非對(duì)稱大型T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體橋雙幅同步轉(zhuǎn)體施工控制

丁雪

【摘 要】非對(duì)稱大型T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體過(guò)程中對(duì)梁端撓度的控制較高，對(duì)轉(zhuǎn)體后是否能準(zhǔn)確和攏起到關(guān)鍵作用；同時(shí)雙幅同步轉(zhuǎn)體也是轉(zhuǎn)體過(guò)程控制的難點(diǎn)，若兩幅轉(zhuǎn)體橋不能同步啟動(dòng)，且在轉(zhuǎn)體就位前，兩幅箱梁轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間差大于設(shè)定時(shí)間，兩幅箱梁將會(huì)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)體T構(gòu)傾斜等后果。要求轉(zhuǎn)體過(guò)程中同時(shí)啟動(dòng)、速度相同級(jí)轉(zhuǎn)角相同，且需要有嚴(yán)格的施工控制。

【關(guān)鍵詞】非對(duì)稱；T型剛；施工

隨著公路橋梁的發(fā)展，橋梁施工方法不斷創(chuàng)新，例如預(yù)制簡(jiǎn)支梁法、支架現(xiàn)澆法、懸拼法、懸臂澆筑法、頂推法、纜索吊裝法及轉(zhuǎn)體法。轉(zhuǎn)體法的適用雖不是很普遍，但技術(shù)現(xiàn)在很成熟。橋梁轉(zhuǎn)體施工主要用于下穿河流、鐵路、高速公路等不能做支撐的情況，變換作業(yè)平面位置，通過(guò)轉(zhuǎn)體施工使橋梁梁體精準(zhǔn)合攏。以京原鐵路分離式立交橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)轉(zhuǎn)體橋梁精細(xì)化施工及全過(guò)程控制，確保轉(zhuǎn)體橋梁的施工質(zhì)量、穩(wěn)定性及安全性。

1 轉(zhuǎn)體體系安裝工藝

本橋采用的是平轉(zhuǎn)法施工的轉(zhuǎn)動(dòng)體系，轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是整個(gè)轉(zhuǎn)體的核心，制作和安裝要求精度很高，需要精心制作、精心安裝。上下球鉸安裝要保證球面的光潔及橢圓度，球鉸安裝頂口務(wù)必水平；上下球鉸間按設(shè)計(jì)位置鑲嵌四氟板，四氟板間涂抹黃油和四氟粉，上下球鉸中線穿定位鋼銷，精確定位，最后上下球鉸吻合面外周用膠帶纏繞密實(shí)。

1.1 球鉸安裝

球鉸分上、下球鉸，球鉸間四氟乙烯板、固定上下球鉸的鋼銷、下球鉸鋼骨架。球鉸在轉(zhuǎn)體過(guò)程中支撐轉(zhuǎn)體重量，是整個(gè)平衡轉(zhuǎn)體的支撐中心，是整個(gè)平衡轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并且直接影響轉(zhuǎn)體效果，如圖1所示。

1.1.1 下球鉸安裝過(guò)程及要求

下球鉸安裝過(guò)程：固定下球鉸骨架→吊裝下球鉸→對(duì)中和調(diào)平→固定調(diào)整螺栓。

下球鉸安裝要求：對(duì)中要求下球鉸中心縱橫向誤差不大于1mm；調(diào)平要求球鉸周圍頂面各點(diǎn)相對(duì)誤差不大于1mm。

1.1.2 上球鉸安裝過(guò)程及要求

上球鉸安裝過(guò)程：清理干凈下球鉸表面和安裝孔→四氟乙烯片編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)入座→下球鉸上涂黃油和四氟乙烯粉→上球鉸上涂黃油和四氟乙烯粉→控制球鉸安裝高程。

上球鉸安裝要求：四氟乙烯片準(zhǔn)確編號(hào)；下球鉸表面和安裝孔內(nèi)清理干凈；四氟乙烯片安裝后頂面在同一球面上其誤差不大于0.2mm；上下球鉸涂刷黃油和四氟乙烯粉均勻且充滿滑動(dòng)片之間的空隙；球鉸安裝中心順橋向允許誤差±1mm，橫橋向允許誤差±1.5mm；球鉸安裝高程頂面任意兩點(diǎn)不大于mm。

