连续梁桥平转法施工关键技术研究

(中交机电工程局有限公司 北京 100041)

引言

桥梁转体施工根据桥梁类型的不同往往采取不同的转体施工方法，大体上桥梁转体可分为三种，平转法，竖转法和平竖结合法[1-2]。跨繁忙路线(公路或铁路)的桥梁一般采用平转法。桥梁平转法的基本原理为桥梁荷载通过桥墩传递至位于桥墩下部的球铰，球铰再传递至承台，通过承台将荷载传递到基础上。桥梁荷载传递至球铰时，荷载在上球铰与下球铰之间的传递是通过球铰间的四氟乙烯板实现过渡的。在桥梁主体结构施工完成后，脱空砂箱，此时主梁梁体的自重均由球铰承担[3-4]。

为了使桥梁转体施工过程中转动体能够平顺、安全的完成转体需要解决三个关键性问题，球铰、牵引系统和转体的稳定性。桥梁转体过程中为了使转动体平顺、安全的转动，牵引系统必须满足动力大、能够持续稳定输出的要求。牵引系统主要由主控台、连续千斤顶及液压泵站三部分组成，平转法采用的牵引系统具有自动连续、同步、全液压等特点，并且技术比较成熟，是桥梁转体施工首选的方法。

一、工程概况

跨安居铁路桥建设场地位于郊区黄碾镇安居村，为跨安居站铁路道岔咽喉区而设，桥下铁路线路较多，且列车来往通行繁忙，为减小对既有铁路运营的干扰，跨铁路路线的主桥设计方案为60m+105m+60m预应力混凝土连续梁，总长225m，桥面宽29m，采用转体施工法实现桥梁转动至设计桥位。转体部分跨径组合为2×(51.25+51.25)m，转体重量1.56万吨。

主桥上部结构采用单箱四室箱形截面，箱梁顶板宽29m，箱梁顶板厚30cm，底板厚度为28cm～75cm，边腹板厚度为50～80cm，中腹板厚度为40～70cm。主桥桥墩采用矩形实体墩，基础为钻孔桩基础。主墩转盘及承台采用C50混凝土。

二、工程应用

(一)转体结构的牵引力计算

1.摩擦力计算

计算公式为：F=μ×W

(1)

上式中：μ指摩擦系数，取静摩擦系数μ静=0.1，动摩擦系数μ动=0.05；W指重量，背景桥梁转体总重量为15600.4t。

由式(1)可得：

(1)静摩擦力：F静=μ静×W=15600.4kN

(2)动摩擦力：F动=μ动×W=9360.2kN

2.转体拽拉力计算

(2)

其中：T-牵引力；R-球铰平面半径，R=136.5cm；W-转体总重量，W=156004；D-牵引力偶臂，取转台直径D=1300cm；μ-球铰摩擦系数，启动时μ静=0.1，转动时μ动=0.05。

由式(2)可算得：

(1)启动时所需最大牵引力：

(3)

(2)转动过程中所需牵引力：

(4)

3.牵引系统的选择与布置

由上式(3)、(4)可知：该桥每个转体可选用两套四台ZLD100型牵引系统，通过拖拉缠绕且锚固于直径为13m的圆盘转台上的钢绞线(规格为15-φs15.2)，形成水平扭转力矩，从而使得转动体系转动。

(1)动力储备系数为：

(5)

(2)单根钢绞线的最大承载力为：

1860MPa×139mm2=258540N=25.9t

(6)

(3)钢绞线的安全系数为：

(7)

由式(5)～(7)可以看出牵引系统中千斤顶的动力储备和钢绞线的安全系数能够满足设计要求。

(二)转体前后主梁线形监测

利用施工单位布设的控制网和控制点，监测桥梁在转体前后预应力混凝土主梁线形的变化。于每个梁段端部截面上对称布置高程观测点，兼顾在桥梁转体过程中箱梁的挠度变形及扭转变形的监测，且每个截面应在顶板设置2个监控点。高程测量使用全站仪进行观测。

(三)转体加速度和竖向振幅监测

1.测试内容

在桥梁转体过程中，梁体的线加速度以及悬臂端的竖向抖动程度可通过转体加速度和竖向振幅监测来确定，其中包括转体中出现急停、急起状况时加速度的测定。悬臂梁端部的加速度时程可通过加速度传感器获取，梁端的竖向位移振幅可采用拾振仪和电涡流传感器测试。

2.测试过程

(1)T构试转前边跨前端及L/4截面的实测脉动。为消除测试期间的振动噪声，必须首先测试转体结构的自身频率。主要测试了转动梁体的T构试转前边跨前端及L/4截面的实测脉动，采用DH610V型拾振器获得转体悬臂梁的自身频率。

(2)T构前端横向加速度动态监测。在桥梁转体过程中，需要测试T构前端箱梁的横向加速度。转体中悬臂梁端部的加速度时程可通过DH610V型拾振器获得。

(3)T构前端竖向振动动态监测。在桥梁转体过程中，需要测试T构前端箱梁的竖向振动位移。转体中悬臂梁端部的竖向位移时程曲线可采用M355B04型加速度传感器获得。

三、结论

(1)转体前后高程有变化，为保证左右边跨、中跨的高程协调，达到设计高程要求，应在合拢施工前对桥梁标高进行适当调整，以满足设计和规范要求。

(2)桥梁转体过程中箱梁竖向振幅不到1mm，横向加速度不超过0.1m/s2，这表明整个转体过程是平稳的、可靠的。