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        跨武廣高鐵特大橋連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

        2013-11-16 11:54:40
        交通運(yùn)輸研究 2013年2期
        關(guān)鍵詞:測量施工

        文 妮

        (武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北 武漢 430205)

        1 工程概況

        跨武廣客運(yùn)專線特大橋位于咸寧市橫溝橋鎮(zhèn),是武漢至咸寧城際鐵路的重點(diǎn)工程。該橋采用(48m+80m+48m)連續(xù)梁,梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu),三向預(yù)應(yīng)力體系;中支點(diǎn)處梁高6.23m,邊跨7.6m直線段梁高為3.83m,梁底下緣按二次拋物線變化(立面布置如圖1所示)。

        為減少橋梁上部結(jié)構(gòu)施工對鐵路行車安全的影響,該橋采用平衡轉(zhuǎn)體施工,即先在武廣高鐵線路外側(cè)平行于線路位置懸灌澆筑梁體,達(dá)到強(qiáng)度后水平轉(zhuǎn)動梁體,使主梁就位,然后調(diào)整梁體線形,封固球鉸轉(zhuǎn)動體系的上、下盤,最后澆筑合龍段,使全橋貫通。

        2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)

        轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤、球鉸、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成(如圖2所示)。

        圖1 全橋立面圖

        圖2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)構(gòu)成圖

        下轉(zhuǎn)盤為支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ),轉(zhuǎn)體完成后,與上轉(zhuǎn)盤共同形成基礎(chǔ);下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的下球鉸、撐腳的環(huán)形滑道及轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等。球鉸是平轉(zhuǎn)法施工中轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的核心,是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),制作及安裝精度要求很高。上轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)體的重要結(jié)構(gòu),在整個(gè)轉(zhuǎn)體過程中形成多向、立體的受力狀態(tài)。轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)由連續(xù)千斤頂、泵站、主控臺、助推千斤頂、反力支座和牽引索等構(gòu)成。

        3 轉(zhuǎn)體設(shè)備

        完成轉(zhuǎn)體施工的設(shè)備主要有連續(xù)頂推千斤頂、液壓泵站和主控臺。

        連續(xù)頂推千斤頂按水平、平行、對稱原則布置于轉(zhuǎn)盤兩側(cè)。千斤頂?shù)闹行木€必須與上轉(zhuǎn)盤外圓相切,中心線高度與上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋鋼絞線的中心線水平,同時(shí)要求兩千斤頂?shù)缴限D(zhuǎn)盤的距離相等;千斤頂放置于配套的反力架上,反力架通過電焊或高強(qiáng)螺栓與反力支座固定,反力支座與反力架提供連續(xù)千斤頂牽引反力;主控臺置于視線開闊、能清楚觀察現(xiàn)場整體情況的位置,轉(zhuǎn)體設(shè)備布置圖如圖3所示。

        圖3 轉(zhuǎn)體施工設(shè)備布置示意圖

        4 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)牽引力計(jì)算

        4.1 力矩計(jì)算

        根據(jù)規(guī)范可知,轉(zhuǎn)體牽引力T=2FfR/3D,轉(zhuǎn)動力矩M=TD=2fGR/3,由此計(jì)算可得:

        4.2 牽引力計(jì)算

        啟動與轉(zhuǎn)動均由兩臺200t連續(xù)千斤頂和兩臺100t頂推共同作用。啟動與轉(zhuǎn)動過程中,動摩擦力矩由兩臺200t連續(xù)千斤頂提供,靜摩擦力矩與動摩擦力矩間差值全部由2臺100t頂推千斤頂提供則100t千斤頂頂推力,則有:

        由上述計(jì)算可知,采用該方式可滿足轉(zhuǎn)體需求。

        5 轉(zhuǎn)體實(shí)施

        5.1 試轉(zhuǎn)體

        通過試轉(zhuǎn)體可以檢驗(yàn)轉(zhuǎn)體方案的實(shí)用性、可靠性,同時(shí)可以取得經(jīng)驗(yàn)并找到差距,以便進(jìn)一步改進(jìn)預(yù)定的轉(zhuǎn)體方案。試轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)做好兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)的測試工作:一是每分鐘轉(zhuǎn)動主橋的角度及懸臂端所轉(zhuǎn)動的水平弦線距離;二是每點(diǎn)動一次懸臂端所轉(zhuǎn)動水平弦線距離的數(shù)據(jù)。

