興延高速公路上跨京包鐵路轉(zhuǎn)體橋稱重配重轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

摘要：利用轉(zhuǎn)體橋上跨鐵路施工，既保證行車不中斷又保證施工安全，應(yīng)用越來越多。稱重配重為轉(zhuǎn)體施工重要施工工序，本文通過介紹轉(zhuǎn)體橋稱重配重施工，對同類工程具有借鑒意義。

Abstract： The use of the cross-rail construction on the swivel bridge not only ensures uninterrupted driving but also ensures construction safety， and more and more applications. Weighing weight is an important construction process for rotating construction. This paper introduces the weighing and weighting construction of the rotating bridge， which has reference significance for similar projects.

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體橋;稱重;配重

Key words： swivel bridge;weighing;counterweight

中圖分類號：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0146-03

1? 工程概況

北京興延高速公路為2019年世界園藝博覽會、2022年北京冬奧會配套基礎(chǔ)設(shè)施，上跨京包鐵路特大橋，左幅橋型布置為（20+30+20）m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+2×56m鋼箱梁T構(gòu)+2×29.5m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+2×35m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁。右幅橋型布置為（20+30+20）m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+2×29.5m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁+2×56m鋼箱梁T構(gòu)+2×35m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁?？玷F路主橋采用2×56m鋼箱梁T構(gòu)，雙幅同步平行平面轉(zhuǎn)體法施工，橋梁分幅設(shè)橋，鋼箱梁采用單箱三室，單幅橋?qū)?7.5m，兩幅橋凈距0.5m，全寬35.5m。鋼箱梁T構(gòu)在ZK41+699.937里程處與既有京包鐵路斜交，交點(diǎn)處京包鐵路里程K78+401.643，交角為74.7°，每個(gè)主墩轉(zhuǎn)體長度為102m，轉(zhuǎn)體角度為74.5°，轉(zhuǎn)體重量為2690t。

2? 稱重方案選擇

橋梁正式轉(zhuǎn)體前，應(yīng)進(jìn)行試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)之前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行橋梁稱重平衡試驗(yàn)[1]。試驗(yàn)要求量測轉(zhuǎn)體橋梁的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系數(shù)等參數(shù)，看各參數(shù)是否滿足橋梁的配重要求。

2.1 稱重測試內(nèi)容

①轉(zhuǎn)體橋梁的縱向不平衡力矩;

②轉(zhuǎn)動體橋梁的縱向偏心距;

③轉(zhuǎn)體橋梁球鉸的摩阻力矩及摩擦系數(shù);

④完成轉(zhuǎn)體梁的配重工作。

2.2 轉(zhuǎn)體梁稱重試驗(yàn)方案

采用球鉸轉(zhuǎn)動的方法測試轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩，這種方法是利用測試剛體位移突變的方法來進(jìn)行測試。該方法受力明確，而且只考慮剛體作用，而不考慮撓度等其他影響因素，結(jié)果比較準(zhǔn)確。當(dāng)脫架完成后，整個(gè)梁體的平衡為如下所示兩種狀態(tài)[1]。

①轉(zhuǎn)動體球鉸摩阻力矩（MZ）大于轉(zhuǎn)動體不平衡力矩（MG）。此時(shí)，轉(zhuǎn)體梁不發(fā)生繞球鉸的剛體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動體系的平衡由球鉸摩阻力矩和轉(zhuǎn)動體不平衡力矩所保持;

②轉(zhuǎn)動體球鉸摩阻力矩（MZ）小于轉(zhuǎn)動體不平衡力矩（MG）。此時(shí)，轉(zhuǎn)體梁發(fā)生繞球鉸的剛體轉(zhuǎn)動，直到撐腳參與工作，轉(zhuǎn)動體系的平衡由球鉸摩阻力矩、轉(zhuǎn)動體不平衡力矩和撐腳對球心的力矩所保持。

③計(jì)算轉(zhuǎn)動體球鉸靜摩擦系數(shù)而進(jìn)行稱重試驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動體球鉸在沿梁中軸線方向的豎平面內(nèi)發(fā)生小位移，即豎向的小角度轉(zhuǎn)動。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3）。

式中，R為球鉸中心轉(zhuǎn)盤球面半徑;N為轉(zhuǎn)體橋梁自重。

2.3 測試方案及量測儀器

2.3.1 測試方案

①在量測斷面位置安裝位移計(jì)和千斤頂;

②調(diào)整千斤頂油壓大小，使所有工作的千斤頂處于頂壓狀態(tài);

③逐漸增大千斤頂?shù)挠蛪?，紀(jì)錄位移計(jì)的位移，直到梁體位移出現(xiàn)突變;

④繪制出荷載-位移（P-Δ）關(guān)系曲線;

⑤計(jì)算得到不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距;

⑥確定轉(zhuǎn)體橋梁配重重量、位置及新偏心距;