2 轉(zhuǎn)體受力驗(yàn)算及參數(shù)計(jì)算

2.1 四氟滑動(dòng)片應(yīng)力驗(yàn)算

根據(jù)轉(zhuǎn)體重量可知支座反力為51980kN，每個(gè)球鉸布置324塊Φ6cm的聚四氟乙烯片，總面積為9160.9cm2。該聚四氟乙烯片設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為100MPa。平均應(yīng)力=（51980×1000）/（9160.9×100）=56.7MPa<100MPa。

安全系數(shù)=100/56.7=1.76，經(jīng)檢算：四氟乙烯片的抗壓強(qiáng)度滿足轉(zhuǎn)體要求。

2.2 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的索引力及轉(zhuǎn)體時(shí)間的初步計(jì)算

轉(zhuǎn)體的動(dòng)力設(shè)備為DCL2000型，公稱牽引力2000KN，轉(zhuǎn)體總重量約為5198t，轉(zhuǎn)體按拉力計(jì)算公式：T=2/3×（R×W×μ）/D，得到啟動(dòng)時(shí)所需最大牽引力：T=2/3×（R×W×μ靜）/D=50.96t<200t；轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中所需牽引力：T=2/3×（R×W×μ動(dòng)）/D=34.11t<200t，由計(jì)算結(jié)果可以看出千斤頂動(dòng)力儲(chǔ)備已達(dá)到了工程設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)施工圖紙中要求的平轉(zhuǎn)角速度不大于0.02rad/min，主梁端部水平線速度不大于1.1m/min，可計(jì)算出轉(zhuǎn)體所需理論時(shí)間最少為：T=33.05×3.14/（180×0.02）=29min，考慮調(diào)整時(shí)間，總用時(shí)約一小時(shí)。

2.3 轉(zhuǎn)體的傾覆穩(wěn)定性

轉(zhuǎn)體前一周與氣象部門及時(shí)溝通，保證轉(zhuǎn)體不在大風(fēng)天氣下進(jìn)行，結(jié)構(gòu)的傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)取決于結(jié)構(gòu)自重構(gòu)成的抗傾覆力矩與風(fēng)力構(gòu)成的傾覆力矩二者之比，取大于1.3，自重不平衡按5%計(jì)。

穩(wěn)定系數(shù)：[48401.4×3.3-44670.2/2×5%（27.3-3.3）]/[1017.0×（30+3.3）]=3.9>1.3

3 轉(zhuǎn)體施工

轉(zhuǎn)體的基本原理是箱梁重量通過(guò)墩柱傳遞于上球鉸，上球鉸通過(guò)球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺(tái)。待箱梁主體施工完畢以后，脫空砂箱將梁體的全部重量轉(zhuǎn)移于球鉸，然后進(jìn)行稱重和配重，利用埋設(shè)在上轉(zhuǎn)盤的牽引索、轉(zhuǎn)體連續(xù)作用千斤頂，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的動(dòng)摩擦力矩，使橋體轉(zhuǎn)動(dòng)到位。

3.1 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

1）完成轉(zhuǎn)體附屬施工：在轉(zhuǎn)體施工前，完成轉(zhuǎn)體部分橋面附屬結(jié)構(gòu)工程，保證轉(zhuǎn)體后不再進(jìn)行鐵路上方的施工作業(yè)。

2）清理滑道：在撐腳底與滑道頂?shù)拈g隙中墊5mm厚四氟乙烯板，并涂抹黃油。

3）箱梁進(jìn)行不平衡力測(cè)試及配重：平衡轉(zhuǎn)體施工必須保證轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)性，尤其是大型懸臂結(jié)構(gòu)且無(wú)斜拉索情況，在理論上，水平轉(zhuǎn)體應(yīng)該絕對(duì)保證轉(zhuǎn)體中支點(diǎn)兩端重量的一致，也就是保證其兩端達(dá)到平衡狀態(tài)。在實(shí)際轉(zhuǎn)體施工中，轉(zhuǎn)體上部懸臂結(jié)構(gòu)絕對(duì)平衡會(huì)引起梁端轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng)，且幅度較大，這不利于轉(zhuǎn)體的平穩(wěn)性要求。在實(shí)際施工中通過(guò)稱重和配重使實(shí)際重心偏離理論重心5-15厘米，配重后使轉(zhuǎn)體橋前進(jìn)端有一微小翹起，并使得每個(gè)轉(zhuǎn)體的8對(duì)撐腳只有兩對(duì)撐腳與滑道平面發(fā)生接觸。

