跨铁路既有线桥梁转体施工技术特点的分析与研究

孙竹君

摘  要：基于当前跨铁路既有线立交桥的建设规模及设计需求不断增长的背景下，转体施工技术具备的交通网络正常运行和转体施工同时并行、互不干扰的优势，使其在当前市政道路跨线施工领域取得长足的发展与应用，本文主要围绕津石高速公路跨京九铁路立交桥项目实例，对转体施工技术的施工工序及工艺、系统构成、技术特点、影响因素等内容进行分析和阐述，希望为后续施工企业进行跨线转体施工操作提供必要的技术支撑和参考。

关键词：跨鐵路既有线;桥梁转体施工;T构;球铰精度;参数控制

一、工程项目实例分析

本文在研究中所筛选的工程实例是津石高速公路上跨京九铁路立交桥工程，采用主桥桥面整体式布置、引桥桥面和结构均分幅布置的形式，桥梁全长490米，全宽33.5米，单幅桥梁全宽16.512米，主桥跨度是2×65米连续T构布置，采用了大节段现浇、转体法施工，转体重量1.45万吨。转体主桥采用了预应力混凝土转体刚构，工程施工要求的控制精度高，技术难度较大;同时，铁路附近需搭设现浇梁临时支架，临时支架的稳定性及铁路行车的安全性也是施工过程控制的重点。

二、转体施工的工序及工艺

本工程转体施工技术采用了群桩式基础，下部中墩采用墩梁固结。转体结构是由下转盘、转体支座、上转盘、转体牵引系统四个部分组成，转盘结构所采用的转动体系是由环道与中心支承相结合而成。转体上部采用单箱三室斜腹板箱形截面结构，整体箱室分为A0、A1、A2、A3及后浇段等部分，包括墩柱均采用大体积混凝土进行浇筑。

三、转体系统的基本构成

从结构规划角度而言，转体系统主要包括墩柱、上下球铰、四氟乙烯板、撑脚、滑道，其中最重要的就是球铰和撑脚。而在转体转动过程中，需要借助牵引系统的牵引力转化为转体转动所需驱动力，从而实现预期转动目标。牵引系统及转体结构二者相互依存。

1、球铰

球铰是整个转体系统的关键构成部分，是转体结构的骨架，对转体过程起到支撑和保障作用，因此要严格按标准对球铰的基本原理、功能和质量等进行综合评估与筛选。

2、撑脚

作为转体结构滑动的支点，撑脚是转体结构的重要构成部分，在筛选时要高度重视撑脚是否坚固耐用。由于施工时一般将撑脚和混凝土结构浇筑在一起，因此务必确保撑脚部分的混凝土浇筑按照标准流程进行，同时应规范撑脚的钢筋绑扎操作。在设计阶段可通过混凝土养护以及预压试块等方式对撑脚位置预应力对应的张拉时间进行评估。

3、牵引动力

为确保在转体过程中提供足够的牵引力，牵引动力系统是转体结构的核心。牵引系统一般通过计算机系统来进行数字化操控，借助信息技术的应用来完成对液压表及运转速度等参数的综合控制，为实现两幅同步转体的运行目标提供保证。

四、转体施工过程原理

转体箱梁的重量通过墩柱传递至上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。撑脚和滑道之间以及上下球铰之间的动摩擦力矩主要由牵引反力座、转体连续作用千斤顶、牵引索来承担;而上下球铰之间以及撑脚和滑道之间的动、静摩擦力矩之差主要由助推反力座、助推千斤顶来承担。待箱梁主体施工完毕以后，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，利用埋设在转台的牵引索、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摩擦力矩，使桥体转动到位。

