周逸瑜 ZHOU Yi-yu；石朋杰 SHI Peng-jie

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024）

1 工程概況

某高速公路上跨鐵路段采用整幅2×60 米預(yù)應(yīng)力混凝土T 構(gòu)橋，為了減小公路橋梁施工對既有鐵路運(yùn)營的影響，在平行于鐵路線的外側(cè)，先對2×57 米的T 型剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行支架現(xiàn)澆施工，在完成T 梁澆筑后進(jìn)行71.2°順時針轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體重量為1.4 萬噸。

在完成轉(zhuǎn)體施工后，邊跨同樣采用支架現(xiàn)澆施工工藝，并與轉(zhuǎn)體T 構(gòu)連接形成連續(xù)剛構(gòu)體系橋梁。T 構(gòu)上部箱梁采用單箱四室直腹板箱型截面形式，中支點(diǎn)的中心梁高為6.5 米，頂板厚度為0.28 米，底板厚度為0.3 至0.7米，支點(diǎn)位置加厚至1.5 米，腹板厚度為0.45 至0.7 米。支點(diǎn)位置處的腹板厚度為1.5 米，中橫梁采用雙室截面形式，各箱室厚度為1.5 米。（圖1）

圖1 轉(zhuǎn)體施工橋梁上跨現(xiàn)狀鐵路平面示意圖

轉(zhuǎn)動系統(tǒng)采用鋼制球鉸形式，分上下兩片，球面空間半徑為8.0 米，設(shè)計(jì)靜摩擦系數(shù)為0.1，動摩擦系數(shù)為0.06，考慮到轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和施工過程的便利性，在轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的上轉(zhuǎn)盤周圍對稱布置了8 對撐腳。（圖2）

圖2 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

2 轉(zhuǎn)體參數(shù)計(jì)算

2.1 轉(zhuǎn)體牽引力、安全系數(shù)計(jì)算

根據(jù)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的重量以及靜、動摩擦系數(shù)，可以求得相應(yīng)的摩擦力：F靜=W×μ靜=140000×0.1=14000 千牛；F動=W×μ動=140000×0.06=8400 千牛；球鉸平面半徑R=1.95米；轉(zhuǎn)盤直徑D=8.9 米；則：T啟=2/3×（R×W×μ靜）/D=2044.9千牛；T轉(zhuǎn)=2/3×（R×W×μ動）/D=1226.2 千牛。

牽引設(shè)備采用2 臺ZLDK3500 千牛液壓千斤頂進(jìn)行同步自動牽引，根據(jù)液壓千斤頂?shù)男吞柨芍Ы镯數(shù)墓ぷ鲀湎禂?shù)滿足頂升轉(zhuǎn)體要求。

考慮撐腳與滑道接觸時的影響，且撐腳的支撐反力不超過2000 千牛，撐腳所在位置的回轉(zhuǎn)半徑R撐=3.9 米。

則：T=2FGR/3D+fNR撐/D。

計(jì)算結(jié)果：

啟動時的動力儲備系數(shù)：K3=3500/2175.1=1.61；

轉(zhuǎn)動時的動力儲備系數(shù)：K4=3500/1313.8=2.66；

滿足要求。

2.2 鋼絞線的安全系數(shù)

牽引索采用19-Φ15.2 鋼鉸線。鋼絞線的極限承載為（按19 根鋼絞線計(jì)算）19×260=4940 千牛。

啟動時的鋼絞線安全系數(shù)：K5=5460×0.75/2670.9=1.8；

轉(zhuǎn)動時的鋼絞線安全系數(shù)：K6=5460×0.75/1602.5=2.9；

從計(jì)算結(jié)果可以看出，千斤頂?shù)南嚓P(guān)技術(shù)參數(shù)均滿足施工要求。

2.3 轉(zhuǎn)體時間的計(jì)算

橋體懸臂端線速度按照轉(zhuǎn)體過程中角速度的最大值考慮，通過計(jì)算出角速度取最大值條件下的牽引速度后，便可計(jì)算出橋體懸臂端線速度，結(jié)合本項(xiàng)目線速度的計(jì)算值為1.13 米/分鐘，滿足規(guī)范要求。

轉(zhuǎn)體時間計(jì)算：轉(zhuǎn)體到位所用時間（轉(zhuǎn)速0.02rad/min）：t=65/1.15=56.5 分鐘，按60 分鐘考慮；精調(diào)時間按20分鐘考慮；牽引索速度：V=L/t=4.45/56.5=0.079 米/分鐘；轉(zhuǎn)體要點(diǎn)總時間計(jì)算約110 分鐘。

2.4 摩阻系數(shù)

通過對比實(shí)際滑道、轉(zhuǎn)盤摩阻系數(shù)與理論計(jì)算摩阻系數(shù)，為轉(zhuǎn)體的現(xiàn)場實(shí)施提供數(shù)據(jù)支撐。其中，靜摩擦系數(shù)μ靜=3M/2RG=0.1，動摩擦系數(shù)μ動=3M/2RG=0.06。

