鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究

唐昌敏

摘 要：在當(dāng)前鐵路連續(xù)梁橋工程中，在墩底采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)已經(jīng)較為普遍。該項施工技術(shù)要求橋梁首先需要懸臂澆筑連續(xù)梁T構(gòu)后，再進行轉(zhuǎn)體合龍，以此有效達到優(yōu)化工程施工成效的效果?；诖耍疚膶⒔Y(jié)合具體工程案例，重點針對鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進行簡要分析研究，以期能夠為相關(guān)研究人員提供相應(yīng)理論參考。

關(guān)鍵詞：鐵路連續(xù)梁橋;墩底;轉(zhuǎn)體施工;施工技術(shù)

中圖分類號：U445.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0127-02

通過對鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進行探究，一方面有助于人們對該項施工技術(shù)及其應(yīng)用方式、應(yīng)用成效等進行全面、正確認知。另一方面也可以為其他同類型的工程施工提供相應(yīng)的施工方法思路，以此有效保障鐵路連續(xù)梁橋施工工程具有較高的施工效率與施工質(zhì)量，促進其在新時期下實現(xiàn)長效發(fā)展。因此本研究也具有一定的研究價值與現(xiàn)實意義。

1 工程概況

在對鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進行分析研究的過程中，本文選擇以某同時承擔(dān)客運與貨運工作的鐵路連續(xù)梁橋施工工程為例。該施工工程上跨高速公路，單線橋?qū)挾葹?m，先懸臂澆筑的T構(gòu)總長為27m?？卓缃M成為（40+56+40）m，和公路之間形成了111°的夾角。在施工中選擇采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，并在墩底位置處安裝轉(zhuǎn)體體系，整個轉(zhuǎn)體約重3500t。使用單箱單室作為連續(xù)梁的主梁，主墩梁與跨中梁的高度則分別為4.0m與2.8m。

2 鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工分析

2.1 轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)

2.1.1 結(jié)構(gòu)組成

在該工程的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)體系中，組成部分分別為上下轉(zhuǎn)盤、球鉸以及牽引系統(tǒng)。其中上下轉(zhuǎn)盤分別位于上承臺與下承臺，高度分別為2.5m和1.7m，分別負責(zé)對整個轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)以及橋墩、主梁提供必要支撐。轉(zhuǎn)盤直徑為8.5m，在整個轉(zhuǎn)體中，球鉸作為重要構(gòu)件之一，其主要結(jié)構(gòu)組成包括上下球鉸、轉(zhuǎn)軸等，其安裝控件高度與球體直徑分別為0.8m和10m。牽引系統(tǒng)中千斤頂和牽引束作為其最重要的組成部分，牽引上轉(zhuǎn)盤繞球鉸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。如圖1所示，展示的就是工程轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)體系示意圖。

2.1.2 施工工藝

在該工程轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)體系的實際施工中，首先在橋梁下承臺位置處預(yù)留出邊長為8.3m的正方形空間，便于下轉(zhuǎn)盤作業(yè)以及安裝球鉸。此后需要將預(yù)制好的角鋼，根據(jù)施工要求現(xiàn)場拼裝成型鋼骨架，以便為球鉸、滑道板提供固定支撐。在將可微調(diào)的螺母系統(tǒng)規(guī)范安裝在頂面并預(yù)留出用于滑道板與球鉸牢固固定的螺栓孔后，即可安裝下滑道板與下球鉸。要求下球鉸以及同型鋼骨架焊接聯(lián)成后的高程偏差均不得超過±1mm，同時下承臺混凝土頂面與下層滑道板和下球鉸的外緣標(biāo)高需完全一致[1]。所采用的滑道板是由兩塊上層使用了不銹鋼材質(zhì)的，厚度均為10mm的鋼板拼接而成。在依次安裝上球鉸與上滑道板等之后，需要將適量黃油四氟粉和黃油均勻涂抹在耐磨板表面與轉(zhuǎn)軸安裝孔的表面位置處，對準(zhǔn)安裝孔后進行轉(zhuǎn)軸安裝。其高程偏差值同樣不得超過±1mm，最后按照施工要求規(guī)范安裝撐腳、砂箱和鋼絞線即可。在工程中所使用的鋼絞線為4-js15.2mm環(huán)氧鋼絞線，每墩各有長度為25m的兩束鋼絞線，在使用專業(yè)錨具將其一端錨固后直接埋入轉(zhuǎn)盤當(dāng)中，另外一端則與轉(zhuǎn)體牽引千斤頂相接。如圖2所示。

2.2 稱重與不平衡配重實驗

2.2.1 稱重實驗

在實際進行橋梁轉(zhuǎn)體之前需要開展稱重實驗，通過對偏心距、摩擦系數(shù)等各項關(guān)鍵參數(shù)進行有效測定，從而為后續(xù)轉(zhuǎn)體橋梁配重提供切實可靠的參考依據(jù)。在稱重實驗中，首先需要豎向轉(zhuǎn)動球鉸，對不平衡力矩進行測定。在豎向轉(zhuǎn)動球鉸的過程中，施加在承臺的頂力不斷增大時，球鉸會受力發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動。為此，施工人員首先將四個測試球鉸微小轉(zhuǎn)動百分表分別布設(shè)在轉(zhuǎn)盤底四周，隨后將千斤頂布置在于球鉸中心相距3.8m的位置處，在進行適當(dāng)調(diào)整后，對千斤頂逐級加力，當(dāng)百分表明顯存在突變情況時，即可對頂升力進行測算[2]。此時頂升力與克服最大靜摩擦力矩荷載最大值相一致。下表展示的就是該工程施工中，通過稱重實驗所確定的主要參數(shù)數(shù)據(jù)，如表1所示。

