雙幅同步轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)淺析

趙云鵬

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，沈陽(yáng) 110166）

1 概述

凌源至綏中高速公路建昌至興城支線跨越京哈客運(yùn)專線（秦沈段），跨越處鐵路里程為高速公路K77+278.00，交角為 69.4°。起點(diǎn)里程為 K76+760.00，終點(diǎn)里程為 K77+440.00，全長(zhǎng) 680.0 m（不計(jì)入耳墻長(zhǎng)度），橋孔布置為:左幅（10×40）+（2×80）+（3×40）m;右幅為（12×40）+（2×80）+40 m。單幅全橋?qū)挾葹?1.60 m，主橋?yàn)椋?－80）mT型剛構(gòu)，橋面和結(jié)構(gòu)均為分幅的布置形式，轉(zhuǎn)體法施工。引橋?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋面和結(jié)構(gòu)均為分幅的布置形式，預(yù)制架設(shè)法施工。

2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地震烈度等自然情況

2.1 地層巖性

通過(guò)對(duì)橋位區(qū)地質(zhì)勘察可知，該橋揭露的地層主要為粉質(zhì)粘土、角礫（Q4），花崗巖（γ25），分述如下:

①粉質(zhì)粘土:黃褐色，稍濕，可塑。［fa0］=150 kPa，qik=45 kPa。②角礫:黃色，很濕，中密，一般粒徑20～40 mm，含量占25%，顆粒呈棱角形，充填砂類土。［fa0］=300 kPa，qik=100 kPa。③花崗巖:全風(fēng)化花崗巖:黃褐色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本破壞，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，巖芯呈砂土狀，鉆進(jìn)速度2.8 m/h。［fa0］=260 kPa，qik=60 kPa。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:褐灰色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈砂礫狀，少量碎石狀，碎石一般粒徑2～5 cm，錘擊易碎，巖芯表面粗糙。［fa0］=500 kPa，qik=160 kPa。中風(fēng)化花崗巖:黃褐色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，礦物成分石英和長(zhǎng)石，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，柱長(zhǎng)多為5～11 cm，錘擊聲脆。［fa0］=1 800 kPa。

2.2 地震設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》GB18300—2001圖A及《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》GB18300—2001圖B可知:橋位區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度Ⅵ度，反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

2.3 水文地質(zhì)特征

橋址區(qū)溝谷干涸無(wú)水，只是在雨季時(shí)有短暫流水，地下水水位標(biāo)高為33.2 m左右。

地下水類型為SO4—HCO3—Ca—Mg型水，地下水對(duì)砼無(wú)腐蝕性。

大氣降水入滲補(bǔ)給為主要補(bǔ)給方式，受季節(jié)和氣候的影響，水位變化較大。地下水位埋深為5.4～6.7 m，地下水類型為基巖裂隙水。

2.4 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

橋位區(qū)位于陰山緯向構(gòu)造體系中，位于大興安嶺－太行山新華構(gòu)造體系東緣的交接部位，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，所處一級(jí)構(gòu)造單元為中朝準(zhǔn)地臺(tái)，地殼基本穩(wěn)定。

橋位區(qū)地勢(shì)稍有起伏，在基礎(chǔ)開挖時(shí)應(yīng)注意，斜坡自然狀態(tài)下穩(wěn)定。

3 主橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該主橋位于直線段上，橋梁設(shè)計(jì)為雙向四車道，為分幅橋，單幅橋?qū)挒?1.60 m，左右幅橋間凈距0.45 m。橋跨布置為80 m+80 m預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)，采用掛籃懸臂澆筑、平面轉(zhuǎn)體的施工方法，左右幅在鐵路的兩側(cè)分別進(jìn)行懸臂澆筑施工，同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工［2－4，6］，轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度為 64 m+64 m，轉(zhuǎn)體段掛籃懸澆施工完成后轉(zhuǎn)體與邊墩旁支架現(xiàn)澆段完成合攏。

主橋自處于 1.01078%的上坡路段和－1.821 17%的下坡路段及R=12 000.0 m凸型豎曲線上。變坡點(diǎn)的道路里程為K77+31.00，變坡點(diǎn)高程為66.0 m。

3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主梁橫斷面采用單箱單室直腹板截面，中墩頂處4.0 m段為等高段，梁高8.2 m，由中墩頂至跨中方向57.5 m為變高段，梁高經(jīng)1.8次拋物線漸變至3.5 m，合攏段及邊跨現(xiàn)澆段為3.5 m等高段。

箱梁頂板寬11.6 m，兩側(cè)懸臂2.7 m，懸臂端厚0.18 m，根部厚0.7 m。箱梁頂板厚由0.6 m漸變至0.28，再由0.28 漸變至0.9 m;底板厚0.6 m漸變至0.32，再由0.32漸變至0.9 m，墩頂處厚1.1 m;腹板厚由0.8 m 漸變至0.6 m，再由0.6 m漸變至0.8 m。箱梁構(gòu)造頂、底板平行，坡度同路線橫坡，左右幅均是向路線外側(cè)的2%。腹板豎直，為平行四邊形構(gòu)造。

