跨越既有鐵路線橋梁平轉施工技術研究

劉 劍

中鐵二十五局集團第一工程有限公司（510405）

0 前言

近幾年，我國在建設高鐵、城際鐵路時經(jīng)常遇到跨越既有運營鐵路線的狀況，采用何種施工方法在既能夠順利施工并保證工期按時完成，又能夠保證既有鐵路線的正常運營，盡量減小對既有鐵路線的干擾，成為工程建設者們關注的問題。實踐表明，轉體施工既能保證既有鐵路線的正常運營[1-3]，又能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，并能保證質量地完成橋梁的建設。我國的轉體施工工藝是從拱橋平轉施工發(fā)展起來的。先出現(xiàn)了有平衡重平轉施工法，然后出現(xiàn)了無平衡重平轉施工法，最后又出現(xiàn)了豎轉施工及平豎相結合的施工方法[4-5]。徐飛等人通過對寶蘭南河川渭河特大橋進行仿真分析，通過對橋梁及轉動體系的仿真分析，對整個施工過程進行研究，研究了轉動體系對橋體的影響[6]。張新岡等人通過研究景德特大橋，建立了球鉸接觸應力的解析公式，通過預埋應力計估計不平衡力矩，最后，以工程為依托，對轉體理論控制參數(shù)進行了修正[7]。

文章以新建鐵路某大橋為工程背景，通過對平轉施工關鍵技術的研究和對施工過程的全程監(jiān)控，保證了梁體變形和應力在施工過程中滿足設計要求，保證了轉體后橋梁線形符合設計要求，為該橋的建設、運營及養(yǎng)護提供依據(jù)。

1 工程概況

新建鐵路某特大橋上部結構為（64+108+64）m，現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)梁，跨中直線段及邊跨直線段截面中心處梁高為4.5 m，中支點處截面最低點梁高7.5 m，如圖1所示，梁底下緣按圓曲線變化。

為減少施工過程中對鐵路正常運營的干擾，保證既有線路運營安全，本橋確定采用平轉法進行施工，具體流程為：平行于鐵路方向懸澆施工；待全部懸臂節(jié)段施工完畢后轉體施工T構均逆時針旋轉35°；轉體完成后節(jié)段合龍；施工二期恒載。

圖1 某鐵路特大橋

2 不平衡稱重試驗

橋梁的轉體技術難度大，精度要求高，是全橋施工的關鍵步驟。理想的轉動體系必須具備易于轉動和安全穩(wěn)定這兩個條件，稱重試驗就是為了滿足這兩個條件。稱重試驗采用球鉸轉動測試不平衡力矩。通過測試剛體位移的突變，來計算不平衡力矩。由于此過程只考慮剛體作用而不考慮撓度等影響因素，所以該方法受力明確，結果準確。當脫架完成后，整個梁體的平衡表現(xiàn)為兩種形式。

轉動時球鉸摩阻力矩MZ大于轉體不平衡力矩MG。

梁體不發(fā)生繞球鉸的剛體轉動，體系的平衡由球鉸摩阻力矩和轉動體不平衡力矩所保持[8-10]。

則轉體不平衡力矩：

式（1）～（2）中，P1、P2為梁體發(fā)生微小轉動時，兩側支點反力；L1、L2為兩側支點力臂。

轉動時球鉸摩阻力矩MZ小于轉體不平衡力矩MG。

梁體發(fā)生繞球鉸的剛體運動，直到撐腳參與工作，體系的平衡由球鉸摩阻力矩、轉動體不平衡力矩和撐腳對球心的力矩所保持。

則轉動體不平衡力矩：

靜摩擦力矩：

式（3）～（4）中，P升、P落為梁體落、升頂時支點反力；L1為該側支點反力臂。

不平衡稱重試驗儀器具體布置如圖2所示，測量儀器為千斤頂和千分表。

圖2 測試設備布置示意圖

3 不平衡配重設計

33#的稱重試驗結果如圖3所示。

圖3 33#墩位移實測曲線

由圖3可知，33#、34#墩的稱重均為第二種情況，按第二種情況計算轉動體不平衡力矩和靜摩擦力矩。轉動偏心距、球鉸靜摩阻系數(shù)及配重計算采用式（5）～（7）。

根據(jù)式（3）～（7）可算出不平衡力矩、摩阻力矩、轉動體偏心距、球鉸靜摩阻系數(shù)以及配重，計算結果見表1。

配重后，梁體在轉動過程中無異常，保證了轉體的順利進行

表1 縱向配重計算結果

4 結語

建立了通過不平衡稱重試驗確定不平衡力矩、摩阻力矩、摩阻系數(shù)、偏心距，并制訂了梁體配重方案等。配重后，梁體在轉動過程中無異常，保證了轉體的順利進行。

該橋轉體的順利實施，為同類型連續(xù)梁橋的懸臂監(jiān)控及轉體施工提供借鑒。