轉體橋稱重試驗技術研究

□文/朱紅偉

轉體橋稱重試驗技術研究

□文/朱紅偉

文章介紹國道112線跨京滬鐵路橋35標段轉體前梁體稱重試驗原理并闡述了稱重試驗的步驟和方法。

轉體橋；稱重試驗；國道112線

橋梁轉體是近年出現(xiàn)的一種新工藝，轉體施工必須保證轉動的平穩(wěn)性，尤其是大型懸臂結構且無斜拉索時，理論上水平轉體應該絕對保證轉體中心支點兩端重量一致，也就是保證其兩端達到平衡狀態(tài)。但在實際轉體過程中，轉體懸臂結構絕對平衡會引起梁體轉動時發(fā)生抖動且幅度較大，不利于轉體的平穩(wěn)性要求，通常需將梁體轉動重心偏離中心5～15cm。這就需要通過稱重試驗，確定梁體重心偏移量，通過配重將梁體重心調整至合適狀態(tài)。

工程概況

跨越京滬鐵路主橋梁體為兩幅68m＋68m的T型鋼構，采用轉體法施工，上承臺、墩柱、梁體一起轉動。梁體左右幅在鐵路東西兩側分別預制，預制完成后同時轉體，轉體角度為89.5°，左幅橋面寬24.25m，轉體長度61m＋61m，轉體重量為12600t；右幅橋面寬28.5m，轉體長度56m＋56m，轉體重量為13500t。試轉前，進行不平衡稱重試驗，測試轉體梁部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩阻系數(shù)等參數(shù)，實現(xiàn)橋梁轉體的配重，達到安全施工、平穩(wěn)轉體的目的。

試驗原理及方案

試驗原理

由于球鉸體系的制作安裝誤差和梁體質量分布差異以及預應力張拉的程度差異，導致沿梁軸線的豎平面內兩側梁段剛度不同、質量分布不同，從而產(chǎn)生不平衡力矩，使得懸臂梁段下?lián)铣潭炔煌?。為了保證轉體過程中，體系平穩(wěn)轉動，要求預先調整體系的質量分布，使其質量處于平衡狀態(tài)。

配重的大小應保證新的重心偏移量滿足5cm≤e≤15cm的要求。配重及重心偏移可按式（1）和式（2）計算。

試驗過程中要使球鉸克服靜摩阻力，需要的轉動力矩應大于等于靜摩阻力矩。靜摩阻力矩可由式（3）計算。

式中：Mz為靜摩阻力矩，kN·m；μ0為靜摩擦系數(shù)；N為轉體質量，t；R為球鉸球面半徑，m。

摩阻系數(shù)及偏心距

稱重試驗時，轉動體球鉸在沿梁軸線的豎平面內發(fā)生微小角度豎轉。摩阻力矩為摩擦面每個微面積上的摩擦力對過球鉸中心豎轉法線的力矩之和。

球鉸球面半徑較大為8000mm，球鉸直徑為3800 mm，球矢高229mm，見圖1，將摩擦面按平面近似計算。

根據(jù)研究成果及工程實踐，使用四氟乙烯片并填充黃油的球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可用下列式（1）和式（2）計算。

式中：μ——摩阻系數(shù)，取0.03；

R——球鉸中心轉盤球面半徑，m；

N——轉體質量，t；

Mz——靜摩阻力矩，kN·m；

MG——不平衡力矩，kN·m。

施力設備及測點布置

試驗時施力千斤頂首先要克服球鉸的靜摩阻力，其次要留有余量以克服梁體預制過程中的不平衡力矩。根據(jù)現(xiàn)場實際條件，將施力千斤頂布置在承臺下?lián)文_處下，距轉體中心線約5.5m處，為了使轉動體受力均勻，至少布置2臺千斤頂，每臺千斤頂需要的頂力約2886kN，考慮余量，設置2臺4000kN的千斤頂，分別對轉體梁進行頂放，在每臺千斤頂上設置壓力傳感器，用以測試反力值，同時在上轉盤底四周布置4個位移傳感器，用以測試球鉸的微小轉動。

測點布置見圖2，千斤頂布置見圖3。

試驗步驟

轉體體系平衡狀態(tài)判定

清理撐腳及滑道，逐步解除支座處的臨時支撐，進行連續(xù)測量并觀察撐腳是否隨支撐的拆除連續(xù)向一側下沉，以此判斷轉體體系的平衡狀態(tài)。

稱重

（1）調整千斤頂，使所有頂升千斤頂處于設定的初始頂壓狀態(tài)，記錄此時壓力傳感器的反力值。

（2）千斤頂逐級加力，紀錄位移傳感器的微小位移，直到位移出現(xiàn)突變。

（3）繪制出壓力-位移曲線。

（4）重復以上試驗。

（5）對兩幅梁共進行4次上述頂升試驗。

（6）確定不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距。

（7）確定配重重量、位置及新偏心距。

試驗結果

試驗測試結果為右幅橋偏心2.3cm，配重7t，使之偏心為5cm；左幅橋偏心25.7cm，配重23t，使之偏心15cm。

結語

本工程根據(jù)試驗結果進行了配重并順利轉體，轉體過程平穩(wěn)可靠，轉動摩擦力符合設計要求，各步施工工序均得到有效地保證，經(jīng)過實際施工證明，轉體稱重試驗對轉體平穩(wěn)性能夠提供可靠數(shù)據(jù)，通過稱重試驗結果進行配重能夠保證轉體順利進行。

U445

C

1008-31972010（06）-46-02

2010-09-25

朱紅偉/女，1981年出生，助理工程師，中鐵十八局集團五公司市政公司，從事橋梁施工工作。