劉元臣

摘要：越來越多上跨鐵路橋梁為了盡量減少對(duì)鐵路正常運(yùn)營的影響，上構(gòu)梁體采用轉(zhuǎn)體法施工。新建合安鐵路合九聯(lián)絡(luò)線引江濟(jì)淮特大橋主跨以（32+48+32）m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁的形式上跨寧西鐵路，本文結(jié)合引江濟(jì)淮特大橋轉(zhuǎn)體梁的施工實(shí)例，詳細(xì)闡述了在轉(zhuǎn)體前對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行稱重試驗(yàn)的原理、步驟、計(jì)算公式及配重方法，以使轉(zhuǎn)體梁在轉(zhuǎn)體時(shí)處于良好的平穩(wěn)狀態(tài)，確保了施工安全及鐵路運(yùn)營安全。

Abstract： The upper frame beam of more and more cross-railway bridges is constructed by swivel method to minimize the impact on the normal operation of the railway. The main span of the newly-built He'an Railway Hejiu tie line Yangtze-to-Huaihe Bridge is the （32+48+32）m swivel continuous beam in the form of a continuous beam spanning the Ningxi Railway. This paper combines the construction examples of the turning beam of the Yangtze-to-Huaihe Bridge to elaborate the principle， steps， calculation formula and weight method of weighing test on swivel beam before turning the body to make the swivel beam in a good stable state during the turning， which ensures the safety of construction and the safety of railway operation.

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體法施工;上跨鐵路;稱重;偏心;配重

Key words： swivel construction;upper cross railway;weighing;eccentricity;counterweight

中圖分類號(hào)：U446 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0105-04

0 ?引言

在未來鐵路、公路等橋梁建設(shè)過程中，為了減少施工對(duì)既有運(yùn)營鐵路、公路等設(shè)施帶來的施工干擾及安全隱患，盡量維持原有線路的暢通和確保交通運(yùn)輸安全，越來越多的橋梁梁體采取在既有重要設(shè)施旁現(xiàn)澆后再采用轉(zhuǎn)體上跨的施工方法。但在以往梁體轉(zhuǎn)體法施工時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)過因轉(zhuǎn)體梁平衡控制失誤，出現(xiàn)撐腳頂緊環(huán)道和保險(xiǎn)柱頂住上轉(zhuǎn)盤的施工現(xiàn)象，即轉(zhuǎn)體梁施工的保險(xiǎn)系統(tǒng)發(fā)揮了作用，表明轉(zhuǎn)體施工的平衡狀態(tài)控制出現(xiàn)失誤，不僅造成了嚴(yán)重的安全隱患，重大的經(jīng)濟(jì)損失及極差的社會(huì)影響，且隨后的施工處理麻煩。故在轉(zhuǎn)體前對(duì)梁體的平衡性能檢測方法及配重措施進(jìn)行研究，準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)體梁兩端的平衡，有效解決轉(zhuǎn)體施工的平衡問題，促使相關(guān)橋梁轉(zhuǎn)體的設(shè)計(jì)、施工及管理水平的提高，給轉(zhuǎn)體的施工帶來更好的發(fā)展機(jī)遇。

1 ?工程簡介

新建合安鐵路合九聯(lián)絡(luò)線引江濟(jì)淮特大橋特大橋位于安徽省肥西縣，中心里程：HJLDK6+869.165，全橋長5029.35m。橋梁于HJLDK7+621.27～HJLDK7+734.40處采用（32+48+32）m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁的形式上跨寧西鐵路。寧西鐵路為電氣化鐵路，列車流量較大，上跨鐵路位于梓樹莊至長安集區(qū)間路基段，路基頂面總寬度為15.08m（含接觸網(wǎng)正饋線位置）。

轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工里程HJLDK7+673與既有寧西鐵路交叉里程為K917+500。上跨連續(xù)梁采用平行寧西鐵路線外掛籃懸臂現(xiàn)澆、轉(zhuǎn)體施工，基礎(chǔ)形式采用樁基承臺(tái)，承臺(tái)尺寸為10.8×8.5×3m+上轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，主墩采用圓端型實(shí)體墩，墩高為16.5m，其中轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)、助推系統(tǒng)、軸線微調(diào)系統(tǒng)組成。

連續(xù)梁梁體為單箱單室、變高度、變截面直腹板結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬7.6m，箱梁底寬4.2m。轉(zhuǎn)體總重量2500t，轉(zhuǎn)體角度86°。

2 ?確保轉(zhuǎn)體安全的技術(shù)措施

為了確保轉(zhuǎn)體梁的平衡性能，本項(xiàng)目圍繞該橋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)及施工特點(diǎn)，對(duì)在轉(zhuǎn)體梁的兩端不平衡力矩的測試、轉(zhuǎn)端配重、摩阻系數(shù)、轉(zhuǎn)體力矩偏心控制方法等方面進(jìn)行了研究。對(duì)本項(xiàng)目的轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行現(xiàn)場不平衡力矩稱重試驗(yàn)，以確保轉(zhuǎn)體施工時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，提高施工質(zhì)量，轉(zhuǎn)體閉合順利。同時(shí)能夠?yàn)槠渌?xiàng)目轉(zhuǎn)體梁的施工及設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)及參考數(shù)據(jù)，從而完善橋梁水平轉(zhuǎn)體施工及設(shè)計(jì)水平。

本項(xiàng)目采用了對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行稱重的平衡檢測方法，以檢測及計(jì)算轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩、摩擦阻力及轉(zhuǎn)動(dòng)鉸的表面摩擦系數(shù)，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)體梁的平衡性能進(jìn)行評(píng)估，以確認(rèn)是否需采取配重措施，并根據(jù)需要進(jìn)行準(zhǔn)確配重，轉(zhuǎn)體梁稱重方法如下：

2.1 稱重試驗(yàn)試驗(yàn)內(nèi)容

在轉(zhuǎn)體梁0號(hào)段所有支架拆除后，轉(zhuǎn)體施工前進(jìn)行梁體的稱重試驗(yàn)，試驗(yàn)主要進(jìn)行以下項(xiàng)目的測試：

①轉(zhuǎn)體梁在橋縱向存在的不平衡力矩值。②轉(zhuǎn)體梁在橋縱向存在的縱向偏心距值。③球鉸上下兩鉸間的摩阻力矩及摩擦系數(shù)。④對(duì)轉(zhuǎn)體梁的配重準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測。

2.2 稱重前的準(zhǔn)備工作

①安裝完成轉(zhuǎn)體梁的梁端合攏口處的合攏段混凝土澆筑的模板及支撐系統(tǒng)。②清理干凈梁面上所堆放的機(jī)具、材料及設(shè)備等。③對(duì)轉(zhuǎn)盤撐腳的下滑板安裝質(zhì)量及狀況進(jìn)行檢查。④按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求安置千斤頂、大量程百分表。⑤將黃油聚四氟乙烯滑板安裝在撐腳下。⑥觀察轉(zhuǎn)體梁是否存在傾斜現(xiàn)象;當(dāng)存在傾斜現(xiàn)象時(shí)，查明方位以確定其狀態(tài)。

2.3 轉(zhuǎn)體梁平衡狀態(tài)分析

本項(xiàng)目采用球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)法測試轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩。即采用頂升力使球鉸轉(zhuǎn)用，通過記錄轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的變化情況，而計(jì)算出所需數(shù)據(jù)。本測試方法將轉(zhuǎn)體梁按剛體，不考慮撓度等其它影響因素，以往施工經(jīng)驗(yàn)表明結(jié)果較為準(zhǔn)確，能滿足施工需要。

在解除轉(zhuǎn)體梁所有外部支撐后，以球鉸為支點(diǎn)，梁體的平衡狀態(tài)不外乎以下兩種類型：①轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩（MG）小于球鉸摩擦力產(chǎn)生的力矩（MZ），梁體將處于平衡狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示;②轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩（MG）大于球鉸摩擦力產(chǎn)生的力矩（MZ），梁體將處于不平衡狀態(tài)，使球鉸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直至撐腳接觸至滑道而支撐住梁體轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示。