五、基于工程实例的转体施工技术特点分析

1、转体重量

经过数十年的积累与发展，转体施工技术的施工工艺愈发成熟，转体桥梁的总重量也取得巨大的增长。1980年修建的鲁班水库大桥转体重量仅50吨;经过30余年的发展，2014年修建的武汉姑嫂树大桥重量达1.75万吨;仅仅一年后的2015年，邹城市三十米桥上跨铁路立交桥转体重量达到了当时世界之最的2.24万吨;2016年的菏泽丹阳桥和唐山市跨津山铁路立交桥分别达到了2.48万吨和3.3万吨，屡次刷新桥梁转体重量的世界纪录。本项目工程实例重点桥梁转体重量也达到了1.45万吨，虽未达到刷新记录的水平，但也同样为我国转体桥梁建设施工积累了经验。

2、转体梁悬臂长度

对于本工程悬臂长度65米的跨京九铁路转体立交桥，当承台位置处仅变化1毫米时，最大悬臂端的位移量就达到近20毫米。因此，对于桥梁转动过程中及转体完成后的线形调整，精准控制最大悬臂端的标高和梁体两端的弯矩平衡至关重要，唯有不断提高桥梁的抗倾覆能力，才能确保转体后的顺利合拢。

3、转体桥梁桥面宽度

我国原有道路交通上的桥梁多为双向四车道，已经无法满足当前拥堵路况所需的路幅宽度，因此现在修建的桥梁多为双向六车道。对于桥面较宽的转体桥梁，若混凝土浇注时分布不均匀，可能会产生横向不平衡力矩，从而使球铰侧转及转体梁受扭，造成桥梁的受力分析愈发复杂。本工程实例中转体桥的宽度为21.3m，转体时应特别注意横向和纵向的重心控制，确保桥梁转体时的稳定与安全。

4、转体过程中的风荷载影响

转体桥梁在风荷载作用下的动力响应对转体过程影响很大。根据现场施工经验，预计给出的转体时间十分有限，转体当天是否有大风将决定是否能够按时进行转体，特别是对于受风面积较大的大悬臂宽幅转体桥梁，受到的风荷载相对更大;同时当风频与转体桥的自然频率接近时，转体桥在风荷激励下的响应也很大。因此，当桥梁施工地点位于多风地区时，必须分析风荷载对转体桥梁稳定性的影响，并确定转体时的安全临界风速。

5、合拢前后的受力区别

合拢前，处于静定结构的转体桥是由球铰提供抗倾覆力矩来保持平衡，桥梁悬臂最大端受力为零，主梁根部截面处受力最大。当转体到合拢位置时，整个桥梁由静定结构变为超静定结构，主梁的应力重新分布，无论是设计还是施工上都不可忽视，务必使桥梁结构的形变和内力处于可控范围内。

六、影响转体精度控制的主要因素

理论方面主要由以下三个因素影响T构桥梁能否精确完成转体：一是转体系统中滑道和球铰的安装精度，二是试转过程中对试转转动数据的汇总分析，三是正式转体阶段中的过程动态测点控制。

1、球铰的安装精度控制

球铰包括上球铰和下球铰，球铰安装的精度和质量直接决定了转体成败。其中，安装上球铰要注意球铰放置时需保证中心销轴竖直并与周围间隙一致;安装下球铰则主要利用预埋的定位钢骨架来安装固定。安装过程中应尽量确保球铰面不变形，保证球铰面的光洁度及椭圆度;同时应务必确保球铰范围内的混凝土振捣密实，防止混凝土浆等杂物进入球铰摩擦部位。

2、桥梁试转和转体时的重要参数控制

转体施工的重要控制参数包括每分钟转速、点动位移、惯性位移和转动油压，以上参数均用于反映转体过程中梁体的运动状态，施工现场务必委托具备相应资质的单位进行实时监测，利用数控方法对以上参数进行全过程监控。

七、总结

综上所述，本文通过对跨京九铁路转体大桥工程实例的施工工艺及工序分析，阐明了转体施工技术在跨铁路既有线T构桥梁设计与施工过程中的重难点，论证了跨线转体施工技术即能满足工程项目建设规模要求，也能最大限度节省土地资源，同时降低对正常铁路线路的影响，具有广阔的发展前景。今后也需进一步论述该技术在实际施工组织中的总体部署、设备构成、安全质量保障措施等关键要素，为跨线桥梁转体施工技术的应用积累经验。

参考文献：

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