上跨既有鐵路橋梁平面轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)不平衡力矩法稱重配重施工技術(shù)研究

宋樂軍

中鐵十四局集團第五工程有限公司

1 工程概況

金泉大街工程是連接玻璃廠路與長信西路道路橋梁組合型工程，采用EPC總承包模式，施工道路總長為1441.9m，橋梁長度為905m，在跨越京廣鐵路與和邢鐵路的橋梁部分采用的是T 型剛構(gòu)平面轉(zhuǎn)體法施工，主橋布置為70m+70m，其中轉(zhuǎn)體橋梁部分的長度為65m+65m，轉(zhuǎn)體完成后澆筑剩余5m 的長度，橋梁寬度為41m。

2 上跨既有鐵路橋梁平面轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)參數(shù)及理論計算分析

轉(zhuǎn)體橋梁的理論是首先測試轉(zhuǎn)動過程中的相關(guān)參數(shù)，確定轉(zhuǎn)動的具體方案做好準(zhǔn)備工作，比如對橋梁兩側(cè)的結(jié)構(gòu)重量分別測試，計算得出進行橋梁轉(zhuǎn)體工作的不平衡力矩數(shù)值。具體方法是利用了球鉸處的微轉(zhuǎn)動反算不平衡力矩，當(dāng)拆除現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體的支撐設(shè)備之后，橋梁本體可能會發(fā)生轉(zhuǎn)動或者不發(fā)生轉(zhuǎn)動兩種情況，當(dāng)梁體穩(wěn)定之后，利用千斤頂在橋梁明顯重力較大的一側(cè)施加豎向頂力，頂力的施加要緩慢均勻，觀察千斤頂?shù)膬x表現(xiàn)實儀器，當(dāng)施加到靜力平衡被打破的臨界點時，記錄千斤頂?shù)臄?shù)據(jù)，經(jīng)過計算得出橋梁兩側(cè)的不平衡力矩大小，依據(jù)現(xiàn)場施工能力確定好力矩之后，確定轉(zhuǎn)動過程中所必要的配重重量，使轉(zhuǎn)動過程中的球鉸摩擦力接近零的狀態(tài)，保證梁體轉(zhuǎn)動過程中不因摩擦力的影響而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動過程不能勻速安全的進行。

2.1 利用球鉸轉(zhuǎn)動測試不平衡力矩原理

在脫落架拆除之后，根據(jù)動體球鉸摩擦力與橋梁轉(zhuǎn)動不平衡力矩的大小比較，理論上可能存在三種情況，既兩者相等；前者大于后者；前者小于后者。從實際情況來看第一種情況基本不存在，兩者很難在無外界因素的干預(yù)下達(dá)到相等的情況。

那么，當(dāng)球鉸摩擦力大于不平衡力矩時：由于摩擦力的限制，梁體不能發(fā)生轉(zhuǎn)動位移，不平衡力矩MG與摩阻力矩MZ的表達(dá)式如所示：

式中：

L2、L1——分別為P2、P1的力矩；

P2、P1——轉(zhuǎn)動橋梁重心偏向的一側(cè)，在同側(cè)與對立側(cè)的承臺施加的作用力。

2.2 當(dāng)球鉸摩擦力小于不平衡力矩時

直到撐腳起到支撐作用之前，轉(zhuǎn)動梁體發(fā)生轉(zhuǎn)動，因為球鉸摩擦力無法獨自支撐起梁體的不平衡作用力，不平衡力矩MG'與摩阻力MZ'的公式為：

球鉸摩阻系數(shù)μ與轉(zhuǎn)動體偏心距e的表達(dá)式分表為：

根據(jù)不平衡力矩的大小，在梁體另一側(cè)配重，根據(jù)現(xiàn)場吊車的運輸能力，擬定配重的力臂長度L值，再根據(jù)MG與L的比值計算出所需的總配重量。

2.3 配重驗算

利用吊車將配重鋼筋或者鋼絞線吊裝到設(shè)計配重點，在配重點處對配重的鋼筋鋼絞線進行充分固定，根據(jù)配重后的平衡差值偏移量，適當(dāng)調(diào)整用于調(diào)節(jié)目的的配重位置，一般實際配重點的配重位置滿足下式要求時，認(rèn)為配重符合要求。

2.4 配重計算

拆架后撐腳處未接觸滑道，球鉸處的摩阻力矩小于轉(zhuǎn)動體不平衡力矩，通過頂1、頂2 處的的稱重在大、小里程分別試驗，千斤頂力及百分表位移如表1所示。

表1 橋梁小里程稱重千斤頂力及百分表位移記錄

在荷載為6109kN時，位移開始變化加快；卸載到437kN后，橋梁回落迅速.得到剛體位移突變點對應(yīng)的頂力。根據(jù)公式計算得出：MG=14879.63kN-m；MZ=12415kN-m；e=0.121m；μ=0.011；