2.4 測試摩阻力矩、不平衡力矩的方法

2.4.1 轉(zhuǎn)體梁不平衡力矩小于球鉸摩擦力力矩的工況

假設(shè)轉(zhuǎn)體梁重心偏向九江端，在承臺(tái)的九江側(cè)實(shí)施上頂力P1（如圖1所示），使P1頂升力逐漸加大，當(dāng)球鉸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí)，各外力間有：

2.6 施力設(shè)備及測點(diǎn)布置

根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：N=25000kN，R=3.6m，μ預(yù)估為0.05。

故靜摩阻力矩為：0.05×0.98×25000×3.6=4410kN·m，在兩側(cè)距轉(zhuǎn)體中心線2.635m處設(shè)置千斤頂，千斤頂需要的頂力：4410/2.635=1673.6kN。在距轉(zhuǎn)體中心線2.635m處兩側(cè)各設(shè)置1臺(tái)500t的千斤頂，分別對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行頂放，在上轉(zhuǎn)盤底的橋縱向兩側(cè)各布置1個(gè)百分表，用以測試球鉸的微小轉(zhuǎn)動(dòng)。

該施力方案雖要求千斤頂施加的頂大較大，但上、下承臺(tái)的剛度大，變形小，容易使球鉸發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)，且操作相對(duì)簡單，安全性高。故本項(xiàng)目不平衡稱重試驗(yàn)采用該施力方式。千斤頂布置見圖3。

2.7 試驗(yàn)步驟

①安置千斤頂及百分表至試驗(yàn)方案確定的位置。②再次確認(rèn)及調(diào)整千斤頂位置，對(duì)千斤頂施加初始頂升力。③按設(shè)計(jì)頂力施加方案逐級(jí)增加頂力，并逐級(jí)記錄百分表位移讀數(shù)，直至位移產(chǎn)生突變。④繪制出P-Δ曲線。⑤由轉(zhuǎn)動(dòng)變突點(diǎn)處的頂升力計(jì)算得不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距。⑥制定配重方案，確定新偏心距、配重位置及配重重量，對(duì)配重后的轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行再次稱重測設(shè)，以驗(yàn)證配重是否達(dá)到要求。⑦轉(zhuǎn)體梁試驗(yàn)報(bào)告的編制。

2.8 測試儀器和設(shè)備

①位移百分表：用于測設(shè)轉(zhuǎn)體梁的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，數(shù)量為2個(gè)。為機(jī)械式百分表，主要技術(shù)指標(biāo)：量程9mm，精度1/100，線性度大于0.2%;使用條件，受周圍環(huán)境影響不大。②JMZX-3340AT穿心式智能六弦數(shù)碼力傳感器和JMZX-3006綜合測試儀六弦數(shù)碼力傳感器，主要技術(shù)指標(biāo)：量程4000kN，精度1kN，使用條件受周圍環(huán)境影響不大，與JMZX-3006綜合測試儀配套使用。③千斤頂：500t千斤頂2臺(tái)。④鋼板6塊：邊長400mm×400mm、厚20mm。⑤錨具，千斤頂與上轉(zhuǎn)盤的空隙用錨具來填充，18個(gè)左右。⑥配電箱、插座板及線路引到承臺(tái)下。⑦配重所需的砂袋。

3 ?轉(zhuǎn)體梁稱重試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 合肥端（56號(hào)墩）處轉(zhuǎn)體梁稱重試驗(yàn)

3.1.1 測試結(jié)果及數(shù)據(jù)計(jì)算

首先對(duì)轉(zhuǎn)體梁平衡狀況進(jìn)行了現(xiàn)場觀察，沒有發(fā)現(xiàn)撐腳接觸到滑道的現(xiàn)象，表明56號(hào)墩處的轉(zhuǎn)體梁處于上述第一種平衡狀態(tài)下，即轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩（MG）小于球鉸摩擦力產(chǎn)生的力矩（MZ），梁體處于自平衡狀態(tài)。

