，四氟板間涂抹黃油和四氟粉，上下球鉸中線穿定位鋼銷，精確定位，最后上下球鉸吻合面外周用膠帶纏繞密實。

1.1 球鉸安裝

球鉸分上、下球鉸，球鉸間四氟乙烯板、固定上下球鉸的鋼銷、下球鉸鋼骨架。球鉸在轉體過程中支撐轉體重量，是整個平衡轉體的支撐中心，是整個平衡轉體的轉動中心，并且直接影響轉體效果，如圖1所示。

1.1.1 下球鉸安裝過程及要求

下球鉸安裝過程：固定下球鉸骨架→吊裝下球鉸→對中和調平→固定調整螺栓。

下球鉸安裝要求：對中要求下球鉸中心縱橫向誤差不大于1mm；調平要求球鉸周圍頂面各點相對誤差不大于1mm。

1.1.2 上球鉸安裝過程及要求

上球鉸安裝過程：清理干凈下球鉸表面和安裝孔→四氟乙烯片編號，現場對入座→下球鉸上涂黃油和四氟乙烯粉→上球鉸上涂黃油和四氟乙烯粉→控制球鉸安裝高程。

上球鉸安裝要求：四氟乙烯片準確編號；下球鉸表面和安裝孔內清理干凈；四氟乙烯片安裝后頂面在同一球面上其誤差不大于0.2mm；上下球鉸涂刷黃油和四氟乙烯粉均勻且充滿滑動片之間的空隙；球鉸安裝中心順橋向允許誤差±1mm，橫橋向允許誤差±1.5mm；球鉸安裝高程頂面任意兩點不大于mm。

2 轉體受力驗算及參數計算

2.1 四氟滑動片應力驗算

根據轉體重量可知支座反力為51980kN，每個球鉸布置324塊Φ6cm的聚四氟乙烯片，總面積為9160.9cm2。該聚四氟乙烯片設計抗壓強度為100MPa。平均應力=（51980×1000）/（9160.9×100）=56.7MPa<100MPa。

安全系數=100/56.7=1.76，經檢算：四氟乙烯片的抗壓強度滿足轉體要求。

2.2 轉體結構的索引力及轉體時間的初步計算

轉體的動力設備為DCL2000型，公稱牽引力2000KN，轉體總重量約為5198t，轉體按拉力計算公式：T=2/3×（R×W×μ）/D，得到啟動時所需最大牽引力：T=2/3×（R×W×μ靜）/D=50.96t<200t；轉動過程中所需牽引力：T=2/3×（R×W×μ動）/D=34.11t<200t，由計算結果可以看出千斤頂動力儲備已達到了工程設計要求。

根據施工圖紙中要求的平轉角速度不大于0.02rad/min，主梁端部水平線速度不大于1.1m/min，可計算出轉體所需理論時間最少為：T=33.05×3.14/（180×0.02）=29min，考慮調整時間，總用時約一小時。

2.3 轉體的傾覆穩定性

轉體前一周與氣象部門及時溝通，保證轉體不在大風天氣下進行，結構的傾覆穩定性安全系數取決于結構自重構成的抗傾覆力矩與風力構成的傾覆力矩二者之比，取大于1.3，自重不平衡按5%計。

穩定系數：[48401.4×3.3-44670.2/2×5%（27.3-3.3）]/[1017.0×（30+3.3）]=3.9>1.3

3 轉體施工

轉體的基本原理是箱梁重量通過墩柱傳遞于上球鉸，上球鉸通過球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺。待箱梁主體施工完畢以后，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矩，使橋體轉動到位。

3.1 轉體施工準備

1）完成轉體附屬施工：在轉體施工前，完成轉體部分橋面附屬結構工程，保證轉體后不再進行鐵路上方的施工作業。

2）清理滑道：在撐腳底與滑道頂的間隙中墊5mm厚四氟乙烯板，并涂抹黃油。

3）箱梁進行不平衡力測試及配重：平衡轉體施工必須保證轉體上部結構在轉動過程中的平穩性，尤其是大型懸臂結構且無斜拉索情況，在理論上，水平轉體應該絕對保證轉體中支點兩端重量的一致，也就是保證其兩端達到平衡狀態。在實際轉體施工中，轉體上部懸臂結構絕對平衡會引起梁端轉動過程中發生抖動，且幅度較大，這不利于轉體的平穩性要求。在實際施工中通過稱重和配重使實際重心偏離理論重心5-15厘米，配重后使轉體橋前進端有一微小翹起，并使得每個轉體的8對撐腳只有兩對撐腳與滑道平面發生接觸。

4）設備測試：轉體前設備經過測試和標定，安裝就位后進行空載試運行。根據千斤頂施力值（啟動牽引力按靜磨擦系數μs=0.1，轉動牽引力，按動磨擦系數μd=0.06考慮）反算出各泵站油壓值，按此油壓值調整好泵站的最大允許油壓，空載試運行，并檢查設備運行是否正常，并在不同時間段，不同溫度下進行設備的空載運行，及流量控制；空載運行正常后再進行下一步工作。

