摩擦阻荷原理在楊岳互通E匝道橋梁復(fù)位工程中的應(yīng)用

蔣方河

摘 要：本文以摩擦阻荷工作原理在隨岳高速公路楊岳互通E匝道橋梁不中斷交通同步頂升平移復(fù)位運(yùn)用為例，介紹了摩擦阻荷工作原理和依據(jù)該原理設(shè)計(jì)的豎向和橫向頂推聯(lián)動(dòng)裝置及施工要點(diǎn)。通過楊岳互通E匝道橋梁復(fù)位工程實(shí)踐，評(píng)價(jià)依據(jù)摩擦阻原理荷設(shè)計(jì)的聯(lián)動(dòng)裝置運(yùn)用效果：具有較大的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，值得在各類建筑和構(gòu)筑物平移中進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：摩擦阻荷；頂推聯(lián)動(dòng)裝置；整體頂升平移；新技術(shù)；新材料；不中斷交通

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.摩擦阻荷原理簡介

摩擦阻荷，是指兩個(gè)相互接觸的物體在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢或出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的荷載。由于橋梁在平移時(shí)，一般需要先頂升施工，依據(jù)上述原理，可考慮利用豎向頂升千斤頂?shù)哪Σ磷韬善胶馑角Ы镯數(shù)捻斖品戳?，從而避免施工反力裝置。

聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)構(gòu)成：設(shè)計(jì)依靠摩擦阻荷平衡反力的豎向和橫向千斤頂（1號(hào)和2號(hào)）和一個(gè)水平放置千斤頂（3號(hào)）構(gòu)成。聯(lián)動(dòng)裝置工作原理如圖1所示。

系統(tǒng)由兩個(gè)豎向放置千斤頂頂升使箱梁與蓋梁或橋墩脫離，水平放置千斤頂兩端頂住豎向千斤頂。每個(gè)豎向千斤頂包含一個(gè)滑動(dòng)面和一個(gè)偽固定面，滑動(dòng)面上允許出現(xiàn)滑動(dòng)，偽固定面與支承臺(tái)面無可靠連接，但不允許出現(xiàn)相對(duì)位移。

利用摩擦阻荷原理對(duì)橋梁進(jìn)行整體平移，這是一項(xiàng)新型技術(shù)，在國內(nèi)已經(jīng)成功應(yīng)用過，本橋就是根據(jù)摩擦阻荷原理，利用豎向和橫向千斤頂組成的聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)對(duì)箱梁進(jìn)行整體頂升平移復(fù)位。

2.摩擦阻荷聯(lián)動(dòng)裝置在楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目工程概況

楊岳互通E匝道位于隨岳高速公路京山至仙桃段，起止樁號(hào)為EK0+066～ EK0+312。EK0+066～EK0+125平曲線位于緩和曲線上，曲線要素A=75，其余段位于圓曲線上，曲線半徑R=300m全橋縱向經(jīng)凸曲線，交點(diǎn)及曲線半徑分別為：JD（EK0+189.046，39.0451），R=1700m。橋梁橫坡EK0+ 066～EK0+125超高值由7.15%漸變至4.0%，其余段超高均為4.0%，坡度段由橋墩、臺(tái)柱及橋面調(diào)整高度。全橋縱坡：EK0+066～EK0+189為+3.8%，EK0+189～EK0+321為-3.501%。上部構(gòu)造采用4×20+4×20+4×20m三聯(lián)等截面鋼筋砼連續(xù)箱梁橋，下部構(gòu)造為柱式臺(tái)、樁柱式墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

上部結(jié)構(gòu)各聯(lián)總重量均約為3200t（根據(jù)設(shè)計(jì)文件計(jì)算3000t，預(yù)估臨時(shí)通行車輛等臨時(shí)荷載200t），邊墩的支座反力約為4000kN，中墩的支座反力約為8000kN。

通過橋檢車對(duì)全橋梁體滑移進(jìn)行監(jiān)測，第二聯(lián)梁體滑移距離為2cm～12cm，最大為第5跨4#墩處梁端，最小為第8跨8#墩處梁端。

根據(jù)監(jiān)測情況，按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH11-2004）采用橋梁各部件權(quán)重的綜合評(píng)定，楊越互通E匝道總體狀況評(píng)價(jià)，Dr=59.8，為三類橋?？捎玫仨毤m偏，防止病害進(jìn)步加重，消除對(duì)橋梁正常營運(yùn)造成的安全隱患。本文介紹第二聯(lián)施工。