若摩擦系數(shù)的測量值與設(shè)計(jì)值相差較大，則在找出相關(guān)原因以及處理辦法后，再繼續(xù)進(jìn)行下步工作，以保證轉(zhuǎn)體的順利實(shí)施。

2.5 四氟滑動片應(yīng)力檢算

支座反力為140000 千牛，各支座布設(shè)三圈改性超高板，三圈的內(nèi)徑分別為400 毫米、1490 毫米、2630 毫米，外徑分別為1440 毫米、2580 毫米、3700 毫米，總面積為10306780.1 平方毫米。經(jīng)計(jì)算，該改性超高板的安全系數(shù)以及抗壓強(qiáng)度滿足轉(zhuǎn)體施工的技術(shù)要求。

3 轉(zhuǎn)體設(shè)備及選型

3.1 牽引動力系統(tǒng)

本項(xiàng)目的轉(zhuǎn)體動力系統(tǒng)由兩臺ZLD350 連續(xù)牽引油缸、兩臺ZLDB 液壓泵站以及1 臺ZLDK 電腦控制柜組成，通過高壓油管和電纜線連接。每套連續(xù)牽引系統(tǒng)由前、后兩臺油缸串聯(lián)組成，同時每臺油缸前端均配有錨具鎖緊裝置。

3.2 牽引索

牽引索是由兩束預(yù)埋再上轉(zhuǎn)盤內(nèi)的19 根強(qiáng)度等級為1860 兆帕的Φ15.2 毫米鋼絞線組成。為了避免因千斤頂活塞旋轉(zhuǎn)使得牽引索擰成一束，在連續(xù)牽引油缸反力座設(shè)鋼絞線分絲板，分絲板不得轉(zhuǎn)動，千斤頂與牽引反力座間分絲鋼板厚度不小于20 毫米。

3.3 傳感器的布置

為了實(shí)時掌握轉(zhuǎn)體系統(tǒng)在轉(zhuǎn)體過程中的工作狀態(tài)，針對性地布設(shè)了三種傳感器，錨具傳感器、油缸行程傳感器以及壓力傳感器。其中，為了實(shí)時了解油缸內(nèi)的錨具工作狀態(tài)，為每一臺油缸布設(shè)了一個錨具傳感器；為了實(shí)時了解油缸內(nèi)推移千斤頂?shù)男谐?，為每一臺油缸布設(shè)一個油缸行程傳感器，對全行程進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)采集；最后，針對油缸荷載的實(shí)時情況，也在每臺油缸中布設(shè)一個壓力傳感器。

3.4 現(xiàn)場實(shí)時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的連接

搭建現(xiàn)場實(shí)時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺，該平臺設(shè)計(jì)軟件程序和硬件設(shè)備，通過有線傳輸模式一端連接傳感器和液壓泵站，經(jīng)解碼器轉(zhuǎn)成數(shù)字信號后，另一端接入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整個控制系統(tǒng)平臺的建立。（圖3）

圖3 現(xiàn)場實(shí)時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

3.5 助推千斤頂?shù)牟贾?/h3>

根據(jù)轉(zhuǎn)體經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)體橋梁在開始轉(zhuǎn)體時，為了防止在剛啟動時，靜摩擦力過大而造成轉(zhuǎn)體失敗，配備4 個助推千斤頂幫助預(yù)啟動，待轉(zhuǎn)體橋梁正式啟動后，助推千斤頂就不再提供頂推力。

4 施工流程及關(guān)鍵技術(shù)

4.1 施工流程

施工流程見圖4。

圖4 橋梁轉(zhuǎn)體施工流程圖

4.2 關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 球鉸制作與安裝

①精確安裝下球鉸，安裝過程中要求保證球鉸面不變形，防止雜物進(jìn)入球鉸摩擦面。當(dāng)下球鉸安裝完成后，安裝預(yù)埋套筒，對套筒需進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以確保后期中心軸鋼棒能圍繞中心轉(zhuǎn)動。（圖5）

圖5 下球鉸就位

②滑動片安裝。將滑動片按照編號放入對應(yīng)編號的孔內(nèi)，并確保各滑動片表面處于同一球面，然后在各滑動片之間涂上黃油聚四氟乙烯粉。

③上球鉸安裝。對上球鉸進(jìn)行吊裝，并根據(jù)安裝位置的要求對上球鉸進(jìn)行臨時鎖定。（圖6）

圖6 上球鉸安裝

4.2.2 撐腳和滑道

在上盤下方布設(shè)4 對雙圓柱形撐腳，其中，每對撐腳由兩個直徑80厘米壁厚24 毫米的圓形鋼管焊接組合而成，同時，將添加有膨脹劑的C55 混凝土灌注在撐腳內(nèi)部。（圖7）

