跨越既有鐵路線橋梁平轉(zhuǎn)施工技術(shù)研究

劉 劍

中鐵二十五局集團(tuán)第一工程有限公司（510405）

0 前言

近幾年，我國(guó)在建設(shè)高鐵、城際鐵路時(shí)經(jīng)常遇到跨越既有運(yùn)營(yíng)鐵路線的狀況，采用何種施工方法在既能夠順利施工并保證工期按時(shí)完成，又能夠保證既有鐵路線的正常運(yùn)營(yíng)，盡量減小對(duì)既有鐵路線的干擾，成為工程建設(shè)者們關(guān)注的問(wèn)題。實(shí)踐表明，轉(zhuǎn)體施工既能保證既有鐵路線的正常運(yùn)營(yíng)[1-3]，又能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并能保證質(zhì)量地完成橋梁的建設(shè)。我國(guó)的轉(zhuǎn)體施工工藝是從拱橋平轉(zhuǎn)施工發(fā)展起來(lái)的。先出現(xiàn)了有平衡重平轉(zhuǎn)施工法，然后出現(xiàn)了無(wú)平衡重平轉(zhuǎn)施工法，最后又出現(xiàn)了豎轉(zhuǎn)施工及平豎相結(jié)合的施工方法[4-5]。徐飛等人通過(guò)對(duì)寶蘭南河川渭河特大橋進(jìn)行仿真分析，通過(guò)對(duì)橋梁及轉(zhuǎn)動(dòng)體系的仿真分析，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行研究，研究了轉(zhuǎn)動(dòng)體系對(duì)橋體的影響[6]。張新岡等人通過(guò)研究景德特大橋，建立了球鉸接觸應(yīng)力的解析公式，通過(guò)預(yù)埋應(yīng)力計(jì)估計(jì)不平衡力矩，最后，以工程為依托，對(duì)轉(zhuǎn)體理論控制參數(shù)進(jìn)行了修正[7]。

文章以新建鐵路某大橋?yàn)楣こ瘫尘?，通過(guò)對(duì)平轉(zhuǎn)施工關(guān)鍵技術(shù)的研究和對(duì)施工過(guò)程的全程監(jiān)控，保證了梁體變形和應(yīng)力在施工過(guò)程中滿足設(shè)計(jì)要求，保證了轉(zhuǎn)體后橋梁線形符合設(shè)計(jì)要求，為該橋的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

1 工程概況

新建鐵路某特大橋上部結(jié)構(gòu)為（64+108+64）m，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，跨中直線段及邊跨直線段截面中心處梁高為4.5 m，中支點(diǎn)處截面最低點(diǎn)梁高7.5 m，如圖1所示，梁底下緣按圓曲線變化。

為減少施工過(guò)程中對(duì)鐵路正常運(yùn)營(yíng)的干擾，保證既有線路運(yùn)營(yíng)安全，本橋確定采用平轉(zhuǎn)法進(jìn)行施工，具體流程為：平行于鐵路方向懸澆施工；待全部懸臂節(jié)段施工完畢后轉(zhuǎn)體施工T構(gòu)均逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)35°；轉(zhuǎn)體完成后節(jié)段合龍；施工二期恒載。

圖1 某鐵路特大橋

2 不平衡稱重試驗(yàn)

橋梁的轉(zhuǎn)體技術(shù)難度大，精度要求高，是全橋施工的關(guān)鍵步驟。理想的轉(zhuǎn)動(dòng)體系必須具備易于轉(zhuǎn)動(dòng)和安全穩(wěn)定這兩個(gè)條件，稱重試驗(yàn)就是為了滿足這兩個(gè)條件。稱重試驗(yàn)采用球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試不平衡力矩。通過(guò)測(cè)試剛體位移的突變，來(lái)計(jì)算不平衡力矩。由于此過(guò)程只考慮剛體作用而不考慮撓度等影響因素，所以該方法受力明確，結(jié)果準(zhǔn)確。當(dāng)脫架完成后，整個(gè)梁體的平衡表現(xiàn)為兩種形式。

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)球鉸摩阻力矩MZ大于轉(zhuǎn)體不平衡力矩MG。

梁體不發(fā)生繞球鉸的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)，體系的平衡由球鉸摩阻力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩所保持[8-10]。

則轉(zhuǎn)體不平衡力矩：

式（1）～（2）中，P1、P2為梁體發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)支點(diǎn)反力；L1、L2為兩側(cè)支點(diǎn)力臂。

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)球鉸摩阻力矩MZ小于轉(zhuǎn)體不平衡力矩MG。

梁體發(fā)生繞球鉸的剛體運(yùn)動(dòng)，直到撐腳參與工作，體系的平衡由球鉸摩阻力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩和撐腳對(duì)球心的力矩所保持。

則轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩：

靜摩擦力矩：

式（3）～（4）中，P升、P落為梁體落、升頂時(shí)支點(diǎn)反力；L1為該側(cè)支點(diǎn)反力臂。

不平衡稱重試驗(yàn)儀器具體布置如圖2所示，測(cè)量?jī)x器為千斤頂和千分表。

圖2 測(cè)試設(shè)備布置示意圖

3 不平衡配重設(shè)計(jì)

33#的稱重試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 33#墩位移實(shí)測(cè)曲線

由圖3可知，33#、34#墩的稱重均為第二種情況，按第二種情況計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩和靜摩擦力矩。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心距、球鉸靜摩阻系數(shù)及配重計(jì)算采用式（5）～（7）。

根據(jù)式（3）～（7）可算出不平衡力矩、摩阻力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)體偏心距、球鉸靜摩阻系數(shù)以及配重，計(jì)算結(jié)果見表1。

配重后，梁體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)異常，保證了轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行

表1 縱向配重計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

建立了通過(guò)不平衡稱重試驗(yàn)確定不平衡力矩、摩阻力矩、摩阻系數(shù)、偏心距，并制訂了梁體配重方案等。配重后，梁體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)異常，保證了轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行。

該橋轉(zhuǎn)體的順利實(shí)施，為同類型連續(xù)梁橋的懸臂監(jiān)控及轉(zhuǎn)體施工提供借鑒。