刘水
中铁上海工程局集团第四工程有限公司 上海 300467
摘要：当前转体施工技术在我国桥梁建设方面的应用逐渐增多，但由于桥梁结构的复杂程度不同，仍需继续积累更多转体施工的经验并提高理论知识水平。本文主要介绍转体结构及施工方法，获得转体系统精密安装的参数、转体结构不平衡状态的消除方法，阐述了平转法桥梁施工关键技术。
关键词：转体；精密安装；不平衡；称重；精度控制
1.引言
随着我国交通日益发达，路与路、路与大自然障碍的交叉越来越多，采用转体法施工能有效改善施工条件。目前水平转体施工中转动体系主要有平面转动和球面转动两种。本文将结合蒙华铁路某特大桥T构转体梁案例，通过对转体桥不同施工阶段的研究，得出控制T构转体各阶段的施工参数和关键部位控制措施。
2工程概况
2.1 设计方案
蒙华铁路某特大桥（32+48+32）m连续梁上跨既有铁路某特大桥，交角为38°，全桥位于r=1200m的左偏曲线上，墩高31m，在平行既有铁路的方向挂篮施工连续梁，两次转体后在既有铁路上方合拢成桥。
图1双转体设计
2.2优化方案
本桥没有直接采用悬臂浇筑，而设计为转体梁，主要是为了减少对既有铁路的干扰，提高铁路运能。但原设计为两次转体，最终仍需在铁路上方合拢，既有安全风险又对铁路运营造成了影响。为最大限度减少对既有铁路的干扰，将原设计双转再合拢的连续梁优化为T构连续梁，一次转体到位，主跨为2×48.5m。
图2单转体设计
虽然增加了转体梁的重量，但技术难度可控，同时降低了对铁路运能的损失，降低了安全风险，节约了投资。对比如下表1：
对比内容双转设计方案单转设计方案
技术难度安装2组球铰，2套挂篮，梁体重量较轻，封锁要点合拢。安装1组球铰，1套挂篮，无合拢。
安全风险既有线施工，转体2次，在既有线正上方合拢，安全风险较大。临近既有线施工，转体1次，安全风险相对较小。
工期节点2套挂篮，需合拢，295天1套挂篮，不需合拢，261天
经济性调整后减少40m高墩身1个，承台1个，桩基础168m，减少转体设施1套，梁体长度不变，合计节约投资300余万元。
3 施工工艺
主要施工流程：下承台施工→下球铰、滑道安装→下承台后浇段施工→上球铰、撑脚、临时锁定、牵引索设施安装→上承台浇筑→墩身、梁体施工→解除临时锁定、试转→正式转体→姿态调整、结构固结。
转体梁施工关键一是确保转动面光滑无阻碍，摩擦力处于可控范围，需要控制转动体系的安装精度，及后期长达半年的维护；二是要尽量保证整个T构始终处于平衡状态，需要采用称重、配重的方法确保整体平衡。
3.1转动体系的精确安装及保护措施
转动体系主要由下承台、滑道、球铰骨架、下球铰、上球铰、销轴、撑脚、上承台组成。转动结构如下图所示：
图3-1 转动结构示意图
上下球铰间为转动面，为保证转动面光滑，在下球铰面上镶嵌聚四氟乙烯片，并在球铰之间填充黄油。
3.1.1 精度控制要求
下球铰安装顶口水平，其顶面相对高差不大于1mm；球铰转动中心位于设计位置，其误差±1mm；滑道顶面高程控制在同一水平面上，顶面高程比下承台高1cm，顶面高差不大于0.5mm。
3.1.2精度控制方法
（1）球铰安装
下承台预埋钢板，球铰骨架吊装其上，进行粗调，高程为-1cm。精调采用高精度电子水准仪，通过调节微调螺栓，将下球铰在设计标高-1cm~+1cm范围内调节至精准状态。
在中心销轴套筒中灌入黄油，然后将Φ260mm销轴放置到预埋套筒中，保证中心销轴的竖直度。
上球铰安装前，擦洗球面，填充黄油。连接销轴套管，固定螺栓，将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰。就位后转动上球铰3周进行磨合，保证上下球铰密实无间隙。
（2）撑脚、砂筒安装
上球铰安装就位后，定位安装8组双圆柱型撑脚及砂筒，撑脚内填充C50微膨胀混凝土，撑脚底面距滑道顶面20mm，并用钢楔子稳固。砂筒需提前预压，上下砂筒需临时固定。
（3）上承台钢筋绑扎、牵引索预埋
安装上承台（上转盘）模板，绑扎钢筋，预埋转体牵引索，浇筑混凝土。牵引索预埋端选用P型锚具，同一对牵引索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索埋入转盘的长度大于300cm。
3.1.3保护措施
在转台施工完毕后，需施工墩身、T构梁体，用时长达半年，如不采取相关措施，转动体系可能会有杂物进入或构件锈蚀，导致转体时卡住，增加转体时的不确定性。
（1）上下球铰之间需涂满黄油，且在安装时需绕中心轴转动3周，确保球铰之间没有空隙且转动正常，防止雨水进入产生锈蚀。
（2）上、下球铰边缘的缝隙用胶带缠绕包裹严密，防止后续工序施工用水或杂物进入球铰内。
（3）转动牵引索外漏部分采用胶管保护，内注黄油防锈蚀，缠绕于上转盘。
