連續(xù)梁橋平轉(zhuǎn)法施工關(guān)鍵技術(shù)研究

(中交機(jī)電工程局有限公司 北京 100041)

引言

橋梁轉(zhuǎn)體施工根據(jù)橋梁類型的不同往往采取不同的轉(zhuǎn)體施工方法，大體上橋梁轉(zhuǎn)體可分為三種，平轉(zhuǎn)法，豎轉(zhuǎn)法和平豎結(jié)合法[1-2]。跨繁忙路線(公路或鐵路)的橋梁一般采用平轉(zhuǎn)法。橋梁平轉(zhuǎn)法的基本原理為橋梁荷載通過(guò)橋墩傳遞至位于橋墩下部的球鉸，球鉸再傳遞至承臺(tái)，通過(guò)承臺(tái)將荷載傳遞到基礎(chǔ)上。橋梁荷載傳遞至球鉸時(shí)，荷載在上球鉸與下球鉸之間的傳遞是通過(guò)球鉸間的四氟乙烯板實(shí)現(xiàn)過(guò)渡的。在橋梁主體結(jié)構(gòu)施工完成后，脫空砂箱，此時(shí)主梁梁體的自重均由球鉸承擔(dān)[3-4]。

為了使橋梁轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)體能夠平順、安全的完成轉(zhuǎn)體需要解決三個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，球鉸、牽引系統(tǒng)和轉(zhuǎn)體的穩(wěn)定性。橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中為了使轉(zhuǎn)動(dòng)體平順、安全的轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引系統(tǒng)必須滿足動(dòng)力大、能夠持續(xù)穩(wěn)定輸出的要求。牽引系統(tǒng)主要由主控臺(tái)、連續(xù)千斤頂及液壓泵站三部分組成，平轉(zhuǎn)法采用的牽引系統(tǒng)具有自動(dòng)連續(xù)、同步、全液壓等特點(diǎn)，并且技術(shù)比較成熟，是橋梁轉(zhuǎn)體施工首選的方法。

一、工程概況

跨安居鐵路橋建設(shè)場(chǎng)地位于郊區(qū)黃碾鎮(zhèn)安居村，為跨安居站鐵路道岔咽喉區(qū)而設(shè)，橋下鐵路線路較多，且列車來(lái)往通行繁忙，為減小對(duì)既有鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾，跨鐵路路線的主橋設(shè)計(jì)方案為60m+105m+60m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，總長(zhǎng)225m，橋面寬29m，采用轉(zhuǎn)體施工法實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)至設(shè)計(jì)橋位。轉(zhuǎn)體部分跨徑組合為2×(51.25+51.25)m，轉(zhuǎn)體重量1.56萬(wàn)噸。

主橋上部結(jié)構(gòu)采用單箱四室箱形截面，箱梁頂板寬29m，箱梁頂板厚30cm，底板厚度為28cm～75cm，邊腹板厚度為50～80cm，中腹板厚度為40～70cm。主橋橋墩采用矩形實(shí)體墩，基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)。主墩轉(zhuǎn)盤(pán)及承臺(tái)采用C50混凝土。

二、工程應(yīng)用

(一)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的牽引力計(jì)算

1.摩擦力計(jì)算

計(jì)算公式為：F=μ×W

(1)

上式中：μ指摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)μ靜=0.1，動(dòng)摩擦系數(shù)μ動(dòng)=0.05；W指重量，背景橋梁轉(zhuǎn)體總重量為15600.4t。

由式(1)可得：

(1)靜摩擦力：F靜=μ靜×W=15600.4kN

(2)動(dòng)摩擦力：F動(dòng)=μ動(dòng)×W=9360.2kN

2.轉(zhuǎn)體拽拉力計(jì)算

(2)

其中：T-牽引力；R-球鉸平面半徑，R=136.5cm；W-轉(zhuǎn)體總重量，W=156004；D-牽引力偶臂，取轉(zhuǎn)臺(tái)直徑D=1300cm；μ-球鉸摩擦系數(shù)，啟動(dòng)時(shí)μ靜=0.1，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)μ動(dòng)=0.05。