4）設(shè)備測(cè)試：轉(zhuǎn)體前設(shè)備經(jīng)過(guò)測(cè)試和標(biāo)定，安裝就位后進(jìn)行空載試運(yùn)行。根據(jù)千斤頂施力值（啟動(dòng)牽引力按靜磨擦系數(shù)μs=0.1，轉(zhuǎn)動(dòng)牽引力，按動(dòng)磨擦系數(shù)μd=0.06考慮）反算出各泵站油壓值，按此油壓值調(diào)整好泵站的最大允許油壓，空載試運(yùn)行，并檢查設(shè)備運(yùn)行是否正常，并在不同時(shí)間段，不同溫度下進(jìn)行設(shè)備的空載運(yùn)行，及流量控制；空載運(yùn)行正常后再進(jìn)行下一步工作。

3.2 試轉(zhuǎn)

試轉(zhuǎn)主要是全面檢查一遍牽引動(dòng)力系統(tǒng)及轉(zhuǎn)體體系、位控體系、防傾保險(xiǎn)體系等是否狀態(tài)良好。試轉(zhuǎn)時(shí)確定每分鐘轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)體速度控制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)控制采取點(diǎn)動(dòng)方式操作。試轉(zhuǎn)過(guò)程中，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)是否平衡穩(wěn)定，有無(wú)故障，關(guān)鍵受力部位是否產(chǎn)生裂紋。如有異常情況，則應(yīng)停止試轉(zhuǎn)，查明原因并采取相應(yīng)措施整改后方可繼續(xù)試轉(zhuǎn)。根據(jù)轉(zhuǎn)體前箱梁與既有鐵路的距離最近為7.73m，考慮鐵路限界2.44m的要求，再保證0.5m的安全距離，確定試轉(zhuǎn)時(shí)的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)距離為4.79m，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為5.01°。

3.3 正式轉(zhuǎn)體

通過(guò)試轉(zhuǎn)得到控制轉(zhuǎn)體的詳細(xì)數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)前要做好周密部署、分工協(xié)作、統(tǒng)一安排。液壓控制系統(tǒng)、氣象條件、結(jié)構(gòu)物等全部就緒，并滿足轉(zhuǎn)體要求，轉(zhuǎn)體命令下達(dá)后啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備，并使其在“自動(dòng)”狀態(tài)下運(yùn)行。

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)控動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況及橋面轉(zhuǎn)體情況，左右幅梁端開始按5m/轉(zhuǎn)控制；在距終點(diǎn)5m以內(nèi)，按1m/轉(zhuǎn)控制；在距終點(diǎn)20cm以內(nèi)，按2cm/轉(zhuǎn)控制。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)接近設(shè)計(jì)位置時(shí)，系統(tǒng)“暫停”，為防止結(jié)構(gòu)超轉(zhuǎn)，先借助慣性運(yùn)行結(jié)束后，動(dòng)力系統(tǒng)改由“手動(dòng)”狀態(tài)下改為點(diǎn)動(dòng)操作。對(duì)每點(diǎn)動(dòng)操作一次進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，反復(fù)循環(huán)，直至結(jié)構(gòu)軸線精確就位。整個(gè)轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)T構(gòu)兩端高程的監(jiān)測(cè)和轉(zhuǎn)盤環(huán)道四氟走板的觀察。

3.4 同步轉(zhuǎn)體控制措施

雙福同步轉(zhuǎn)體同時(shí)啟動(dòng)，要求連續(xù)千斤頂公稱油壓相同，轉(zhuǎn)體采用同種型號(hào)的兩套液壓設(shè)備，轉(zhuǎn)體時(shí)兩套設(shè)備按控制好的油表壓力進(jìn)行同步操作。

1）采用同步觀測(cè)

轉(zhuǎn)體前在上轉(zhuǎn)盤最外圓周上均勻布置多個(gè)刻度，然后按順序進(jìn)行編號(hào)，轉(zhuǎn)體過(guò)程中隨時(shí)觀測(cè)兩個(gè)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)過(guò)刻度，也就是轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否一致，如發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)體不同步現(xiàn)象，調(diào)整速度快的千斤頂?shù)挠蛪海档推涔ぷ魉俣?，以保證兩幅轉(zhuǎn)體同步進(jìn)行。