（4）上、下承台之间采用高压风吹净后，采用竹胶板围护封闭、外侧砖砌保护。待梁体浇筑完成、准备转体时拆除。
（5）经历雨季时，要做好排水设施，保证上下承台不被雨水侵泡。
3.2平衡试验
墩身、梁体施工完成后，清理桥面杂物，开始进行称重试验。
3.2.1平衡称重试验
采用两种方法进行称重，相互对比印证。采用刚体位移突变法测试不平衡力矩，见图4；二是应力称重法，计算应力，见图5。
位移突变法是在上承台下指定力矩位置施加力来获得转动力矩，测设静动突变力，经多组对照获得不平衡重。
图4 位移突变称重布置图
应力称重法是通过测试主梁控制截面上测点的应变来计算T构两侧不平衡弯矩。应变片布置在0#块两端。
图5 应力测点布置
采用刚体位移突变法测试结果如表2：
试验P1P2MzMg偏心距
1348924711558526620.040
2345724571546526150.040
3342324411533425680.039
注：P1、P2--千斤顶力，kN；Mz—摩阻力矩，kNm；Mg—不平衡力矩kNm
根据该桥位于曲线半径1200m圆曲线的特点，增加一组横向称重，结果如下表3：
横桥向称重试验结果
称重试验P1P2MzMg摩阻系数
130552803153196590.030
230472839153925440.030
330222821162795260.030
梁体施工完成后，清除梁面及周围杂物后，与转动相同状态后，收集应变片数据（两组结果异常，失效），结果如下表4：
梁体应变实测值
点号123456
三门峡侧应变980-989900923927
荆门侧应变9681003932914894-
由：
式中：MG--不平衡弯矩
E--弹性模量
W--截面抗弯模量
根据应变测得应力数据，需在小里程侧（三门峡侧）方向配重2021 kN·m。
在梁体内预埋应变片，因施工中各种原因，离散性较大，仅做参考；采用刚体位移突变的方法，受力明确，而且仅考虑刚体作用，不把挠度变形等其它参数因素的影响包括在内，这样得出的结果是较贴合实际。
3.2.2平衡配重方案
配重重量：G=Mg/L，式中：Mg--不平衡弯矩值；L--配重体至转动体竖向轴距离
图6 配重示意图
根据不平衡弯矩计算结果，于线路纵向、横向进行配重，在小里程侧实施配重，2615kN·m；在转动中心线路法现方向（曲线外侧）配重576kN·m。
3.3牵引系统
T构转体梁重量W=5739.6t，静摩擦系数μ静=0.1，动摩擦系数μ动=0.06。经计算，启动时所需最大牵引力954.1KN，转动过程中所需牵引力572.5KN。选用两台2000KN（YCW150-200型）连续顶推千斤顶，启动动力筹备系数为：η1=2000/954.1=2.1。牵引索采用Φj15.2mm钢绞线，计算单束牵引索需5根，考虑到动力储备系数不小2，按11根布设。
为保证两侧同步启动、牵引，采用了YCW150-200型液压智能同步自动连续牵引控制系统。
图7 转体动力控制系统示意图
3.4转体施工及姿态调整
通过试转采集转体参数，测量转动速度。正式转体时设置转体现场指挥体系，由总指挥向各小组下达试转开始指令。正常转体至设计位置1.5m处，进入点动阶段，按试转时采集的2s、5s、10s、30s时段梁端位移数据，向控制台下达点动指令。转动至防超转装置处，完成临时锁定施工。
随后进行姿态调整，调整顺序为“先标高后轴线，先横向后纵向”，标高通过转盘下方设置YDC240型千斤顶顶升方法进行调整，轴线采用牵引系统进行调整。梁体位置满足规范要求后立刻锁定，形成稳定结构，并尽快安排封闭球铰施工，使上下承台成为整体。
4结束语
根据该桥T构成功转体来看，总结以下几点：一是双转体向单转体优化后，具有结构合理、降低运能损失、减少用材和设备、提高作业效率、降低安全风险、减少高精度作业人为不确定因素等优点；二是转动系统精确安装和长时间的维护是顺利转体的根本；三是通过精确称重、配重、试转，获取转动参数，对设备选型和平衡转动提供重要保障；四是转体后通过姿态调整，确保结构的精确就位。
试验了应变称重法，从数据上看，在定性与位移突变法吻合，但由于施工周期长、环境因素影响大，应变测试结果离散性较大，可能存在误差，其数值只能作为辅助和参考，称重仍以位移突变法为主。
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论文作者:刘水
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/5
标签：称重论文; 应变论文; 位移论文; 不平衡论文; 挂篮论文; 突变论文; 铁路论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;