3.2 試轉

試轉主要是全面檢查一遍牽引動力系統及轉體體系、位控體系、防傾保險體系等是否狀態良好。試轉時確定每分鐘轉速，將轉體速度控制在設計要求內；轉動控制采取點動方式操作。試轉過程中，應檢查轉體結構是否平衡穩定，有無故障，關鍵受力部位是否產生裂紋。如有異常情況，則應停止試轉，查明原因并采取相應措施整改后方可繼續試轉。根據轉體前箱梁與既有鐵路的距離最近為7.73m，考慮鐵路限界2.44m的要求，再保證0.5m的安全距離，確定試轉時的橫向轉動距離為4.79m，轉動角度為5.01°。

3.3 正式轉體

通過試轉得到控制轉體的詳細數據，在轉體結構旋轉前要做好周密部署、分工協作、統一安排。液壓控制系統、氣象條件、結構物等全部就緒，并滿足轉體要求，轉體命令下達后啟動動力系統設備，并使其在“自動”狀態下運行。

設備運行過程中，監控動力系統設備的運行情況及橋面轉體情況，左右幅梁端開始按5m/轉控制；在距終點5m以內，按1m/轉控制；在距終點20cm以內，按2cm/轉控制。轉體結構接近設計位置時，系統“暫停”，為防止結構超轉，先借助慣性運行結束后，動力系統改由“手動”狀態下改為點動操作。對每點動操作一次進行監控測量，反復循環，直至結構軸線精確就位。整個轉體施工過程中，加強對T構兩端高程的監測和轉盤環道四氟走板的觀察。

3.4 同步轉體控制措施

雙福同步轉體同時啟動，要求連續千斤頂公稱油壓相同，轉體采用同種型號的兩套液壓設備，轉體時兩套設備按控制好的油表壓力進行同步操作。

1）采用同步觀測

轉體前在上轉盤最外圓周上均勻布置多個刻度，然后按順序進行編號，轉體過程中隨時觀測兩個轉盤的轉過刻度，也就是轉動速度是否一致，如發現轉體不同步現象，調整速度快的千斤頂的油壓，降低其工作速度，以保證兩幅轉體同步進行。

2）在箱梁懸臂端安放輪胎，防止因轉體不同步，而造成梁體相撞。

4 體施工中出現特殊情況的處理

4.1 轉體施工中出現T構兩端不平衡超出設定范圍

在施工前的配重時，考慮實際重心與理論重心偏差為5-15cm，在轉體過程中，如果發現T構不平衡值超過5-15cm的范圍，可根據監控量測組量測結果，經理論推算后，采取現場加沙袋配重法調整T構兩端的重量，使實際重心與理論重心控制在設定的5-15cm范圍內。

4.2 不能正常起動

根據檢算，正常情況下兩側ZLD2000型千斤頂完全可以滿足轉體正常起動。若由于其他因素影響而導致不能正常起動，可借助已經安裝到位的三臺助推系統千斤頂均勻加力，使結構轉動。但當ZLD牽引系統兩臺千斤頂、三臺助推系統千斤頂均加載時，轉動體仍然不轉動，此時應檢查撐角與環道接觸處是否有雜物將其卡住，環道在此處是否形成上坡。此時可利用ZLD千斤頂前、后頂同時起動、手動增加牽引力使轉動體轉動。

4.3 中途停下后的再次起動

由于特殊情況不得不在中途停止，然后再次重新起動時，為預防助推系統難以找到反力位置，已經預先在環道兩側沿徑向預留坑洞，必要時，可插入鋼軌，用槽鋼作反力橫梁即可進行二次起動。

4.4 牽引系統設備發生故障

在轉體前對所有牽引設備進行檢查校核，確保設備運轉正常，同時設備維修人員在轉體前要到位，并在轉轉全過程中盯崗到位，同時在現場要備用一套設備。在轉體過程中，由于特殊情況發生故障，維修人員要立即對設備進行維修，如發現短時間內不能修復，要立即通知指揮長進行設備更換，確保轉體的順利進行。

4.5 結構應力應變異常

如監測到結構應力、應變發生異常。立即檢查異常部位的構件是否因材質、制作及安裝質量、設計缺陷等原因產生異常。同時確認監測結構是否可靠。找出原因后，采取相應的補救措施。

4.6 突然停電

為防止動力線路出現故障造成突然停電，在轉體橋附近備用一臺120KW的柴油發電機，能為轉體橋施工提供充足的電力保障。

4.7 大風等惡劣天氣

在轉體前一周內要隨時了解天氣情況，如果轉體當天有惡劣天氣，須與相關部門協商，在確保安全后，方可轉體施工。

5 總結

我國公路、鐵路等交通路網事業蓬勃發展，公路、鐵路里程逐年增多，尤其是高速公路和高速鐵路的大發展時代已經來臨，路網交叉不可避免，跨越既有線的橋梁是越來越多，因此轉體橋梁工藝就會得到前所未有的廣闊發展空間，而且轉體技術也會日臻完善，逐漸成熟，為國家、社會創造越來越大的經濟效應和社會效益，其發展前景會更加的廣泛。

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[責任編輯：楊玉潔]