津石高速公路上跨京九鐵路立交橋不平衡稱重及試轉研究

譚振東

(中電建冀交高速公路投資發展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

橋梁的大量興建，大大方便了人們的出行，但也不可避免地出現了一些需要跨越既有線路的橋梁工程，那么在施工方法上就必須格外慎重考慮。目前轉體施工技術是較為成熟的方法之一，很大程度上減少了對既有線路運營的影響[1-5]。本文依托津石高速公路上跨京九鐵路立交橋轉體施工為工程背景，根據現場及設計實際情況，進行不平衡稱重及試轉研究，為本工程的順利施工提供保障。

1 工程概況

津石高速公路(津冀界至保石界段)上跨京九鐵路立交橋，工程位于滄州市任丘市于村鄉東陵城村南，地形起伏不大，交通便利。擬建立交橋上跨橋與既有京九鐵路相交，位于文安與任丘區間，交點處位于京九鐵路下行線里程K136+782.281，交角為73.3°，交點處公路里程為K61+662.778。橋位處既有京九鐵路為標準雙線電氣化鐵路，自西向東分別為京九鐵路上行線、下行線，線間距為4.1 m，鐵路呈南北走向。鐵路位于路基段，路基高度約4 m，無縫線路，鋼筋混凝土枕，60 kg/m鋼軌，此段鐵路位于直線上。

2 橋梁結構設計

2.1 上部結構

上跨京九鐵路立交橋采用2×65 m T構結構，單箱三室斜腹板箱形截面，中支點中心梁高為6.5 m，端部梁高為3.3 m，梁底線形按圓曲線變化，端部等高梁段長4.95 m。箱梁頂板寬33.5 m，底板寬20.459～23.368 m，兩側懸臂板長各為4.0 m，懸臂板端部厚20 cm，2 m處變厚為35 cm，根部厚70 cm。主橋位于直徑5 700 m圓曲線上，如圖1、圖2所示。

圖1 橋型布置圖(cm)

圖2 與鐵路立面關系圖(cm)

2.2 下部結構

T 構中墩采用尺寸為3.6×(8.0～12.0) m矩形截面墩梁固結。轉動體系采用環道與中心支承相結合的結構；基礎為鉆孔灌注樁，樁徑為1.5 m，共25根。邊墩為柱式墩，蓋梁采用鋼筋混凝土蓋梁，寬2.5 m，高1.8 m，橫向布置3個墩柱，直徑為1.8 m。下接實體式承臺，厚2.5 m。基礎為8 根鉆孔灌注樁組成，樁徑為1.25 m。

2.3 主要轉體參數

轉體重量：W=145095.2 kN；轉體支座平面半徑：Rzp=175 cm；轉體支座曲率半徑：Rzq=894 cm；上轉臺半徑：Rzt=425 cm；滑道中心半徑：Rhd=365 cm；轉體角度：順時針轉動74°。

3 稱重與轉體之間的關聯分析

在施工階段，立交橋上跨橋現澆梁使得轉動球鉸兩側完全對稱是很難實現的，因此就出現了不平衡力矩，其結果就將導致轉體施工風險大大上升，所以立交橋上跨橋在轉體之前必須進行不平衡力矩測試，然后進行平衡配重。在本橋中利用3臺600 t壓力計、SDC位移計進行球鉸轉動測試。

4 不平衡稱重及配重分析

4.1 稱重過程及結果

本橋落架前后大里程側梁端下撓明顯大于小里程側，在撐腿和砂箱拆除后轉體結構出現了向大里程方向的剛體轉動，說明采用的轉動球鉸摩阻力矩與轉體不平衡力矩不匹配，前者小于后者，所以需要在大里程方向進行頂起稱重。圖3為頂起側與非頂起側關系曲線示意圖。

圖3 頂力與位移關系圖

不平衡力矩：

(1)

摩阻力矩：

(2)

球鉸靜摩阻系數：

(3)

轉體偏心距：

(4)

配重按照不平衡力矩法，在距離球鉸中心56 m處進行荷載配重，得到理論配重為：

(5)

因此可按Wp=300 kN進行配重，位置設在小里程方向18號墩處，與球鉸保持距離為56 m。

經過以上分析可得配重后轉體縱向偏心距為：

(6)

4.2 配重建議

本次稱重過程順利，稱重結果真實可靠，根據稱重結果對平衡配重進行分析后建議如下：在T構縱向方向上配重，位置設置在小里程方向18號墩處，距球鉸中心位置56 m；橫向位置建議布置在中央分隔帶右側，鋼筋整捆橫橋向布置。

5 試轉

5.1 試轉參數測試

實際試轉角度為11.1°，剩余61.9°，轉體過程良好。試轉儀器設備如油泵、千斤頂、油管等參數如下：

(1)啟動牽引力：兩次啟動牽引力分別為56 t和50 t，平均啟動牽引力53 t，小于設計啟動牽引力99.68 t。

(2)正常轉動牽引力：兩次正常轉動牽引力分別為44 t和40 t，平均正常轉動牽引力為42 t，小于設計正常轉動牽引力59.75 t。

(3)每分鐘轉速：正常轉動時的角速度分別為1.5°/min和2.1°/min，牽引頂滿足在規定的50 min天窗點內完成轉體需求。

(4)正常轉動梁端慣性位移值分別為9.0 cm和13.cm，平均值為11.cm。

(5)點動位移：本次試轉分別測試了3 s點動、5 s點動和10 s點動，測試結果如表1所示。

表1 測試結果表(m)

5.2 試轉振動測試

本橋試轉時的典型振動時程測試結果如圖4和圖5所示。

(a)墩頂順橋向振動時程

(a)墩頂順橋向振動時程

由此可知：

(1)在試轉前梁體由于環境因素如施工作業擾動、環境風荷載和火車通過荷載引起的振動中，火車通過引起的振動最為明顯。在非轉動狀態，梁端最大豎向振動加速度為4.2 mm/s2，最大橫向振動加速度為2.5 mm/s2，最大順橋向振動加速度為1.7 mm/s2。

(2)在轉體過程中梁體振動明顯加大，梁端最大豎向振動加速度為21.7 mm/s2，最大橫向振動加速度為10.8 mm/s2，最大順橋向振動加速度為5.6 mm/s2。在試轉過程中梁端豎向振幅小于經驗預警值50 mm/s2。

(3)通過試轉可知，該橋在轉體過程中梁體的振動受轉速影響很小，可以忽略不計。

6 結語

通過對以上稱重及試轉數據分析可知：該橋在混凝土澆筑過程中存在一定的縱向偏載，但需要的平衡配重量較小，配重荷載不會對橋梁結構造成不利影響。試轉過程平穩，梁體振動幅度受轉體速度的影響很小，可以忽略不計。