2）在箱梁懸臂端安放輪胎，防止因轉(zhuǎn)體不同步，而造成梁體相撞。

4 體施工中出現(xiàn)特殊情況的處理

4.1 轉(zhuǎn)體施工中出現(xiàn)T構(gòu)兩端不平衡超出設(shè)定范圍

在施工前的配重時(shí)，考慮實(shí)際重心與理論重心偏差為5-15cm，在轉(zhuǎn)體過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)T構(gòu)不平衡值超過(guò)5-15cm的范圍，可根據(jù)監(jiān)控量測(cè)組量測(cè)結(jié)果，經(jīng)理論推算后，采取現(xiàn)場(chǎng)加沙袋配重法調(diào)整T構(gòu)兩端的重量，使實(shí)際重心與理論重心控制在設(shè)定的5-15cm范圍內(nèi)。

4.2 不能正常起動(dòng)

根據(jù)檢算，正常情況下兩側(cè)ZLD2000型千斤頂完全可以滿足轉(zhuǎn)體正常起動(dòng)。若由于其他因素影響而導(dǎo)致不能正常起動(dòng)，可借助已經(jīng)安裝到位的三臺(tái)助推系統(tǒng)千斤頂均勻加力，使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)ZLD牽引系統(tǒng)兩臺(tái)千斤頂、三臺(tái)助推系統(tǒng)千斤頂均加載時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體仍然不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)檢查撐角與環(huán)道接觸處是否有雜物將其卡住，環(huán)道在此處是否形成上坡。此時(shí)可利用ZLD千斤頂前、后頂同時(shí)起動(dòng)、手動(dòng)增加牽引力使轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.3 中途停下后的再次起動(dòng)

由于特殊情況不得不在中途停止，然后再次重新起動(dòng)時(shí)，為預(yù)防助推系統(tǒng)難以找到反力位置，已經(jīng)預(yù)先在環(huán)道兩側(cè)沿徑向預(yù)留坑洞，必要時(shí)，可插入鋼軌，用槽鋼作反力橫梁即可進(jìn)行二次起動(dòng)。

4.4 牽引系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障

在轉(zhuǎn)體前對(duì)所有牽引設(shè)備進(jìn)行檢查校核，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，同時(shí)設(shè)備維修人員在轉(zhuǎn)體前要到位，并在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)全過(guò)程中盯崗到位，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)要備用一套設(shè)備。在轉(zhuǎn)體過(guò)程中，由于特殊情況發(fā)生故障，維修人員要立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，如發(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)不能修復(fù)，要立即通知指揮長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)備更換，確保轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行。

4.5 結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變異常

如監(jiān)測(cè)到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變發(fā)生異常。立即檢查異常部位的構(gòu)件是否因材質(zhì)、制作及安裝質(zhì)量、設(shè)計(jì)缺陷等原因產(chǎn)生異常。同時(shí)確認(rèn)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)是否可靠。找出原因后，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4.6 突然停電

為防止動(dòng)力線路出現(xiàn)故障造成突然停電，在轉(zhuǎn)體橋附近備用一臺(tái)120KW的柴油發(fā)電機(jī)，能為轉(zhuǎn)體橋施工提供充足的電力保障。

4.7 大風(fēng)等惡劣天氣

在轉(zhuǎn)體前一周內(nèi)要隨時(shí)了解天氣情況，如果轉(zhuǎn)體當(dāng)天有惡劣天氣，須與相關(guān)部門協(xié)商，在確保安全后，方可轉(zhuǎn)體施工。

5 總結(jié)

我國(guó)公路、鐵路等交通路網(wǎng)事業(yè)蓬勃發(fā)展，公路、鐵路里程逐年增多，尤其是高速公路和高速鐵路的大發(fā)展時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，路網(wǎng)交叉不可避免，跨越既有線的橋梁是越來(lái)越多，因此轉(zhuǎn)體橋梁工藝就會(huì)得到前所未有的廣闊發(fā)展空間，而且轉(zhuǎn)體技術(shù)也會(huì)日臻完善，逐漸成熟，為國(guó)家、社會(huì)創(chuàng)造越來(lái)越大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益，其發(fā)展前景會(huì)更加的廣泛。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]