        5.1.1 試轉(zhuǎn)方案

        試轉(zhuǎn)體于正式轉(zhuǎn)體前一天夜間天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行,轉(zhuǎn)體角度3°,牽引索行程20.9cm,梁端線位移2m。試轉(zhuǎn)體千斤頂牽引速度0.12m/min,計(jì)算試轉(zhuǎn)體時(shí)間20.9/12=1.7min,轉(zhuǎn)體時(shí)間不考慮慣性制動距制動時(shí)間。試轉(zhuǎn)體到位后不回轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)體前通過插入在下轉(zhuǎn)盤預(yù)留反力孔內(nèi)的鋼棒來架設(shè)限位梁,從而抵住轉(zhuǎn)動時(shí)的撐腿,限制其超轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)體到位后,穩(wěn)住撐腳,觀測梁體兩端是否平衡,并通過增加或減少砂袋來調(diào)整梁體平衡,最后穩(wěn)定撐腳,重新打入鋼楔塊,保持梁體穩(wěn)定。

        5.1.2 脫架并形成轉(zhuǎn)動體系

        上部構(gòu)造箱梁砼懸臂澆筑完畢,強(qiáng)度和齡期均達(dá)到,縱向預(yù)應(yīng)力已經(jīng)張拉完成,至此便具備了轉(zhuǎn)動體系脫架的條件。脫架并形成轉(zhuǎn)動體系后,轉(zhuǎn)動體系的重量全部支承在下球鉸上安裝的四氟乙烯片上。脫架后全面檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵受力部位是否有裂縫及異常情況。

        5.1.3 稱重

        在脫架過程中為了判斷轉(zhuǎn)動體系脫架前后實(shí)際的重心偏離情況,在承臺四角設(shè)置觀測標(biāo)志。如果脫架后,上盤四周標(biāo)高均勻下沉,則可以初步判斷重心狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求基本吻合;若出現(xiàn)重心偏移,應(yīng)通過配重進(jìn)行調(diào)整,以滿足平衡轉(zhuǎn)動條件。

        5.1.4 試轉(zhuǎn)體施工

        試轉(zhuǎn)體前安裝好鋼絞線、千斤頂,在反力孔內(nèi)插入鋼棒,安裝2套助推反力梁,準(zhǔn)備好千斤頂及限位型鋼。安裝助推裝置前,應(yīng)將環(huán)形滑道表面雜物清理干凈,并用抹布擦除干凈,無銹跡無污染。檢查滑道與撐腳間隙并清除中間雜物,撐腳走板與滑道間填塞四氟黃油粉,塞滿為止。

        5.2 正式轉(zhuǎn)體

        根據(jù)試轉(zhuǎn)體的成果指導(dǎo)轉(zhuǎn)體,轉(zhuǎn)到預(yù)定位置停止?fàn)恳?。轉(zhuǎn)動時(shí)觀察上承臺標(biāo)尺讀數(shù)值并結(jié)合測量人員測量的數(shù)據(jù),用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉(zhuǎn)動單元就位,中線偏差不大于2cm。轉(zhuǎn)動單元就位后,利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉(zhuǎn)盤固定,防止風(fēng)或其他因素引起轉(zhuǎn)動體發(fā)生位移。

        5.2.1 安裝限位裝置

        借助反力孔對轉(zhuǎn)體進(jìn)行限位,在反力孔內(nèi)插入鋼棒,架設(shè)限位梁。限位梁與撐腳接觸位置大于設(shè)計(jì)角度1°,并保證有一定的調(diào)節(jié)余地,限位梁對稱布置(如圖4所示)。

        圖4 轉(zhuǎn)體限位圖

        5.2.2 解除臨時(shí)約束

        利用氣焊割開撐腳走板與滑道焊接位置鋼板,解除零時(shí)約束,并清理干凈滑道。

        5.2.3 轉(zhuǎn)動

        根據(jù)試轉(zhuǎn)體的成果指導(dǎo)轉(zhuǎn)體,轉(zhuǎn)到預(yù)定位置停止?fàn)恳^D(zhuǎn)動時(shí)觀察上承臺標(biāo)尺讀數(shù)值并結(jié)合測量人員測量的數(shù)據(jù),用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉(zhuǎn)動單元就位,中線偏差不大于2cm。轉(zhuǎn)動單元就位后,利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉(zhuǎn)盤固定,防止風(fēng)或其他因素引起轉(zhuǎn)動體發(fā)生位移。

