橋梁平衡轉(zhuǎn)體稱重配重施工技術(shù)研究

胡涔陽

摘 要 本文以南京市麒麟科創(chuàng)園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程鐵路主跨140m轉(zhuǎn)體施工中的稱重和配重實(shí)踐過程進(jìn)行闡述分析，轉(zhuǎn)體前根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)和施工因素造成的不平衡力矩進(jìn)行理論分析，確定稱重及配重目的、稱重原理及實(shí)施方案，最后對現(xiàn)場試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場進(jìn)行精確配重，為平衡轉(zhuǎn)體提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 不平衡力矩;偏心距;摩擦系數(shù);稱重;配重

引言

橋梁轉(zhuǎn)體施工如何有效地減小上下球鉸之間的摩阻力、轉(zhuǎn)體偏心和提高梁體抗傾覆能力，是確保轉(zhuǎn)體安全順利完成的關(guān)鍵因素，其中球鉸之間的摩阻力與球鉸的摩擦系有關(guān)，球鉸摩擦系數(shù)因?qū)嶋H施工水平和施工條件的不同，會造成球鉸的摩擦系數(shù)不同，需通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定;其次轉(zhuǎn)體偏心和實(shí)際轉(zhuǎn)體球鉸中心與設(shè)計(jì)球鉸轉(zhuǎn)體中心能否高度重合有關(guān)系，偏心距和轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動中心可以經(jīng)過配重來實(shí)現(xiàn)，這些參數(shù)都需通過稱重和配重試驗(yàn)最終確定，所以稱重配重在轉(zhuǎn)體施工中是不可或缺的組成部分。

1工程概況

南京市麒麟科創(chuàng)園快速交通工程一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程在23#墩～24#墩之間以（70+70）T構(gòu)槽型梁轉(zhuǎn)體跨越既有寧蕪鐵路及仙寧鐵路，橋梁轉(zhuǎn)體完成后與線路相交里程為：寧蕪線里程為K8+570，仙寧鐵路線路里程為下行K298+100，交角57°。轉(zhuǎn)體前T構(gòu)槽型梁在23#墩寧蕪鐵路的西側(cè)平行于寧蕪鐵路采用滿堂支架法施工至140m長，再順時(shí)針平轉(zhuǎn)57°至設(shè)計(jì)線路方向在22#墩與24#墩與既有箱梁合攏，轉(zhuǎn)體重量12000t。

圖1 轉(zhuǎn)體主跨平面位置示意圖

2轉(zhuǎn)體稱重配重試驗(yàn)施工

2.1 稱重配重目的

轉(zhuǎn)體稱重是為了測定轉(zhuǎn)體施工的摩阻系數(shù)、不平衡力矩和轉(zhuǎn)體偏心距，通過合理配重有利于不平衡力矩和偏心距的調(diào)整，確保轉(zhuǎn)體過程中梁體不發(fā)生突變造成梁體傾覆，本工程轉(zhuǎn)體梁懸臂長度為69.9m，轉(zhuǎn)體長度越大，梁體在轉(zhuǎn)體過程中球鉸發(fā)生微小的轉(zhuǎn)動也能導(dǎo)致懸臂端產(chǎn)生較大的豎向變形，所以合理的配重可確保轉(zhuǎn)體力矩的平衡和梁體轉(zhuǎn)體到位后的線型，減少轉(zhuǎn)體過程中標(biāo)高突變，確保轉(zhuǎn)體跨越既有線施工安全[1]。

2.2 稱重施工原理

（1） 不平衡力矩測試原理。當(dāng)梁體支架脫架完成、上下轉(zhuǎn)盤之間的沙箱和撐腳下的臨時(shí)支撐物拆除后，梁體平衡表現(xiàn)為以下兩種典型形式：①當(dāng)轉(zhuǎn)體球鉸摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG時(shí)，梁體不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，即梁體支架拆除后，梁體在沒有外部條件影響下的不平衡力矩作用下不能發(fā)生轉(zhuǎn)動。該種情形下需分別在縱向方向兩側(cè)設(shè)置千斤頂對梁體施加向上的荷載，使T梁沿梁軸線的豎平面內(nèi)方向進(jìn)行順向或逆向的細(xì)微轉(zhuǎn)動，讀取轉(zhuǎn)動過程中的荷載和位移讀數(shù)。

假設(shè)梁體落架后梁體轉(zhuǎn)動重心偏向北側(cè)，先在下轉(zhuǎn)盤南側(cè)使用千斤頂對上轉(zhuǎn)盤實(shí)施向上荷載P1（見圖2-1）。當(dāng)荷載P1逐級加載達(dá)到使球鉸發(fā)生微小轉(zhuǎn)動的瞬間，有：

