跨武广高铁特大桥连续梁转体施工技术

文 妮

（武汉铁路职业技术学院，湖北 武汉 430205）

1 工程概况

跨武广客运专线特大桥位于咸宁市横沟桥镇，是武汉至咸宁城际铁路的重点工程。该桥采用(48m+80m+48m)连续梁，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，三向预应力体系；中支点处梁高6.23m，边跨7.6m直线段梁高为3.83m，梁底下缘按二次抛物线变化（立面布置如图1所示）。

为减少桥梁上部结构施工对铁路行车安全的影响，该桥采用平衡转体施工，即先在武广高铁线路外侧平行于线路位置悬灌浇筑梁体，达到强度后水平转动梁体，使主梁就位，然后调整梁体线形，封固球铰转动体系的上、下盘，最后浇筑合龙段，使全桥贯通。

2 转体系统

转体系统由上转盘、下转盘、球铰、转体牵引系统组成（如图2所示）。

图1 全桥立面图

图2 转体系统构成图

下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成基础；下转盘上设置转体系统的下球铰、撑脚的环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。球铰是平转法施工中转动系统的核心，是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高。上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成多向、立体的受力状态。转体牵引系统由连续千斤顶、泵站、主控台、助推千斤顶、反力支座和牵引索等构成。

3 转体设备

完成转体施工的设备主要有连续顶推千斤顶、液压泵站和主控台。

连续顶推千斤顶按水平、平行、对称原则布置于转盘两侧。千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平，同时要求两千斤顶到上转盘的距离相等；千斤顶放置于配套的反力架上，反力架通过电焊或高强螺栓与反力支座固定，反力支座与反力架提供连续千斤顶牵引反力；主控台置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置，转体设备布置图如图3所示。

图3 转体施工设备布置示意图

4 转体结构牵引力计算

4.1 力矩计算

根据规范可知，转体牵引力T=2FfR/3D，转动力矩M=TD=2fGR/3，由此计算可得：

4.2 牵引力计算

启动与转动均由两台200t连续千斤顶和两台100t顶推共同作用。启动与转动过程中，动摩擦力矩由两台200t连续千斤顶提供，静摩擦力矩与动摩擦力矩间差值全部由2台100t顶推千斤顶提供则100t千斤顶顶推力，则有：

由上述计算可知，采用该方式可满足转体需求。

5 转体实施

5.1 试转体

通过试转体可以检验转体方案的实用性、可靠性，同时可以取得经验并找到差距，以便进一步改进预定的转体方案。试转时，应做好两项重要数据的测试工作：一是每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弦线距离；二是每点动一次悬臂端所转动水平弦线距离的数据。

5.1.1 试转方案

试转体于正式转体前一天夜间天窗点内进行，转体角度3°，牵引索行程20.9cm，梁端线位移2m。试转体千斤顶牵引速度0.12m/min，计算试转体时间20.9/12=1.7min，转体时间不考虑惯性制动距制动时间。试转体到位后不回转，转体前通过插入在下转盘预留反力孔内的钢棒来架设限位梁，从而抵住转动时的撑腿，限制其超转。试转体到位后，稳住撑脚，观测梁体两端是否平衡，并通过增加或减少砂袋来调整梁体平衡，最后稳定撑脚，重新打入钢楔块，保持梁体稳定。

5.1.2 脱架并形成转动体系

上部构造箱梁砼悬臂浇筑完毕，强度和龄期均达到，纵向预应力已经张拉完成，至此便具备了转动体系脱架的条件。脱架并形成转动体系后，转动体系的重量全部支承在下球铰上安装的四氟乙烯片上。脱架后全面检查转体结构各关键受力部位是否有裂缝及异常情况。

5.1.3 称重

在脱架过程中为了判断转动体系脱架前后实际的重心偏离情况，在承台四角设置观测标志。如果脱架后，上盘四周标高均匀下沉，则可以初步判断重心状态与设计要求基本吻合；若出现重心偏移，应通过配重进行调整，以满足平衡转动条件。

5.1.4 试转体施工

试转体前安装好钢绞线、千斤顶，在反力孔内插入钢棒，安装2套助推反力梁，准备好千斤顶及限位型钢。安装助推装置前，应将环形滑道表面杂物清理干净，并用抹布擦除干净，无锈迹无污染。检查滑道与撑脚间隙并清除中间杂物，撑脚走板与滑道间填塞四氟黄油粉，塞满为止。

