寶雞市虢磻路立交橋稱重試驗研究

張美鋒

摘要：新建寶雞市陳倉區虢磻路上跨隴海鐵路立交橋工程采用墩底轉體法施工，為了保證梁體在轉動過程中的平穩狀態，需對T構進行不平衡稱重試驗分析。本文通過工程實例，闡述不平衡稱重試驗方法和應用過程中的技術難題，對墩底轉體梁轉動體不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及轉動球鉸靜摩擦系數的測試分析和稱配重方法等關鍵技術做了介紹，為類似T構轉體工程提供借鑒，為今后橋梁轉體施工項目提供經驗。

關鍵詞：橋梁轉體;轉體球鉸;稱重實驗

中圖分類號：U445.46文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷深入，當前我國城市基礎設施建設如火如荼，工程建設中的跨既有鐵路線、公路線的工況隨處可見，為了消除梁體施工對既有線路運營和行車產生的安全隱患，跨越既有線采用轉體法得到了廣泛應用^[1]。

必須確保梁體輕松、安全和穩定的旋轉，使旋轉始終處于穩定的旋轉狀態。系統足夠穩定。在旋轉之前，進行重量測試以了解結構的實際偏心狀態?？紤]到固定和非平行旋轉草圖周期的稱重試驗，根據實際支撐條件計算相對應的啟動重量計劃，以確保位置動態安全系統^[2]。

本文以寶雞市陳倉區虢磻路上跨隴海鐵路立交橋轉體工程為實例，簡要地介紹下本橋不平衡稱重實驗的關鍵技術，為今后橋梁轉體施工項目提供經驗。

1工程概況

虢磻路上跨隴海立交橋工程位于寶雞市陳倉區虢磻路，橫跨隴海鐵路，連接南北。

虢磻路立交主線橋梁起點樁號K0+473.000，終點樁號K0+867.550，全長395.55m，其中，跨鐵路主橋采用2×58mT構，平面轉體法施工。

2×58m轉體為變截面混凝土現澆箱梁，采用單箱三室斜腹板箱形截面，轉體主梁（53+53）m，主梁在鐵路北側分節段現澆，轉體重量約9160t，T構逆時針轉體70.2度至設計位置，然后施工邊跨現澆段。

2 不平衡稱重

2.1 稱重原理

在轉動體系所有約束解除后，測量轉動體系的位移變化情況并觀察撐腳是否落地，初步判斷摩阻力矩與不平衡力矩的關系，再決定頂升方法[4]。梁部施工完成，支架拆除后，進行48小時的全天候觀測。在梁下利用千斤頂進行等力、不等力反頂稱重并觀測變化，根據觀測數值進行分析，確定不平衡重調整值，根據轉體結構物不平衡力矩，包括球鉸表面摩阻力矩M_z、橋梁自重產生的不平衡力矩M_g。在梁上采用砂袋進行加載配重，使結構重心盡量和轉軸中心重合。可按照M_z<M_g和M_z>M_g兩種平衡情況，推導摩阻力矩M_z和不平衡力矩M_g：

1. 當解除所有約束后，撐腳不著地，由此可知摩阻力矩M_z>轉動不平衡力矩M_g：

上式中，P₁、P₂分別為沿縱軸線對稱兩側頂推力大小，P₁為非偏心側頂推力，P₂為偏心側頂推力，L₁、L₂分別為不同頂推力對應的球鉸磨心力臂長度。

（2）當解除所有約束后，撐腳支撐著地，轉動系統發生轉動，由此可知摩阻力矩M_z<轉動不平衡力矩M_g：

當M_z<M_g時，旋轉體系在落架后旋轉，整個體系略向中心方向傾斜，支撐腳與環路接觸。此時，系統的均衡狀態由滾壓電阻力矩、支撐腳對摩擦心的力矩和旋轉體的不均衡力矩共同維持，支撐腳力達到滑降時，必須對腳部施加推動力，可按如下公式計算：