⑦完成轉(zhuǎn)體梁稱重測試報(bào)告，供相關(guān)部門審批核驗(yàn)。

2.3.2 量測儀器和設(shè)備

測試儀器與設(shè)備見表1。

3? 稱重測試

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 右幅縱向試驗(yàn)結(jié)果

右幅小里程側(cè)轉(zhuǎn)體橋荷載-位移曲線見圖4所示，右幅大里程側(cè)轉(zhuǎn)體橋荷載-位移曲線見圖5所示。

將右幅砂箱拆除靜置，觀察撐腳未與滑道發(fā)生接觸，說明轉(zhuǎn)體T構(gòu)梁處于靜摩阻力矩MZ大于轉(zhuǎn)動橋梁不平衡力矩MG。首先在小里程側(cè)逐級施加頂力P1并在大里程側(cè)觀察百分表讀數(shù)，記錄荷載-位移曲線，梁段在荷載=1800kN時(shí)，荷載-位移曲線的斜率出現(xiàn)較大位移，說明此時(shí)球鉸發(fā)生了轉(zhuǎn)動;挪動千斤頂?shù)酱罄锍虃?cè)逐級加載，同時(shí)在小里程側(cè)觀察百分表讀數(shù)，記錄荷載-位移曲線，梁段在荷載=2600kN時(shí)，荷載-位移曲線的斜率出現(xiàn)較大位移，說明此時(shí)球鉸發(fā)生了轉(zhuǎn)動。

3.1.2 左幅縱向試驗(yàn)結(jié)果

左幅小里程側(cè)轉(zhuǎn)體橋荷載-位移曲線見圖6所示，右幅大里程側(cè)轉(zhuǎn)體橋荷載-位移曲線見圖7所示。

3.2 轉(zhuǎn)體參數(shù)計(jì)算

現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，梁體的縱向平衡姿態(tài)屬于兩種平衡狀態(tài)中的球鉸摩阻力矩大于轉(zhuǎn)動體系的不平衡力矩。因此：

4? 配重方案及轉(zhuǎn)體參數(shù)

4.1 配重方案

不平衡轉(zhuǎn)體配重方案（單球鉸支承），通過在重心一側(cè)配重，使轉(zhuǎn)體梁的一端撐腳下落至接觸滑道面，另一端撐腳被抬起而脫離滑道面，梁段受兩點(diǎn)向上支承[3]。配重如下所式計(jì)算：

式中：W′—轉(zhuǎn)體梁所需配重;e0—轉(zhuǎn)體梁配重前的重心偏心距;l′—轉(zhuǎn)體梁配重距離球絞中心的距離，即配重位置。

轉(zhuǎn)體體系配重后往往無法達(dá)到理想的平衡狀態(tài)，配重后轉(zhuǎn)體體系新的重心偏移量為式中，e′—體系配重后的重心偏心距。

綜上，興延高速公路上跨京包鐵路立交橋工程，經(jīng)過不平衡稱重試驗(yàn)以及計(jì)算和設(shè)計(jì)單位意見，得到如下參數(shù)：

右幅：縱橋向球鉸摩阻力矩7084kN·m，摩阻系數(shù)為0.036;不平衡力矩1288kN·m，偏心距0.049m，偏向大里程側(cè);采用不平衡轉(zhuǎn)體配重轉(zhuǎn)體橋縱向大里程方向距梁端5m處最大配重2.86噸，配重后理論偏心為0.099m。

左幅：縱橋向球鉸摩阻力矩5152kN·m，摩阻系數(shù)為0.026;不平衡力矩 1932kN·m，偏心距0.073m，偏向大里程側(cè)，轉(zhuǎn)體橋縱向大里程方向距梁端5m處最大配重1.2噸，配重后理論偏心為0.093m。

4.2 轉(zhuǎn)體參數(shù)

本連續(xù)梁每個(gè)轉(zhuǎn)體選用兩套ZLD200型液壓、同步、自動連續(xù)牽引系統(tǒng)（牽引系統(tǒng)由連續(xù)千斤頂、液壓泵站及主控臺組成），形成水平旋轉(zhuǎn)力，通過拽拉錨固且纏繞于直徑760cm的轉(zhuǎn)臺周圍上的兩束12？準(zhǔn)15.2鋼絞線，使得轉(zhuǎn)體體系轉(zhuǎn)動[2]。

牽引力、安全系數(shù)計(jì)算如下，轉(zhuǎn)體總重量為26359kN，靜摩擦系數(shù)μ=0.1，靜摩擦力為2636kN，球絞平面半徑R=1.35m，轉(zhuǎn)臺直徑D=7.6m;根據(jù)文獻(xiàn)計(jì)算可得，啟動時(shí)所需最大索引力T=312kN，轉(zhuǎn)動過程中所需牽引力T=156kN，千斤頂動力儲備系數(shù)為5.45，轉(zhuǎn)動時(shí)動力儲備系數(shù)為10.9，鋼絞線安全系數(shù)為9.94。

5? 結(jié)語

轉(zhuǎn)體前通過對轉(zhuǎn)體橋梁的不平衡力矩進(jìn)行分析，確定轉(zhuǎn)體梁的不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距，然后對稱重試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步精確配重方案，明確摩阻系數(shù)、體系偏心距等控制參數(shù)。興延高速公路上跨京包鐵路轉(zhuǎn)體橋于2018年7月5日成功完成，轉(zhuǎn)體時(shí)間73min，轉(zhuǎn)體過程正常，梁體軸線和高程數(shù)據(jù)等均符合設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

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