5.2 正式转体

根据试转体的成果指导转体，转到预定位置停止牵引。转动时观察上承台标尺读数值并结合测量人员测量的数据，用全站仪校正箱梁端头中线指挥转动单元就位，中线偏差不大于2cm。转动单元就位后，利用备用的型钢、螺旋千顶、钢楔子将转盘固定，防止风或其他因素引起转动体发生位移。

5.2.1 安装限位装置

借助反力孔对转体进行限位，在反力孔内插入钢棒，架设限位梁。限位梁与撑脚接触位置大于设计角度1°，并保证有一定的调节余地，限位梁对称布置（如图4所示）。

图4 转体限位图

5.2.2 解除临时约束

利用气焊割开撑脚走板与滑道焊接位置钢板，解除零时约束，并清理干净滑道。

5.2.3 转动

根据试转体的成果指导转体，转到预定位置停止牵引。转动时观察上承台标尺读数值并结合测量人员测量的数据，用全站仪校正箱梁端头中线指挥转动单元就位，中线偏差不大于2cm。转动单元就位后，利用备用的型钢、螺旋千顶、钢楔子将转盘固定，防止风或其他因素引起转动体发生位移。

根据试转前确定的启动牵引力TO，千斤顶分级加载，首先加载到对应牵引力100kN等级，然后加载到对应牵引力300kN等级，最后加载到启动牵引力TO。转动时参考上承台标尺读数以及测量人员测量的数据，调整千斤顶速度。

在桥面中心轴线合龙前1.5m，桥面监控人员开始每10cm给主控台报告一次监测数据；在20cm内，每1cm报一次；即将到位时准确对梁的中轴线进行贯通测量，确保准确到位。

5.2.4 精调

精调可以保证转体后桥体符合设计要求。在下承台顶面于纵横桥向位置分别安放4台6000kN千斤顶，对桥体的纵横向高程进行调整。

整个精调过程中，利用电子水准仪对纵横桥向高程进行准确测量；利用全站仪对桥梁轴线进行跟踪监测。在梁顶高程、纵轴线符合设计要求后，在钢撑脚下均楔入4个小钢楔子，完成T构精调。

精调过程中应控制顶升力不超过设计限值，并在千斤顶顶面和上承台底面之间设置钢板以扩散局部应力。

5.2.5 封铰与锁定

精调结束后，将钢撑脚与滑道焊接，对转动单元进行锁定；然后清洗滑道上的润滑剂、清理底盘上表面脏物，焊接上下承台间的预埋钢筋、钢件、绑扎钢筋，立模浇筑C50微膨胀混凝土封铰，加强养护，使承台形成整体。

6 安全措施

6.1 平衡措施

平衡措施包括以下两个方面：

a）在墩两侧准备若干1t、0.5t砂袋，用于调整梁体平衡；

b）为防止梁体转动时失衡，在滑道外侧T构纵横轴线方向设置4台6000kN的备用千斤顶，用于及时调整转体的运行状态。

6.2 监控措施

监控措施包括以下几个方面：

a）脱架前在上转盘纵横轴线位置设置高程观测点，用于监测梁体重心偏移；

b）转体前在梁面两端经过测量放样安放小棱镜，用于全站仪控制梁体轴线；小棱镜与预埋钢筋绑扎牢固，并保证水平；

c）精调时在墩顶梁面正中心安放水准仪，并在梁面两端分别设置两个塔尺，塔尺与防撞墙钢筋绑扎牢固，并保证竖直；

d）在上转盘边缘布置转动标尺，通过下转盘上设置的指针来判定转体时的转动角度。

7 结语

该桥采用转体法施工技术，在最大程度上减少了桥梁施工对武广客运专线的影响，在保证施工质量的同时，没有出现任何安全事故。同时，转体施工技术在该桥的成功应用，为大跨度变截面连续梁桥跨越既有线施工积累了大量成功经验，也再次说明，转体施工技术成熟，可操可控，和其他施工方法相比较具有明显的优势，值得进一步研究和推广。

［1］胡娟.客运专线大跨度拱桥转体施工方案研究［J］.铁道建筑，2010，（8）：39-42.

［2］余常俊，刘建明，张翔，等.连续梁转体后中跨合龙段移动支架设计与施工［J］.铁道建筑，2010，（5）：16-18.