上式中，L為頂推過程固定力臂長度，P₁為球鉸在千斤頂頂推過程中產生微小轉動瞬間的頂力，P₂為球鉸在千斤頂回落過程中產生瞬時轉動的頂力。

根據大量研究成果及工程實踐證實，在填充黃油后的四氟乙烯片球鉸靜摩阻系數和偏心距可由下列公式計算^[5]：

磨心鉸靜摩擦系數：

轉動體偏心距：

式中，轉體總重量G為91590KN;球鉸球面半徑R為6.9m。

2.2 稱重方案

對稱于橋梁中心線在橋梁轉動體兩側布置4臺4000KN千斤頂，在稱重試驗時對轉動體進行頂放，以測試試驗過程中臨時支點的反力值。稱重試驗測試儀器布置示意如圖1、圖2所示。

如下圖3、4所示，布置4個豎向百分表于兩側撐腳處位置，列表記錄每級加載時對應的豎向位移。在相鄰位置布置4個水平向百分表記錄每級加載時相應的水平位移，以便綜合判斷球鉸轉動的臨界狀態，合理確定臨界力值。

3稱重數據分析

3.1?約束拆除

在轉動體系所有約束解除后，在最后的4個型鋼切割之前，架設百分表測量位移，測量結果如下表1所示。

由表1可看出，在型鋼約束解除后，非跨線側下降、跨線側上升，且穩定后非跨線撐腳未落地，表明橋梁非跨線側偏重，且摩阻力矩Mz>不平衡力矩Mg。因此在加載過程中采用第一種方式進行加載，即先在非跨線側進行頂升，然后在跨線側進行頂升。

3.2 千斤頂頂推

在非跨線側以500KN為起點，按100KN為一個檔均勻加載千斤頂推力，測量數據如下表2所示，并按表2繪制折線圖（圖5）。同樣在跨線側以100KN為起點，按100KN為一個檔均勻加載千斤頂推力，測量數據如下表3所示，并按表3繪制折線圖（圖6）。

根據以上圖表可看出：P2（非跨線頂升過程突變值）為2800kN，P1（跨線頂升過程突變值）為400 kN。按以上稱重結果計算出相關結果如表4所示，由該表可知為保證轉體過程中的平穩性，可在距離ZX5號墩墩中心45m處（跨線側）配重12.8t。

4 總結

現場試驗過程正常，基本測試出轉體梁各項參數（具體稱重數據結果見表4），通過采集數據計算的球鉸摩擦系數偏小。試驗為后續主梁順利轉體的實施提供了一定的保證和依據，寶雞市陳倉區虢磻路上跨隴海鐵路立交工程于2018年5月7日成功轉體。

試驗過程中也存在一些問題，受場地限制，千斤頂加載在球鉸附近實施，影響因數偏多，準確度相比在懸臂端搭設稱重臺稍差，在以后的試驗中將不斷改進完善。

參考文獻：

候廣偉. 寶雞市上塬路立交橋轉體施工的關鍵技術問題研究[D]. 武漢理工大學， 2017：7.

魯建生， 楊永宏， 劉繼龍. 保阜高速公路跨京廣鐵路轉體橋稱重試驗研究[J]. 鐵道建筑技術， 2009（5）：106-109.

[3] 中鐵第五勘察設計院集團有限公司.寶雞市陳倉區虢磻路上跨隴海鐵路立交橋工程施工圖[Z].北京：中鐵第五勘察設計院集團有限公司，2016.

[4] ?魏峰， 陳強，馬林.北京市五環路斜拉橋轉動體不平衡重稱重試驗分析[J]. 鐵道建筑， 2005（4）：4-6.

[5] ??張雪松， 王慧東. 西柏坡高速2×67m同步轉體曲線T構稱重試驗研究[J]. 石家莊鐵道大學學報（自然科學版）， 2013， 26（3）：23-26.