由式(2)可算得：

(1)啟動(dòng)時(shí)所需最大牽引力：

(3)

(2)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中所需牽引力：

(4)

3.牽引系統(tǒng)的選擇與布置

由上式(3)、(4)可知：該橋每個(gè)轉(zhuǎn)體可選用兩套四臺(tái)ZLD100型牽引系統(tǒng)，通過(guò)拖拉纏繞且錨固于直徑為13m的圓盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼絞線(規(guī)格為15-φs15.2)，形成水平扭轉(zhuǎn)力矩，從而使得轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)動(dòng)。

(1)動(dòng)力儲(chǔ)備系數(shù)為：

(5)

(2)單根鋼絞線的最大承載力為：

1860MPa×139mm2=258540N=25.9t

(6)

(3)鋼絞線的安全系數(shù)為：

(7)

由式(5)～(7)可以看出牽引系統(tǒng)中千斤頂?shù)膭?dòng)力儲(chǔ)備和鋼絞線的安全系數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

(二)轉(zhuǎn)體前后主梁線形監(jiān)測(cè)

利用施工單位布設(shè)的控制網(wǎng)和控制點(diǎn)，監(jiān)測(cè)橋梁在轉(zhuǎn)體前后預(yù)應(yīng)力混凝土主梁線形的變化。于每個(gè)梁段端部截面上對(duì)稱布置高程觀測(cè)點(diǎn)，兼顧在橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中箱梁的撓度變形及扭轉(zhuǎn)變形的監(jiān)測(cè)，且每個(gè)截面應(yīng)在頂板設(shè)置2個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。高程測(cè)量使用全站儀進(jìn)行觀測(cè)。

(三)轉(zhuǎn)體加速度和豎向振幅監(jiān)測(cè)

1.測(cè)試內(nèi)容

在橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中，梁體的線加速度以及懸臂端的豎向抖動(dòng)程度可通過(guò)轉(zhuǎn)體加速度和豎向振幅監(jiān)測(cè)來(lái)確定，其中包括轉(zhuǎn)體中出現(xiàn)急停、急起狀況時(shí)加速度的測(cè)定。懸臂梁端部的加速度時(shí)程可通過(guò)加速度傳感器獲取，梁端的豎向位移振幅可采用拾振儀和電渦流傳感器測(cè)試。

2.測(cè)試過(guò)程

(1)T構(gòu)試轉(zhuǎn)前邊跨前端及L/4截面的實(shí)測(cè)脈動(dòng)。為消除測(cè)試期間的振動(dòng)噪聲，必須首先測(cè)試轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的自身頻率。主要測(cè)試了轉(zhuǎn)動(dòng)梁體的T構(gòu)試轉(zhuǎn)前邊跨前端及L/4截面的實(shí)測(cè)脈動(dòng)，采用DH610V型拾振器獲得轉(zhuǎn)體懸臂梁的自身頻率。

(2)T構(gòu)前端橫向加速度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中，需要測(cè)試T構(gòu)前端箱梁的橫向加速度。轉(zhuǎn)體中懸臂梁端部的加速度時(shí)程可通過(guò)DH610V型拾振器獲得。

(3)T構(gòu)前端豎向振動(dòng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中，需要測(cè)試T構(gòu)前端箱梁的豎向振動(dòng)位移。轉(zhuǎn)體中懸臂梁端部的豎向位移時(shí)程曲線可采用M355B04型加速度傳感器獲得。

三、結(jié)論

(1)轉(zhuǎn)體前后高程有變化，為保證左右邊跨、中跨的高程協(xié)調(diào)，達(dá)到設(shè)計(jì)高程要求，應(yīng)在合攏施工前對(duì)橋梁標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

(2)橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中箱梁豎向振幅不到1mm，橫向加速度不超過(guò)0.1m/s2，這表明整個(gè)轉(zhuǎn)體過(guò)程是平穩(wěn)的、可靠的。