跨既有線T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)分析

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

0 引言

轉(zhuǎn)體施工是指橋梁結(jié)構(gòu)在非設(shè)計(jì)軸線位置制作（澆筑或拼接）成形后，然后借助動(dòng)力將橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)就位的一種施工方法。它可以將障礙上空的作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面的作業(yè)。轉(zhuǎn)體施工具有結(jié)構(gòu)合理、受力明確、力學(xué)性能好；工藝簡(jiǎn)單、操作安全；不干擾運(yùn)輸、不中斷交通，可廣泛應(yīng)用于跨越深谷、激流、鐵路、公路和交通運(yùn)輸繁忙的城市立交的橋梁施工中。轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵技術(shù)是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備與轉(zhuǎn)動(dòng)能力，施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強(qiáng)度保證。

1 工程概況

新建鄭州至萬(wàn)州鐵路北汝河特大橋579#～582#墩設(shè)計(jì)為一聯(lián)三孔（60＋100＋60)m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，跨越既有孟平鐵路，連續(xù)梁設(shè)計(jì)為支架現(xiàn)澆，再轉(zhuǎn)體合龍施工。其中580#、581#墩轉(zhuǎn)體梁段總重量W 均為約8000 噸左右,梁長(zhǎng)98 米，轉(zhuǎn)體角度約為48。轉(zhuǎn)體橋由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)、轉(zhuǎn)體助推系統(tǒng)等組成，轉(zhuǎn)盤直徑10.8 米,球鉸平面直徑為3.7 米。

2 轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 轉(zhuǎn)體施工基本參數(shù)

（1）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角速度應(yīng)不超過(guò)0.02 rad/min；（2）動(dòng)摩擦系數(shù)μ1 為0.06，靜摩擦系數(shù)μ2 為0.10；（3）轉(zhuǎn)體梁段總長(zhǎng)為98m；（4）助推力作用力臂（滑道中心線直徑D2）為8.5m；（5）牽引束力偶臂（上轉(zhuǎn)盤外徑D1）為10.8m；（6）球鉸平面半徑為1.85m；（7）轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)總重力G 為80000 kN（活載系數(shù)取1.0）。

2.2 轉(zhuǎn)體體系施工

2.2.1 支承系統(tǒng)

在轉(zhuǎn)體橋梁的使用及建設(shè)過(guò)程中，轉(zhuǎn)體體系起到了非常重要的作用。其中下轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體球鉸以及上轉(zhuǎn)盤為支撐系統(tǒng)的組成部分。在橋梁轉(zhuǎn)體過(guò)程中，上轉(zhuǎn)盤的撐腳為保險(xiǎn)腿，主要作用是使轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性得到保障，且按照對(duì)稱排列的方式在上轉(zhuǎn)盤周圍進(jìn)行布置。在對(duì)撐腳進(jìn)行安裝之前，施工人員應(yīng)該對(duì)下轉(zhuǎn)盤進(jìn)行混凝土灌注，且應(yīng)對(duì)球鉸進(jìn)行安裝，與此同時(shí)，為了使滑道和轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)之間具有足夠的間隙，施工單位應(yīng)將10mm 的鋼板支墊在撐腳走板的下方，在上轉(zhuǎn)盤施工完成后，施工人員應(yīng)將支墊拆除。在實(shí)施轉(zhuǎn)動(dòng)施工之前，施工人員應(yīng)將5mm 厚的四氟滑板鋪在與下滑道相互接觸的支撐腿下放，使其轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力進(jìn)一步降低。在轉(zhuǎn)動(dòng)體系中，鋼球鉸為其核心要素，其在轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中發(fā)揮重要作用。通常球鉸可以分成上下兩片，因此在制作和安裝過(guò)程中，施工人員應(yīng)對(duì)其精準(zhǔn)度進(jìn)行嚴(yán)格管理。

圖1 下球鉸吊裝、定位

圖2 吊裝上球鉸

2.2.2 牽引系統(tǒng)

牽引動(dòng)力系統(tǒng)、牽引索和牽引反力座為轉(zhuǎn)動(dòng)體系牽引系統(tǒng)的重要組成部分。一般情況下，鋼絞線為牽引索的組成部分，鋼筋混凝土為牽引反座力的組成部分，而電纜線和高壓油管所連接的主控臺(tái)、液壓泵站以及液壓連續(xù)千斤頂為牽引動(dòng)力系統(tǒng)的主要組成。在對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)體千斤頂進(jìn)行布置過(guò)程中，施工人員應(yīng)確保其與支撐系統(tǒng)兩側(cè)的反力座相平行，且應(yīng)保持其對(duì)稱性，與此同時(shí)，上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋鋼絞線的中心線和千斤頂?shù)闹行木€之間應(yīng)與上轉(zhuǎn)盤外圓相切，且兩者應(yīng)為水平狀態(tài)。在對(duì)預(yù)埋牽引索進(jìn)行施工時(shí)，施工人員首先應(yīng)對(duì)鋼絞線表面進(jìn)行清理，去除銹跡和油污，并以既定索道方向?yàn)榛A(chǔ)，對(duì)鋼絞線進(jìn)行排列，當(dāng)鋼絞線從千斤頂穿過(guò)后，施工人員應(yīng)該夾緊鋼絞線，使其持力一致。