圖7 撐腳外觀圖

在進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工時，為了確保轉(zhuǎn)體橋梁保持平穩(wěn)，必須確保撐腳能夠在滑道內(nèi)暢通滑移。要求滑道表面水平度每3 米范圍內(nèi)小于1 毫米，整體水平度小于5 毫米，滑道板之間13～17 毫米?；牢恢谜{(diào)整完成后將滑道與滑道支架通過相關(guān)安裝輔材進(jìn)行焊接，以固定滑道。滑道調(diào)整結(jié)束后將滑道面板下面的螺母分別與其相接觸的鋼板點(diǎn)焊，防止螺母松動。

4.2.3 稱重與配重

理論上轉(zhuǎn)體系統(tǒng)應(yīng)放置在轉(zhuǎn)體橋梁的形心處，但由于實(shí)際轉(zhuǎn)體系統(tǒng)兩側(cè)的轉(zhuǎn)體梁端的剛度和質(zhì)量并非均質(zhì)，因此，需要在轉(zhuǎn)體施工前對轉(zhuǎn)體橋梁進(jìn)行稱重并重新配重，以確保梁端兩處力矩平衡。

稱重應(yīng)在監(jiān)控單位的指揮下進(jìn)行，稱重完成后應(yīng)立即安裝撐腳下鋼楔。本項(xiàng)目的稱重試驗(yàn)分為橫向和縱向稱重試驗(yàn)，其中，橫向和縱向稱重分別同時采用兩臺400 噸的千斤頂，其布置形式如圖8 所示。

稱重完成后，應(yīng)根據(jù)稱重結(jié)果及橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行合理配重。理論上轉(zhuǎn)體系統(tǒng)應(yīng)放置在轉(zhuǎn)體橋梁的形心處，但由于實(shí)際轉(zhuǎn)體系統(tǒng)兩側(cè)的轉(zhuǎn)體梁端的剛度和質(zhì)量并非均質(zhì)，因此，需要在轉(zhuǎn)體施工前對轉(zhuǎn)體橋梁進(jìn)行稱重并重新配重，以確保梁端兩處力矩平衡。結(jié)合本項(xiàng)目橋梁的實(shí)際特點(diǎn)，選擇梁體平衡配重方案，按監(jiān)控要求在預(yù)定位置用吊機(jī)吊裝混凝土塊進(jìn)行配重。采用預(yù)埋“馬鐙筋”固定配重塊的方式進(jìn)行配重，“馬鐙筋”采用HPB300Φ20 圓鋼，高出混凝土面15 厘米，橫橋向間距1 米，混凝土塊尺寸1×1×2 米，按照設(shè)計(jì)配重60 噸預(yù)埋固定配重塊預(yù)埋件。配重塊底部采用2 厘米+1 厘米厚的兩塊鋼板墊平。

在完成對轉(zhuǎn)體橋梁的配重工作后，還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)配重的準(zhǔn)確性，也就是進(jìn)行復(fù)稱環(huán)節(jié)，如果復(fù)稱環(huán)節(jié)不滿足結(jié)構(gòu)重心的要求，那么需要重新進(jìn)行配重直至最后確保梁體平衡，沒有偏心情況的出現(xiàn)。

4.2.4 轉(zhuǎn)體監(jiān)測

為保障橋梁的安全、順利進(jìn)行，及時地為指揮者決策提供數(shù)據(jù)支撐，在橋梁轉(zhuǎn)動過程中需實(shí)時監(jiān)測以下內(nèi)容：

①橋梁梁端豎向位移的實(shí)時監(jiān)測及限值預(yù)警；

②橋梁梁端運(yùn)動軌跡與計(jì)算軌跡的對比偏差；

③橋梁轉(zhuǎn)動角速度和線速度的實(shí)時監(jiān)測及相關(guān)限值預(yù)警；

④轉(zhuǎn)體角度、轉(zhuǎn)體弧長的實(shí)時監(jiān)測；

⑤轉(zhuǎn)體過程中風(fēng)速風(fēng)向信息的實(shí)時獲取。

利用帶電動馬達(dá)的全自動測量全站儀，實(shí)時測量轉(zhuǎn)體過程中梁端測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測信息化系統(tǒng)自動分析處理，得到轉(zhuǎn)動過程中橋梁相關(guān)轉(zhuǎn)動控制參數(shù)及橋梁姿態(tài)變化。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)體施工是本項(xiàng)目橋梁上跨既有鐵路施工過程中的關(guān)鍵步驟，具有轉(zhuǎn)體過程復(fù)雜，技術(shù)難度大，要求精度高等特點(diǎn)。雖然目前橋梁的轉(zhuǎn)體技術(shù)的基礎(chǔ)理論較為成熟，并且該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目中廣泛運(yùn)用，但必須根據(jù)橋梁自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及考慮橋梁所處環(huán)境的限制性因素，針對性地制定轉(zhuǎn)體施工方案，減少因轉(zhuǎn)體施工對橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)產(chǎn)生的影響，從而確保施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。