主橋共設(shè)4道墩頂橫梁，其中主墩處每道橫梁厚1.0 m橫梁設(shè)置150×100 cm通行人孔，過(guò)渡墩墩頂橫梁厚1.45 m?？缰袡M梁厚50 cm，設(shè)置150×100 cm通行人孔。邊支點(diǎn)附近箱梁底板設(shè)置φ100 cm永久檢查人孔。

主梁采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系?？v橫預(yù)應(yīng)力束采用Φs15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度均fpk=1 860 MPa，采用預(yù)埋塑料波紋管制孔，群錨錨固。其中縱向預(yù)應(yīng)力束分為頂板束、腹板束和底板束，其中縱向懸澆頂板束、腹板束采用22－Φs15.2、19－Φs15.2鋼絞線，頂、底板合攏束采用15－Φs15.2、13－Φs15.2、11－Φs15.2鋼絞線;頂板橫向預(yù)應(yīng)力束采用3－Φs15.2鋼絞線;墩頂橫梁采用19 －Φs15.2 鋼絞線［3，5］。

豎向預(yù)應(yīng)力束采用JL32精軋螺紋鋼筋，每道腹板雙排布置，基本間距為0.5 m。

3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

T構(gòu)中墩采用墩梁固結(jié)，單箱單室矩形截面，墩身為620×400 cm空心墩?；A(chǔ)為φ150 cm樁基礎(chǔ)。過(guò)渡墩采用680×180 cm實(shí)心墩?；A(chǔ)為φ150 cm樁基礎(chǔ)。過(guò)渡墩處與本橋相接的引橋?yàn)檠b配式預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，主引橋梁高不等，為保證主引橋順接，設(shè)計(jì)中將過(guò)渡墩蓋梁設(shè)計(jì)成帶臺(tái)階式的鋼筋混凝土蓋梁，蓋梁高2.0 m，寬2.4 m。

3.3 主要附屬設(shè)施設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋面鋪裝:采用8 cm瀝青混凝土+防水層+8 cmC50混凝土。

安全防護(hù):全橋均設(shè)置防撞墻，其中跨越鐵路處外側(cè)設(shè)置雙層防撞設(shè)施，內(nèi)側(cè)采用SS級(jí)加強(qiáng)型防撞護(hù)欄，外側(cè)采用SS級(jí)防撞墻，防撞護(hù)欄與防撞墻間凈距為0.5 m，跨越鐵路橋孔外側(cè)防撞墻頂設(shè)置高2.75 m防落網(wǎng)，防落網(wǎng)網(wǎng)眼尺寸為5 mm×5 mm。兩幅橋內(nèi)側(cè)縫隙蓋10 cm厚鋼筋混凝土封閉板。為進(jìn)一步保證鐵路的安全運(yùn)營(yíng)，在防撞強(qiáng)側(cè)面預(yù)埋螺栓及法蘭，安裝異物侵限檢測(cè)網(wǎng)。

4 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)等組成 （如圖1、圖2所示）。

圖1 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)總立面圖/cmFig.1 The general elevation of the rotation system/cm

圖2 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)總平面圖/cmFig.2 The master plan of the rotation system/cm

轉(zhuǎn)體下盤為支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體完成后與上轉(zhuǎn)盤共同形成橋梁基礎(chǔ)。下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的下球鉸、保險(xiǎn)撐腳環(huán)形滑道及轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等。千斤頂反力座用于轉(zhuǎn)體的啟動(dòng)、止動(dòng)和姿態(tài)微調(diào)等。

球鉸直徑為φ3 900 mm，定位中心轉(zhuǎn)軸的直徑為φ270 mm。分上下兩片，是轉(zhuǎn)體施工的轉(zhuǎn)動(dòng)體系，而轉(zhuǎn)動(dòng)體系的核心是轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，它是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，制作及安裝精度要求很高，必須精心制作，精心安裝。球鉸由上下兩塊鋼質(zhì)球面板組成，上面板為凸面，通過(guò)圓錐臺(tái)與上部的牽轉(zhuǎn)盤連接，上轉(zhuǎn)盤就位于牽轉(zhuǎn)盤上;下面板為凹面，嵌固于下轉(zhuǎn)盤頂面。上下面板均為40 mm厚的鋼板壓制而成的球面，背部設(shè)置肋條，防止在加工、運(yùn)輸過(guò)程中變形，并方便球鉸的定位，以及加強(qiáng)與周圍混凝土的連接。鋼球鉸面在工廠制造加工，在下球鉸面上按設(shè)計(jì)位置銑鉆四氟板鑲嵌孔。下球鉸頂面安裝后鑲嵌760塊φ6 cm的聚四氟乙烯滑動(dòng)片，上下面板之間填充黃油聚四氟乙烯粉［2－3］。

