浅谈转体实施

王贵岭

(大兴安岭勘察设计院)

1 转体基本原理

转体的基本原理是箱梁通过墩柱传递于上球铰,上球铰通过球绞间的四氟乙烯传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕后,脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰,然后进行称重和配重,利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶,克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力距,使桥体转动到位。

2 转体牵引体系

本桥的转体牵引力体系由牵引力系统、牵引索、反力架、锚固构件组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运动系统。具有同步,牵引力平衡等特点,能使整个转体过程平衡,无冲击颤动,该设备是一种较为理想的转体设备。

(1)每座转体的牵引动力系统由两套四台ZLD100型连续牵引千斤顶,两台ZLDB液压泵站及一台主控台(QK～8)通过高压油管和电缆连接组成。每台 ZLD100型连续牵引千斤顶公称牵引力 1000kN,由前后两台千斤顶串联组成,每台千斤顶前端佩有夹持装置。助推千斤顶采用 YCW150A型穿心式千斤顶 6台(配备 ZB4-500电动油泵 6台)。将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后,往泵站油箱内注满专用液压油,正确连接油路和电路,重新进行系统调试,使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。

ZLD100自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台 3部分组成。其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位,以主控台保证同步加压。本系统兼具自动和手动控制功能,手动控制主要用于各千斤顶位置调试和距离运动,自动控制作为主要功能用于正常工作过程。

(2)牵引索。

转盘设置有二束牵引索,每束由 9根强度为 1860MPa的钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈斑、油污后,逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后,穿过ZLD100型千斤顶。先逐根对钢绞线预紧,再用牵引千斤顶整体顶紧,使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。

牵引索的另一端设锚,已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内,出入处不能死弯;预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引索安装完到使用期间应注意保护,特别注意防止电焊打伤或电流通过,另外要注意防潮、防淋,避免锈蚀。

牵引反力座采用钢筋混凝土结构,反力座预埋钢筋深入下部承台内,反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇注,牵引反力座槽口位置及高度准确定位,与牵引索方向相一致。转体的左右幅分别单独成为一套牵引体系。

(3)转体技术参数的计算。

①动力储备系数的计算

转体总重量 W为 34589.4kN,其摩擦力计算公式为F=W×μ。

启动过程中的动摩擦系数按μ=0.1,静摩擦力F=W×μ=3458.9kN。

转体过程中的动摩擦系数按 μ=0.06,动摩擦力 F=W×μ=2075.4kN。

转体拽拉力计算:T=2/3×(R·W·μ)/D

其中:R为球铰平面半径,R=1.25m;W为转体总重量,W=34589.4kN;D为转台直径,D=5.8m;μ为球铰摩擦系数,μ静=0.1,μ动=0.06。

计算结果:

启动时所需最大牵引力 T=2/3×(R·W·μ静)/D=497kN＜1000kN。

转动过程中所需牵引力 T=2/3×(R·W·μ动)/D=298kN＜1000kN。

动力储备系数:1000kN/497kN=2.01。

钢绞线的安全系数:9(根/台)×26(t/根)/49.7(t)=4.71。

从此计算结果可以看出千斤顶动力储备和钢绞线的安全已达到工程的设计要求。

故本桥转体选用两套四台 ZLD100型液压,同步、自动连续牵引系统(牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成),形成水平旋转力偶,通过拽拉锚固且缠绕于直径5.8m的转台周围上的 9φ15.24钢绞线,使得转动体系转动。

②转动速度和转体时间计算根据设计院所给转体时间 64min,可以算得其他参数:LS为转盘所走的弧线长度:LS=(D·π)/360×71.8=3.634m(钢绞线的过镐长度)。