2.3 線形監(jiān)控

在對(duì)跨既有線T 構(gòu)橋?qū)嵤┺D(zhuǎn)體施工時(shí)，施工單位應(yīng)對(duì)橋梁主梁線形的平順性進(jìn)行控制，使其符合設(shè)計(jì)方案要求，在此過(guò)程中，施工人員應(yīng)對(duì)梁段立模標(biāo)高進(jìn)行科學(xué)合理的控制。在對(duì)梁段立模標(biāo)高進(jìn)行確定時(shí)，施工單位應(yīng)以橋梁實(shí)際情況為基礎(chǔ)，對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，并對(duì)控制措施進(jìn)行制定，使橋梁線形質(zhì)量進(jìn)一步提高。在對(duì)影響因素進(jìn)行分析過(guò)程中，若不考慮實(shí)際工程，則會(huì)使其控制有效性受到影響，使設(shè)計(jì)方案與橋梁線形偏差增大，因此，在對(duì)線形進(jìn)行控制時(shí)，對(duì)梁段立模標(biāo)高的準(zhǔn)確性有很大影響。一般情況下，當(dāng)支架、恒載出現(xiàn)變形時(shí)，施工單位應(yīng)以工程實(shí)際為依據(jù)，對(duì)橋梁預(yù)拱度數(shù)據(jù)加以計(jì)算，使每個(gè)環(huán)節(jié)的施工得到保障，與此同時(shí)，在對(duì)橋梁節(jié)段進(jìn)行測(cè)量時(shí)，施工人員應(yīng)對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行嚴(yán)格選擇，并以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)和上節(jié)段變形觀測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)施工誤差進(jìn)行合理調(diào)整。

2.4 T 構(gòu)稱重試驗(yàn)

2.4.1 進(jìn)行稱重試驗(yàn)的必要性

為了使橋梁轉(zhuǎn)體施工順利完成，施工單位應(yīng)從合理轉(zhuǎn)體配重、轉(zhuǎn)動(dòng)體系質(zhì)量以及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)等方面對(duì)T 構(gòu)轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)體實(shí)施控制。在對(duì)懸臂兩端進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)確保其對(duì)稱于橋梁順向豎平面，當(dāng)?shù)跹b施工和預(yù)制球鉸過(guò)程中出現(xiàn)誤差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致施工后橋梁兩端重量出現(xiàn)偏差，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力張拉受兩端受力出現(xiàn)偏差，最終出現(xiàn)力矩不平衡的問(wèn)題。一般情況下，在實(shí)施轉(zhuǎn)動(dòng)施工過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸摩擦力于牽引力之間息息相關(guān)，因此，為了使橋梁轉(zhuǎn)體施工效率進(jìn)一步提高，在實(shí)施施工之前，施工人員應(yīng)實(shí)施稱重試驗(yàn)，對(duì)不平衡力矩實(shí)施測(cè)試，并對(duì)球鉸摩擦力進(jìn)行計(jì)算，得出具體參數(shù)，對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行選擇，使安全性能評(píng)估進(jìn)一步提高。

2.4.2 判定平衡狀態(tài)

在對(duì)跨既有線T 構(gòu)橋?qū)嵤┓Q重試驗(yàn)時(shí)，施工人員應(yīng)以位移法為基礎(chǔ)，確定不平衡力矩方向。在對(duì)不平衡力矩進(jìn)行判斷過(guò)程中，應(yīng)以拆除前后沙箱的不平衡力矩為依據(jù)，轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，并在上轉(zhuǎn)盤的撐腳底部放置百分表，以其讀數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)比沙箱拆除前后的數(shù)據(jù)，采對(duì)結(jié)構(gòu)向里大里程側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的不平衡力矩進(jìn)行判斷。