在計算摩阻系數(shù)與偏心距時分別需要使用如下公式：

摩阻系數(shù)=MZ/0.98RN

偏心距=MG/N

其中R與N分別代表著球鉸球體半徑以及轉(zhuǎn)體重量。在結(jié)合稱重實驗相關(guān)參數(shù)后，該工程施工中最終選擇使用300t千斤頂。另外考慮到梁體落架后撐腳無一同滑板道相接觸，因此其屬于懸空狀態(tài)。這也意味著梁體并沒有出現(xiàn)繞球鉸作剛體轉(zhuǎn)動的情況，球鉸摩阻力距與轉(zhuǎn)動體不平衡力矩共同維持梁體的整體平衡。

2.2.2 不平衡配重

由于該工程施工中的轉(zhuǎn)體重量只有3500t，因此為了保障轉(zhuǎn)體施工具有更高的安全性和穩(wěn)定性，施工人員選擇使用不平衡轉(zhuǎn)體配重的方式。即通過避免梁體與球鉸出現(xiàn)中心完全重合的情況，在轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動中令體系傾向一側(cè)，球鉸與撐腳共同構(gòu)成的兩點豎向負責(zé)為整個轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)提供所需支撐。通過結(jié)合工程實際施工需要，要求配重后的偏心距應(yīng)當(dāng)在2.5cm到10cm之間且偏向邊跨側(cè)。在實際配重過程中，通過先將水箱設(shè)置在主梁邊跨側(cè)與梁端相距4m的位置處，隨后向水箱注水即可。在完成轉(zhuǎn)體之后如果梁地橫向出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，則需要施工人員及時使用千斤頂進行相應(yīng)調(diào)整。

2.3 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備與試轉(zhuǎn)體

2.3.1 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

通過結(jié)合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求以及工程實際情況，在該鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工中，設(shè)計靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)分別為0.1和0.06，設(shè)計啟動和轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動需要的牽引力最大值分別為2×500kN以及2×300kN。結(jié)合之前稱重實驗中獲得的相關(guān)參數(shù)數(shù)值，可知1#墩與2#墩的靜摩擦系數(shù)均比設(shè)計摩擦系數(shù)值小。因此通過進一步計算可知二者在實際啟動時需要的牽引力最大值分別為2×99kN以及2×89kN。以此為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備階段，施工人員選擇使用兩臺張拉力與張拉行程分別為1193kN與200mm的千斤頂、智能控制臺等機械設(shè)備為后續(xù)實際轉(zhuǎn)體施工提供良好的設(shè)備保障。

2.3.2 試轉(zhuǎn)體

為保障鐵路連續(xù)梁墩底轉(zhuǎn)體施工得以有效落實，在正式轉(zhuǎn)體之前需要進行試轉(zhuǎn)體。在試轉(zhuǎn)之前施工人員需要確保上轉(zhuǎn)盤刻度標(biāo)注清晰，并將刻度指針按照要求規(guī)范埋設(shè)在下轉(zhuǎn)盤上。以便能夠?qū)D(zhuǎn)動距離、轉(zhuǎn)速進行實時控制，隨后通過空載試運行的方式對設(shè)備性能進行有效檢驗，在確保設(shè)備性能要求均與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求相符后，需要使用5kN到10kN的力依次預(yù)緊每一根鋼絞線，并將整機運行至50kN，此時如果無任何異常發(fā)生則表明設(shè)備可以正常運行。在實際試轉(zhuǎn)過程中，主要對鋼絞線拉伸長度值進行嚴格控制，同時結(jié)合具體情況對牽引力進行相應(yīng)控制，以便能夠達到有效控制轉(zhuǎn)速，試轉(zhuǎn)體可以勻速轉(zhuǎn)動的效果。

2.4 正式轉(zhuǎn)體施工技術(shù)要點

在鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工過程中，如果現(xiàn)場風(fēng)速不超過4級，且轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)與設(shè)備在經(jīng)過全面、嚴格的檢驗之后均與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求相符后，施工人員需要將滑道上的雜物等一并清除干凈，并涂抹適量黃油以使得滑道的摩擦阻力能夠降至最低。在啟動轉(zhuǎn)體時，需要緩慢增加牽引力。在該工程施工中，1#墩和2#墩千斤頂采用分次加力的方式，加力分別為140kN與115kN、138kN與125kN。在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)體時，需將四氟板填充在撐腳位置處，轉(zhuǎn)動角速度需控制在1°/min到1.2°/min，每當(dāng)轉(zhuǎn)動5°后施工人員便需要將轉(zhuǎn)體狀態(tài)實時報告至控制臺[3]。在橋面兩端中心軸線水平距離接近200mm時需要點動轉(zhuǎn)體，直至其基本就位。此時施工人員需要參照設(shè)計標(biāo)高，對梁體端部標(biāo)高等進行優(yōu)化調(diào)整，在確保轉(zhuǎn)體完全就位后需要將其焊接鎖死，并依次進行鋼筋綁扎與混凝土澆筑操作即可。

3 結(jié)語

在開展鐵路連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工時，施工人員需要立足工程實際情況，嚴格遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，依照具體施工方案規(guī)范完成轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)體系施工、稱重實驗和不平衡配重等操作。并在實際轉(zhuǎn)體施工之前進行試轉(zhuǎn)體，最后通過規(guī)范啟動轉(zhuǎn)體并對其進行連續(xù)轉(zhuǎn)動、點動，直到其完全就位后將其鎖死，即可有效完成全部轉(zhuǎn)體施工。

參考文獻

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[3] 梁栓民.狹窄區(qū)域V形轉(zhuǎn)體墩的設(shè)計構(gòu)想與施工[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015（05）：44-46.