        根據(jù)試轉(zhuǎn)前確定的啟動牽引力TO,千斤頂分級加載,首先加載到對應(yīng)牽引力100kN等級,然后加載到對應(yīng)牽引力300kN等級,最后加載到啟動牽引力TO。轉(zhuǎn)動時(shí)參考上承臺標(biāo)尺讀數(shù)以及測量人員測量的數(shù)據(jù),調(diào)整千斤頂速度。

        在橋面中心軸線合龍前1.5m,橋面監(jiān)控人員開始每10cm給主控臺報(bào)告一次監(jiān)測數(shù)據(jù);在20cm內(nèi),每1cm報(bào)一次;即將到位時(shí)準(zhǔn)確對梁的中軸線進(jìn)行貫通測量,確保準(zhǔn)確到位。

        5.2.4 精調(diào)

        精調(diào)可以保證轉(zhuǎn)體后橋體符合設(shè)計(jì)要求。在下承臺頂面于縱橫橋向位置分別安放4臺6000kN千斤頂,對橋體的縱橫向高程進(jìn)行調(diào)整。

        整個(gè)精調(diào)過程中,利用電子水準(zhǔn)儀對縱橫橋向高程進(jìn)行準(zhǔn)確測量;利用全站儀對橋梁軸線進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。在梁頂高程、縱軸線符合設(shè)計(jì)要求后,在鋼撐腳下均楔入4個(gè)小鋼楔子,完成T構(gòu)精調(diào)。

        精調(diào)過程中應(yīng)控制頂升力不超過設(shè)計(jì)限值,并在千斤頂頂面和上承臺底面之間設(shè)置鋼板以擴(kuò)散局部應(yīng)力。

        5.2.5 封鉸與鎖定

        精調(diào)結(jié)束后,將鋼撐腳與滑道焊接,對轉(zhuǎn)動單元進(jìn)行鎖定;然后清洗滑道上的潤滑劑、清理底盤上表面臟物,焊接上下承臺間的預(yù)埋鋼筋、鋼件、綁扎鋼筋,立模澆筑C50微膨脹混凝土封鉸,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),使承臺形成整體。

        6 安全措施

        6.1 平衡措施

        平衡措施包括以下兩個(gè)方面:

        a)在墩兩側(cè)準(zhǔn)備若干1t、0.5t砂袋,用于調(diào)整梁體平衡;

        b)為防止梁體轉(zhuǎn)動時(shí)失衡,在滑道外側(cè)T構(gòu)縱橫軸線方向設(shè)置4臺6000kN的備用千斤頂,用于及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)體的運(yùn)行狀態(tài)。

        6.2 監(jiān)控措施

        監(jiān)控措施包括以下幾個(gè)方面:

        a)脫架前在上轉(zhuǎn)盤縱橫軸線位置設(shè)置高程觀測點(diǎn),用于監(jiān)測梁體重心偏移;

        b)轉(zhuǎn)體前在梁面兩端經(jīng)過測量放樣安放小棱鏡,用于全站儀控制梁體軸線;小棱鏡與預(yù)埋鋼筋綁扎牢固,并保證水平;

        c)精調(diào)時(shí)在墩頂梁面正中心安放水準(zhǔn)儀,并在梁面兩端分別設(shè)置兩個(gè)塔尺,塔尺與防撞墻鋼筋綁扎牢固,并保證豎直;

        d)在上轉(zhuǎn)盤邊緣布置轉(zhuǎn)動標(biāo)尺,通過下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的指針來判定轉(zhuǎn)體時(shí)的轉(zhuǎn)動角度。

        7 結(jié)語

        該橋采用轉(zhuǎn)體法施工技術(shù),在最大程度上減少了橋梁施工對武廣客運(yùn)專線的影響,在保證施工質(zhì)量的同時(shí),沒有出現(xiàn)任何安全事故。同時(shí),轉(zhuǎn)體施工技術(shù)在該橋的成功應(yīng)用,為大跨度變截面連續(xù)梁橋跨越既有線施工積累了大量成功經(jīng)驗(yàn),也再次說明,轉(zhuǎn)體施工技術(shù)成熟,可操可控,和其他施工方法相比較具有明顯的優(yōu)勢,值得進(jìn)一步研究和推廣。

        [1]胡娟.客運(yùn)專線大跨度拱橋轉(zhuǎn)體施工方案研究[J].鐵道建筑,2010,(8):39-42.

        [2]余常俊,劉建明,張翔,等.連續(xù)梁轉(zhuǎn)體后中跨合龍段移動支架設(shè)計(jì)與施工[J].鐵道建筑,2010,(5):16-18.

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