轉(zhuǎn)體上盤是轉(zhuǎn)體的重要結(jié)構(gòu)，在整個(gè)轉(zhuǎn)體過(guò)程中形成一個(gè)多向、立體的受力狀態(tài)，上盤布有縱向預(yù)應(yīng)力筋。上盤邊長(zhǎng)1 200 cm，高270 cm;轉(zhuǎn)臺(tái)直徑φ1 100 cm，高度80 cm。轉(zhuǎn)臺(tái)是球鉸、撐腳與上盤相連接的部分，又是轉(zhuǎn)體牽引力直接施加的部位。轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)預(yù)埋轉(zhuǎn)體牽引索，預(yù)埋端采用P型錨具，同一對(duì)索的錨固端在同一直徑線上并對(duì)稱于圓心，注意每根索的預(yù)埋高度和牽引方向應(yīng)一致，每根索埋入轉(zhuǎn)盤長(zhǎng)度大于300 cm，每對(duì)索的出口點(diǎn)對(duì)稱于轉(zhuǎn)盤中心。牽引索外露部分圓順地纏繞在轉(zhuǎn)盤周圍，互不干擾地?cái)R置于預(yù)埋鋼筋上，并作好保護(hù)措施，防止施工過(guò)程中鋼絞線損傷或嚴(yán)重生銹。待上轉(zhuǎn)盤混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)支承體系的轉(zhuǎn)換。抽去墊板使轉(zhuǎn)臺(tái)支承于球鉸上。施加轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)臺(tái)繞球鉸中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。檢查球鉸的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，測(cè)定其摩擦系數(shù)，為轉(zhuǎn)體施工提供依據(jù)［4］。

摩擦系數(shù)按下式測(cè)算:

μ=3M/（2RG）;μ－摩擦系數(shù);M－轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 （tm）;G－轉(zhuǎn)臺(tái)總重量 （t）。

設(shè)計(jì)靜摩擦系數(shù)為0.1，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.05，若測(cè)出的摩擦系數(shù)較設(shè)計(jì)出入較大，應(yīng)分析找出原因，并作相應(yīng)處理。

轉(zhuǎn)體上盤撐腳即為轉(zhuǎn)體時(shí)支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)的保險(xiǎn)腿。從轉(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)腿的受力情況考慮，轉(zhuǎn)體對(duì)稱的兩個(gè)保險(xiǎn)腿之間的中心線與上盤縱向中心線重合，使8個(gè)保險(xiǎn)腿對(duì)稱分布于縱軸線的兩側(cè)。在撐腳的下方 （即下盤頂面）設(shè)有130 cm寬的滑道，滑道半徑為500 cm，轉(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)腿可在滑道內(nèi)滑動(dòng)，以保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。要求整個(gè)滑道面在一個(gè)水平面上，其相對(duì)高差≯2 mm［5］。

每個(gè)上盤下設(shè)有8個(gè)撐腳，每個(gè)撐腳為雙圓柱形，下設(shè)24 mm厚鋼板。雙柱為兩個(gè)φ800 mm×24 mm的鋼管，全橋撐腳鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。撐腳在工廠整體制造后運(yùn)進(jìn)工地，在下盤混凝土灌注完成上球鉸安裝就位時(shí)即安裝撐腳，并在撐腳走板下支墊6mm鋼板 （作為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)與滑道的間隙）［6－7］。

5 結(jié)束語(yǔ)

本橋跨越京哈客運(yùn)專線鐵路 （秦沈段）采用2×80 mT型剛構(gòu)橋采用轉(zhuǎn)體法施工，是適應(yīng)橋址處地形，對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)影響最小的最合理的橋型，結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)合理，滿足T型剛構(gòu)縱橫向受力要求;轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，可以保障轉(zhuǎn)體施工的順利進(jìn)行，可為同類型橋梁的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

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［1］劉建奇.淺談斜拉橋轉(zhuǎn)體施工工藝［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（4）:167－170.

［2］張 雷.連續(xù)梁橋平轉(zhuǎn)施工關(guān)鍵問(wèn)題研究［D］.重慶:重慶交通大學(xué)，2011.

［3］鄭 潔.68m雙幅同步轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)研究［J］.城市道橋與防洪，2012（6）:29－31.

［4］羅 鵬.秦皇島城市西部快速路跨京哈鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)［D］.成都:西南交通大學(xué)，2011.

［5］陳 寧，韓占春.大噸位單鉸雙幅同步轉(zhuǎn)體橋梁施工綜述［J］.天津建設(shè)科技，2009（2）:20－23.

［6］何黎君.磁州大橋T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工設(shè)計(jì)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008（4）:15－16.

［7］姜 震 朱宜琛，吳永勝.整體式板橋靜力荷載試驗(yàn)及計(jì)算方法研究［J］.森林工程，2012，28（4）:47 －50.