2.2 楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移復(fù)位施工

2.2.1 多點(diǎn)同步頂升控制系統(tǒng)工作原理

采用PLC計(jì)算機(jī)控制多點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由液系統(tǒng)（油泵、油缸等）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。液壓系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，可以自動(dòng)完成同步位移，實(shí)現(xiàn)力和位移的控制、位移誤差的控制、行程的控制、負(fù)載壓力的控制；誤操作自動(dòng)保護(hù)、過程顯示、故障報(bào)警、緊急停止功能；油缸液控單向閥及機(jī)械自鎖裝置可防止任何形式的系統(tǒng)及管路失壓，從而保證負(fù)載有效支撐等多種功能。

2.2.2 千斤頂選用

由于施工的情況比較復(fù)雜，選用3種以上型號(hào)的不同千斤頂：5～7號(hào)墩（垂直向）QFB-10010，15臺(tái)；4～8號(hào)墩（垂直向）QFB-10016，45臺(tái)；4～8號(hào)墩（水平向）YD-20，22臺(tái)。

千斤頂功能：具有液壓鎖定功能；具有機(jī)械螺旋鎖定功能；頂部有球面弧形設(shè)計(jì)，能接受橋梁15%的坡度。有效保證千斤頂與橋梁底部的一個(gè)密貼狀態(tài)，保證了橋梁底部混凝土的均布受力。

2.2.3 頂升、平移加載制度

根據(jù)第二聯(lián)的實(shí)際偏位合理制定平移加載制度，可以使梁體均勻、同步、安全平移到位并且使梁體內(nèi)部的施工荷載達(dá)到最小，對(duì)第二聯(lián)的整體平移加載制度（見表1）：每個(gè)獨(dú)立控制單元從4號(hào)墩開始，每個(gè)墩臺(tái)通過豎向傳感器進(jìn)行監(jiān)測，同步提升2mm，鎖定千斤頂，然后施加水平力，根據(jù)如下的數(shù)據(jù)，分5級(jí)進(jìn)行線性平移。

解除豎向荷載，然后解除水平荷載。同時(shí)監(jiān)測水平向位移傳感器。

2.2.4 位移監(jiān)控系統(tǒng)

整個(gè)提升過程用位移傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。監(jiān)測設(shè)備所示。型號(hào)為MPZ-S-P-500-ABZ，行程為500mm。NS-WY06型，行程為300mm的拉線式位移傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

平移過程中，各個(gè)平移階段完成后，均根據(jù)水平和豎向位移計(jì)的數(shù)據(jù)密切監(jiān)控梁體的側(cè)向位移和傾斜，并利用平移機(jī)構(gòu)中的限位條對(duì)千斤頂?shù)幕谱鱿尬?，?#和8#墩加墊鋼板，防止梁體滑落，確保施工過程的安全。

通過對(duì)各平移工況位移量的變化進(jìn)行觀測（如圖2所示），預(yù)測橋梁平移受到的摩擦力阻力，支座阻力以及其他因素引起的阻力，并對(duì)所有阻力作用對(duì)橋梁平移的影響進(jìn)行觀測可以較準(zhǔn)確地確定平移位移量，使得橋梁位移最終與目標(biāo)位移最接近一致。最終橋梁的平移量與橋面上設(shè)置的標(biāo)尺指示完全一致，105.5mm的平移位移，非常準(zhǔn)確地達(dá)到了預(yù)定的平移目標(biāo)，同時(shí)梁體也回歸到了蓋梁的中心位置，并通過對(duì)平移后梁體及支座的檢查，均完好無損，第二聯(lián)的橋梁平移工程很好地達(dá)到了預(yù)期目的（如圖3、圖4所示，糾偏前后對(duì)比照片）。

結(jié)語

這項(xiàng)新技術(shù)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

第一，頂升、平移都無須施工反力臺(tái)和反力架，避免了施工完成后拆除反力臺(tái)和反力架；這點(diǎn)對(duì)6號(hào)墩尤為重要，6號(hào)墩位于高速公路中央分隔帶，不能設(shè)反力臺(tái)。要設(shè)反力臺(tái)只有破高速公路超車道，成本高，要中斷交通，社會(huì)負(fù)面影響大。

第二，通過在無反力裝置中使用新材料，減小了平移施工對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)平移的安全性。

第三，施工在無交通管制的情況下進(jìn)行，橋梁平移對(duì)路面交通和周圍環(huán)境的影響降到了最低。

第四，在楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移中，摩擦阻荷聯(lián)動(dòng)裝置的應(yīng)用體現(xiàn)了較大的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，與傳統(tǒng)施工方法相比，利用該裝置可節(jié)省35%左右的造價(jià)，并較大地縮短工期。

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