2.4.3 千斤頂稱重

在實(shí)施千斤頂稱重過(guò)程中，應(yīng)以梁體施加轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為試驗(yàn)原理，并測(cè)試球鉸的切向轉(zhuǎn)動(dòng)位移，圖3、4 為測(cè)試儀器。施工人員應(yīng)以測(cè)試情況為基礎(chǔ)，對(duì)關(guān)系曲線進(jìn)行繪制，當(dāng)其位置出現(xiàn)變化時(shí)，其球鉸在千斤頂?shù)牟黄胶饬睾晚斄α氐茸饔孟聲?huì)出現(xiàn)平衡臨界值，施工人員應(yīng)以數(shù)據(jù)參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)臨界點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算。與此同時(shí)，施工單位應(yīng)以千斤頂稱重試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)球鉸剛體位移精準(zhǔn)度進(jìn)行嚴(yán)格控制。在對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置過(guò)程中，施工人員應(yīng)以撐腳設(shè)置情況為依據(jù)，將兩個(gè)水平和豎向百分表以及千斤頂頂升設(shè)置于撐腳兩側(cè)，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況加以判定。一般情況下，稱重試驗(yàn)是以球鉸豎向位移為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)試的，在對(duì)球鉸邊緣切向轉(zhuǎn)動(dòng)位移實(shí)施測(cè)試過(guò)程中，設(shè)置百分表具有一定的難度，與此同時(shí)，在球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，百分表也會(huì)出現(xiàn)打滑的問(wèn)題，因此，施工人員應(yīng)對(duì)球鉸的水平和豎向位移情況加以測(cè)試，是數(shù)據(jù)判定準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。在轉(zhuǎn)體過(guò)程中，若配重方案以梁體絕對(duì)平衡為基礎(chǔ)，外部因素會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體產(chǎn)生較大影響，從而出現(xiàn)晃動(dòng)等狀況，使轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量受到影響，因此，為了使轉(zhuǎn)動(dòng)體穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，施工人員應(yīng)保障四氟乙烯板和撐腳之間的穩(wěn)定性。

圖3 壓力傳感器和千斤頂?shù)慕M裝圖

圖4 數(shù)據(jù)采集儀

2.5 球鉸應(yīng)力分析

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和跨既有線T 構(gòu)橋之間距離較遠(yuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致球鉸應(yīng)力分布受到影響。一般情況下，在進(jìn)行施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)以Midas 有限元軟件為基礎(chǔ)，對(duì)全橋模型進(jìn)行建立，并對(duì)跨既有線T 構(gòu)橋靜力加以分析，對(duì)恒荷載作用條件下橋墩墩底的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)球鉸空間局部有限元模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，使球鉸局部應(yīng)力分布分析精確度進(jìn)一步提高。與此同時(shí)，施工單位還應(yīng)以ANSYS 有限元計(jì)算軟件為基礎(chǔ)，對(duì)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)局部受力進(jìn)行分析。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）球鉸安裝精度應(yīng)滿足：中心誤差≯ ±1.0mm，球鉸正面相對(duì)高差≯ ±0.5mm。

（2）滑道（中心D=9.5m，W=1.2m）組裝過(guò)程中務(wù)必注意鋼板朝向（兩表面摩阻力不同且一側(cè)不宜電焊），鋼板對(duì)接中不宜滿焊，防止安裝后受溫度應(yīng)力影響引起滑道變形；同時(shí)滑道上螺栓外露不宜過(guò)長(zhǎng)，否則后期需切除。

（3）滑道安裝中應(yīng)控制好初調(diào)，減小螺栓精調(diào)量，精調(diào)后在同一水平面上，其相對(duì)高差≯ 0.5mm；為保證承臺(tái)頂層鋼筋安裝，滑道角鋼與鋼板之間距離應(yīng)盡量相等。

（4）下轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑前應(yīng)對(duì)原砼面進(jìn)行灑水濕潤(rùn)處理，混凝土澆筑過(guò)程中下轉(zhuǎn)盤球鉸、滑道均應(yīng)不受擾動(dòng)，澆筑前后應(yīng)進(jìn)行測(cè)量復(fù)查。

（5）為防止因摩擦較大千斤頂無(wú)法頂推，應(yīng)備2 臺(tái)250T 千斤頂組成力偶助推系統(tǒng)，并在試轉(zhuǎn)前安裝、調(diào)試好，便于隨時(shí)投入使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

一般情況下，轉(zhuǎn)體施工必須要對(duì)關(guān)鍵技術(shù)階段嚴(yán)格控制，才能保證各項(xiàng)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，順利完成轉(zhuǎn)體施工。本文以鄭州至萬(wàn)州鐵路河南段ZWZQ-4標(biāo)段跨孟平鐵路連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工為基礎(chǔ)，對(duì)轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)加以分析總結(jié)，對(duì)轉(zhuǎn)體體系構(gòu)成要素進(jìn)行闡述，利用球鉸應(yīng)力分析、T 構(gòu)稱重試驗(yàn)以及線形監(jiān)控等方法，對(duì)跨既有線T 構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量和效率進(jìn)行控制，使轉(zhuǎn)體施工優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量的目的，也為今后其他同類跨越既有線橋梁轉(zhuǎn)體施工提供借鑒。