津石高速公路上跨京九铁路立交桥不平衡称重及试转研究

谭振东

(中电建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

桥梁的大量兴建，大大方便了人们的出行，但也不可避免地出现了一些需要跨越既有线路的桥梁工程，那么在施工方法上就必须格外慎重考虑。目前转体施工技术是较为成熟的方法之一，很大程度上减少了对既有线路运营的影响[1-5]。本文依托津石高速公路上跨京九铁路立交桥转体施工为工程背景，根据现场及设计实际情况，进行不平衡称重及试转研究，为本工程的顺利施工提供保障。

1 工程概况

津石高速公路(津冀界至保石界段)上跨京九铁路立交桥，工程位于沧州市任丘市于村乡东陵城村南，地形起伏不大，交通便利。拟建立交桥上跨桥与既有京九铁路相交，位于文安与任丘区间，交点处位于京九铁路下行线里程K136+782.281，交角为73.3°，交点处公路里程为K61+662.778。桥位处既有京九铁路为标准双线电气化铁路，自西向东分别为京九铁路上行线、下行线，线间距为4.1 m，铁路呈南北走向。铁路位于路基段，路基高度约4 m，无缝线路，钢筋混凝土枕，60 kg/m钢轨，此段铁路位于直线上。

2 桥梁结构设计

2.1 上部结构

上跨京九铁路立交桥采用2×65 m T构结构，单箱三室斜腹板箱形截面，中支点中心梁高为6.5 m，端部梁高为3.3 m，梁底线形按圆曲线变化，端部等高梁段长4.95 m。箱梁顶板宽33.5 m，底板宽20.459～23.368 m，两侧悬臂板长各为4.0 m，悬臂板端部厚20 cm，2 m处变厚为35 cm，根部厚70 cm。主桥位于直径5 700 m圆曲线上，如图1、图2所示。

图1 桥型布置图(cm)

图2 与铁路立面关系图(cm)

2.2 下部结构

T 构中墩采用尺寸为3.6×(8.0～12.0) m矩形截面墩梁固结。转动体系采用环道与中心支承相结合的结构；基础为钻孔灌注桩，桩径为1.5 m，共25根。边墩为柱式墩，盖梁采用钢筋混凝土盖梁，宽2.5 m，高1.8 m，横向布置3个墩柱，直径为1.8 m。下接实体式承台，厚2.5 m。基础为8 根钻孔灌注桩组成，桩径为1.25 m。

2.3 主要转体参数

转体重量：W=145095.2 kN；转体支座平面半径：Rzp=175 cm；转体支座曲率半径：Rzq=894 cm；上转台半径：Rzt=425 cm；滑道中心半径：Rhd=365 cm；转体角度：顺时针转动74°。

3 称重与转体之间的关联分析

在施工阶段，立交桥上跨桥现浇梁使得转动球铰两侧完全对称是很难实现的，因此就出现了不平衡力矩，其结果就将导致转体施工风险大大上升，所以立交桥上跨桥在转体之前必须进行不平衡力矩测试，然后进行平衡配重。在本桥中利用3台600 t压力计、SDC位移计进行球铰转动测试。

4 不平衡称重及配重分析

4.1 称重过程及结果

本桥落架前后大里程侧梁端下挠明显大于小里程侧，在撑腿和砂箱拆除后转体结构出现了向大里程方向的刚体转动，说明采用的转动球铰摩阻力矩与转体不平衡力矩不匹配，前者小于后者，所以需要在大里程方向进行顶起称重。图3为顶起侧与非顶起侧关系曲线示意图。

图3 顶力与位移关系图

不平衡力矩：

(1)

摩阻力矩：

(2)

球铰静摩阻系数：

(3)

转体偏心距：

(4)

配重按照不平衡力矩法，在距离球铰中心56 m处进行荷载配重，得到理论配重为：

(5)

因此可按Wp=300 kN进行配重，位置设在小里程方向18号墩处，与球铰保持距离为56 m。

经过以上分析可得配重后转体纵向偏心距为：

(6)

4.2 配重建议

本次称重过程顺利，称重结果真实可靠，根据称重结果对平衡配重进行分析后建议如下：在T构纵向方向上配重，位置设置在小里程方向18号墩处，距球铰中心位置56 m；横向位置建议布置在中央分隔带右侧，钢筋整捆横桥向布置。

5 试转

5.1 试转参数测试

实际试转角度为11.1°，剩余61.9°，转体过程良好。试转仪器设备如油泵、千斤顶、油管等参数如下：

(1)启动牵引力：两次启动牵引力分别为56 t和50 t，平均启动牵引力53 t，小于设计启动牵引力99.68 t。

(2)正常转动牵引力：两次正常转动牵引力分别为44 t和40 t，平均正常转动牵引力为42 t，小于设计正常转动牵引力59.75 t。

(3)每分钟转速：正常转动时的角速度分别为1.5°/min和2.1°/min，牵引顶满足在规定的50 min天窗点内完成转体需求。

(4)正常转动梁端惯性位移值分别为9.0 cm和13.cm，平均值为11.cm。

(5)点动位移：本次试转分别测试了3 s点动、5 s点动和10 s点动，测试结果如表1所示。

表1 测试结果表(m)

5.2 试转振动测试

本桥试转时的典型振动时程测试结果如图4和图5所示。

(a)墩顶顺桥向振动时程

(a)墩顶顺桥向振动时程

由此可知：

(1)在试转前梁体由于环境因素如施工作业扰动、环境风荷载和火车通过荷载引起的振动中，火车通过引起的振动最为明显。在非转动状态，梁端最大竖向振动加速度为4.2 mm/s2，最大横向振动加速度为2.5 mm/s2，最大顺桥向振动加速度为1.7 mm/s2。

(2)在转体过程中梁体振动明显加大，梁端最大竖向振动加速度为21.7 mm/s2，最大横向振动加速度为10.8 mm/s2，最大顺桥向振动加速度为5.6 mm/s2。在试转过程中梁端竖向振幅小于经验预警值50 mm/s2。

(3)通过试转可知，该桥在转体过程中梁体的振动受转速影响很小，可以忽略不计。

6 结语

通过对以上称重及试转数据分析可知：该桥在混凝土浇筑过程中存在一定的纵向偏载，但需要的平衡配重量较小，配重荷载不会对桥梁结构造成不利影响。试转过程平稳，梁体振动幅度受转体速度的影响很小，可以忽略不计。