②當(dāng)轉(zhuǎn)體球鉸摩阻力矩MZ<不平衡力矩MG時(shí)，梁體會朝向偏心的一側(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，直至上轉(zhuǎn)盤的撐腳與滑道接觸參與梁體平衡工作，這種情形下梁體由球鉸摩阻力矩、不平衡力矩和撐腳對球心的支撐力的力矩保持平衡。架設(shè)梁體重心偏向北側(cè)，此種情況下，只能在下轉(zhuǎn)盤的北側(cè)使用千斤頂對上轉(zhuǎn)盤施加向上的荷載P2（見圖2-3）。當(dāng)荷載P2（由撐腳離地的瞬間算起）逐級加載使球鉸發(fā)生微小轉(zhuǎn)動的瞬間，根據(jù)力矩平衡有：

轉(zhuǎn)體球鉸靜摩擦系數(shù)確定是根據(jù)轉(zhuǎn)動體球鉸在沿梁軸線的豎平面內(nèi)發(fā)生順向或逆向細(xì)微轉(zhuǎn)動確定的，摩阻力矩為摩擦面每個(gè)微面積上的摩擦力對過球鉸中心豎轉(zhuǎn)法線的力矩之和（見圖2-5，根據(jù)研究成果及工程實(shí)踐，使用四氟乙烯片并填充黃油的球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可用下列各式為：

2.3 稱重試驗(yàn)施力設(shè)備及測點(diǎn)布置

本工程轉(zhuǎn)體梁在落架完成后，撐腳未接觸滑道且北側(cè)撐腳與滑道距離較小，南側(cè)撐腳與滑道距離較大，根據(jù)不平衡力矩實(shí)驗(yàn)原理屬于摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG的情況，并初步判斷梁體的偏心距向北，稱重試驗(yàn)先在下轉(zhuǎn)盤南側(cè)用千斤頂對上轉(zhuǎn)盤逐級施加向上的荷載，梁體發(fā)生細(xì)微轉(zhuǎn)動，開始采集對應(yīng)的荷載值和位移數(shù)值，然后在北側(cè)施加荷載，再次采集相應(yīng)的荷載值和位移數(shù)值。

在距轉(zhuǎn)體中心線5m處設(shè)置2臺6000kN的千斤頂，每臺千斤頂需要的荷載：5742.72/（2×5）=574.27kN。分別對上轉(zhuǎn)盤施加荷載，在上轉(zhuǎn)盤底設(shè)置位移百分表，用以測試球鉸轉(zhuǎn)動過程中的細(xì)微變形量。

2.4 稱重試驗(yàn)結(jié)果

（1） 南側(cè)稱重試驗(yàn)結(jié)果。

將準(zhǔn)備好的千斤頂分別對稱放置在轉(zhuǎn)體橋主墩南側(cè)距離球鉸中心5m位置，開始對梁體進(jìn)行逐級加載進(jìn)行稱重，數(shù)據(jù)采集完成后及時(shí)進(jìn)行分析，該側(cè)稱重荷載-位移測試結(jié)果如表1-1和圖2-8所示，由分析的數(shù)據(jù)得出，當(dāng)千斤頂荷載小于1280kN時(shí)，荷載-位移呈線性變化;當(dāng)千斤頂荷載大于1280kN時(shí)，位移迅速增加，荷載保持不變。由此判別出P1=1280kN。

（2）北側(cè)稱重配重試驗(yàn)結(jié)果

將準(zhǔn)備好的千斤頂分別對稱放置在轉(zhuǎn)體橋主墩北側(cè)距離球鉸中心5m位置，開始對梁體進(jìn)行逐級加載進(jìn)行稱重，荷載-位移測試結(jié)果如表1-2圖2-9所示，由圖表可以得出，當(dāng)千斤頂荷載小于2860kN時(shí)，荷載-位移呈線性變化;當(dāng)千斤頂荷載大于2860kN時(shí)，位移迅速增加，荷載保持不變。由此判別出P2=2860kN。

南京市麒麟科技創(chuàng)園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程轉(zhuǎn)體橋，經(jīng)過不平衡稱重實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析計(jì)算：球鉸摩阻力矩為7437 kN·m，球鉸摩阻系數(shù)為0.008;不平衡力矩2573 kN·m，偏心距為2.1cm，偏向北側(cè)。配重結(jié)果：根據(jù)不平衡和力矩平衡原理梁體南側(cè)懸臂端方向距離球鉸中心65m位置配重3.96t，配重后偏心距基本為0cm，達(dá)到平衡轉(zhuǎn)體目的。

3結(jié)束語

通過南京市麒麟科技創(chuàng)園快速交通一號線上跨仙寧、寧蕪鐵路立交工程轉(zhuǎn)體橋稱重配重試驗(yàn)，真正理解了稱重配重對轉(zhuǎn)體施工的重要性，解決了由于施工條件造成的不平衡力矩和偏心問題，避免了轉(zhuǎn)體過程中可能出現(xiàn)了梁體結(jié)構(gòu)突變，為轉(zhuǎn)體施工的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李龍吉.轉(zhuǎn)體橋梁稱重及配重施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（8）：1349-1350.