分別在合肥端、九龍端施加頂升力進(jìn)行稱重試驗(yàn)，56號(hào)墩轉(zhuǎn)體梁稱重的P-Δ曲線圖如圖4所示。

由圖4可看出，當(dāng)頂力逐漸加大時(shí)，位移值也逐漸增大，表明此階段為頂升力正在克服球鉸的摩阻力，隨后出現(xiàn)水平曲線，此階段為頂升力完全克服摩阻力，球鉸發(fā)生微轉(zhuǎn)動(dòng)。通過測試所得數(shù)據(jù)計(jì)算得轉(zhuǎn)體梁實(shí)際狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)如表1所示。

測試結(jié)果計(jì)算所得的不平衡力矩偏心距達(dá)17cm，偏心距位于合肥端，故需對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行配重。

3.1.2 配重方案設(shè)置

以往施工表明，當(dāng)進(jìn)行小偏心距或是零偏心距轉(zhuǎn)體梁施工時(shí)，轉(zhuǎn)體梁穩(wěn)定性較差，受外力干擾時(shí)容易發(fā)生梁體擺動(dòng)現(xiàn)象，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。故，實(shí)際施工時(shí)，通常將轉(zhuǎn)體梁不平衡力矩的偏心距控制在5～15cm范圍內(nèi)。

本項(xiàng)目擬將56號(hào)墩轉(zhuǎn)體梁不平衡力矩的偏心距調(diào)整至10cm。同時(shí)，為了確保寧西鐵路的行車安全，將調(diào)整后的偏心距設(shè)置在遠(yuǎn)離鐵路側(cè)，即合肥端。

根據(jù)56號(hào)墩處轉(zhuǎn)體梁的稱重試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需在轉(zhuǎn)體梁九龍端實(shí)施配重，根據(jù)施工條件及盡量避免裝、卸配重材料時(shí)對(duì)寧西鐵路的影響，決定在距離球鉸中心為15m處采用砂袋進(jìn)行配重。

則需配重重量：

G配=（MG-N×e′）/15=（4173.8-25000×0.1）/15=111.6kN=11.16t

按設(shè)計(jì)位置進(jìn)行了11.16t的配重，如圖5所示，配重實(shí)施完成后，再次對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行了稱重試驗(yàn)，測試得配重后轉(zhuǎn)體梁的偏心距為10.2cm，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 九龍端（57號(hào)墩）處轉(zhuǎn)體梁稱重試驗(yàn)

九龍端（57號(hào)墩）處轉(zhuǎn)體梁通過測試所得數(shù)據(jù)計(jì)算得轉(zhuǎn)體梁實(shí)際狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可得出，57號(hào)墩處轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩偏心距達(dá)為7.3cm，處于5～15cm的控制范圍內(nèi)，且偏心距處于遠(yuǎn)離寧西鐵路的九龍端，故不需對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行配重。

4 ?結(jié)束語

進(jìn)行本項(xiàng)目轉(zhuǎn)體梁施工時(shí)，通過梁體的稱重測試，獲取梁體偏心距、轉(zhuǎn)盤摩阻力矩等休現(xiàn)轉(zhuǎn)體梁施工實(shí)際狀態(tài)的數(shù)據(jù)，采取配重的方案調(diào)整偏心距到最佳施工位置，提高梁體轉(zhuǎn)體時(shí)的施工安全保證，且盡可降低對(duì)寧西鐵路運(yùn)營的影響。通過采取以上技術(shù)措施，順利、安全地完成了轉(zhuǎn)體梁的施工。通過轉(zhuǎn)體法在本項(xiàng)目的應(yīng)用，積累了施工經(jīng)驗(yàn)，以期可為其他類似轉(zhuǎn)體項(xiàng)目的施工提供有益參考。

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