T=156.68kN。

3 施工技術(shù)質(zhì)量控制

（1）通過組織措施給予質(zhì)量上的保證，要建立明確的施工任務(wù)負(fù)責(zé)責(zé)任表，將施工任務(wù)在各個環(huán)節(jié)把控好，各個環(huán)節(jié)的負(fù)責(zé)人在自己的責(zé)任范圍內(nèi)對施工負(fù)責(zé)，比如現(xiàn)場成立專門的質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組機構(gòu)，由項目經(jīng)理擔(dān)任質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組的組長，現(xiàn)場設(shè)置專職質(zhì)檢人員，對各個負(fù)責(zé)人的施工環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，檢查安全措施是否到位以及施工質(zhì)量是否符合規(guī)范要求，各個小組成員在自己的施工內(nèi)容中負(fù)起全面的安全、質(zhì)量責(zé)任。

（2）對于現(xiàn)場的施工作業(yè)人員要進行全方位的技術(shù)、安全培訓(xùn)，在施工技術(shù)任務(wù)執(zhí)行之前，專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人要對全體技術(shù)及相關(guān)管理人員進行技術(shù)交底，交底內(nèi)容以書面形式進行，并且被交底人員進行簽字確認(rèn)，確保交底內(nèi)容充分被施工人員掌握，培訓(xùn)的內(nèi)容包括了施工中的危險點、注意事項、施工技術(shù)難點等，檢查現(xiàn)場操作人員的操作能力，確實保證每名作業(yè)人員都能專業(yè)的開展施工作業(yè)任務(wù)。

（3）對橋梁轉(zhuǎn)體涉及的全過程充分檢查并做好相關(guān)記錄，檢察人員校核人員簽字歸檔，如果檢查發(fā)現(xiàn)不利于施工安全的因素，及時向技術(shù)負(fù)責(zé)人或項目經(jīng)理報告，積極采取有效的補救措施，或者由項目部負(fù)責(zé)人召開論證，針對發(fā)現(xiàn)的安全點進行充分的問題排除。對轉(zhuǎn)體運行安全的關(guān)鍵部位要重點檢查，反復(fù)論證施工過程，保證施工工程的安全順利進行。

（4）轉(zhuǎn)體工作啟動之后及時觀察橋梁主體結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、球鉸位置是否出現(xiàn)不正常的危險狀況，如果發(fā)現(xiàn)影響橋梁安全的因素，要及時采取有效措施，或者停止轉(zhuǎn)體工作，對問題的原因進行全面排查，直到將問題找到并充分解決后，再繼續(xù)開展轉(zhuǎn)體工作。在施工中要控制好橋梁本體的轉(zhuǎn)動速度，保持轉(zhuǎn)動緩慢勻速，符合設(shè)計方案的要求。用精確度較高的儀器設(shè)備觀測橋梁轉(zhuǎn)體的全過程，特別注意測算橋梁頂面高程、平直度情況、撓度變化情況以及梁體的抖動情況等。

（5）千斤頂?shù)陌惭b位置要準(zhǔn)確的安裝在設(shè)計位置，不能私自改變。千斤頂?shù)捻斨行囊c上轉(zhuǎn)盤外圓相切，頂住上表面要與預(yù)置鋼絞線中心線相平，橋梁兩側(cè)的千斤頂位置對稱設(shè)置，中心線相互平行。繞上轉(zhuǎn)盤牽引鋼絞線索在轉(zhuǎn)體施工前應(yīng)受到精心保護，嚴(yán)禁受到任何損傷。轉(zhuǎn)盤上的錨固點應(yīng)當(dāng)上緊夾片防松板。兩頂?shù)腁、B 兩束在纏繞上轉(zhuǎn)盤時不能交錯纏繞，應(yīng)分層盤繞，使其在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤時，A、B兩束牽引鋼絞線不被纏繞。

4 結(jié)語

事實證明上跨既有鐵路橋梁平面轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)不平衡力矩法稱重配重施工技術(shù)的理論合理可行，能夠保證施工任務(wù)的順利開展，該方法具有計算過程簡潔不易出現(xiàn)較大計算失誤，對施工過程的數(shù)據(jù)活得以及安全把握上較有保障，施工的經(jīng)濟成本相對較低，是一種較為實用的橋梁平面轉(zhuǎn)體施工手段。