拉索速度:3.634/64=0.0568m/min=5.68cm/min。箱梁端部速度:(2×45×71.8/360)/64=0.88m/min。

转体角速度:71.8/64=1.12°/min。

3 转体前的准备工作

(1)转体重心位置的确定:用千斤顶对转体部分进行称重。

(2)环形滑道清理干净,检查滑道与撑脚间间隙,涂抹撑脚走道板前端黄油四氟粉。

(3)平转千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶标定。

(4)平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装、调试。要求各束钢绞线平直、不打绞、纽结。

(5)助推千斤顶及反推梁安装。

(6)安装微调及控制设备,作好各种测控标志,标明桥梁轴线位置。

(7)各关键部位再次检查。确认签字。

(8)技术准备(技术交底,记录表格,各观测点人员分工,控制信号,通讯联络等方面)。

(9)转体静置 24h后,各种测量数据上报监控组,确认其是否处于平衡状态。

(10)桥墩、临时墩上限位装置设置好。转体范围内障碍清除干净。

(11)作业天气要求风力小于 3级,无雨。

以上准备工作完毕,经检查无误后,报请监理工程师及设计代表签认。在铁路部门批准的时段内进行转体。

4 试 转

在上述各项准备工作完成后,正式转动之前,应进行结构转体试运转,检测牵引体系和各个结构体系是否能够正常完成相关动作,检测整个系统的安全可靠性,同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集,准备对转体全过程进行跟踪监测,为正式实施转体提供主要技术参数和可靠保证。

试转时应做好以下两项重要数据的测试工作。

(1)每分钟转速,即每分钟转动主桥的角度(角速度)、悬臂端所转动的水平弧线距离,即将转体实际转动的角速度、线速度控制在设计要求范围内。

(2)控制采取点动式操作,测量组测量每点动 1次悬臂端所转动水平弧线距离的数据,为转体初步到位后,进行精确定位提供操作依据。打开主控台以及泵站电源,启动泵站,用主控台控制两台千斤顶同时施力旋转。若不能转动,则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶,按照加力方案同时施力,以克服静摩擦阻力来启动桥梁转动。

5 正式转体

(1)试转结束,分析采集的各项数据,编制详细的转体方案,即可进行正式转体。

(2)转体结构旋转前要做好人员分工,根据各个关键部位、施工环节,对现场人员做好周密部署,各司其职,分工协作,由现场总指挥统一安排。

(3)先让辅助千斤顶达到预定吨位,启动动力系统设备,并使其在“自动”状态下运行。

(4)每座转体使用的对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反,以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶,无倾覆力矩产生。

(5)设备运行过程中,各岗位人员的注意力必须高度集中,时刻注意观察和监控动力系统设备和转体各部位的运行情况。如果出现异常情况,必须立即停机处理,待彻底排除隐患后,方可重新启动设备继续运行。

(6)第一次旋转 35.9°至导梁落到临时墩上,将导梁临时固定,本次转体操作时间 32min。

(7)拆除临时墩固定设施,速度 0.02rad/min,第二次旋转 35.90至梁体就位,本次转体时间 32min。

(8)转体到位后约束固定。利用临时墩墩顶上设置的千斤顶,精确地调整梁体端部标高,并采取措施抄垫。转体结构精确就位后,即对结构进行约束固定。

①每座转体在上、下盘的环道之间均设置有保险腿、保险支撑柱和临时支撑,以上结构施工时已经同盘下承台一次浇筑成整体,顶面距离上盘环道底面有 1～3cm的缝隙。转体结构精确就位后,采用钢抄手进行抄垫固定,并用电焊将钢抄手同支撑顶面钢板、连同上盘环道预埋钢板立即进行全面焊接联接。

②在转体平衡脚下面设有预埋钢板,钢板底面与承台顶面预埋钢板缝隙间除采用上述方法进行抄垫固定外,另在平衡脚环道方向两侧采用型钢加固,保证精确就位的结构不致发生轻微偏移。

③清洗底盘上表面,焊接预留钢筋,立模浇筑封固混凝土,使上转盘与下转盘连成一体。混凝土拌制时掺入微量膨胀剂,以方便振捣和增强封固效果。