鐘銳鋒

摘 要：近年來，隨著我國鐵路、城際軌道及公路交通項目快速建設與發(fā)展，跨越大江大河和其他障礙物越來越多采用橋梁結構形式，特別是以客運專線和高速鐵路為代表的鐵路建設發(fā)展，眾多橋梁工程都需要跨越高速鐵路等構筑物，施工難度大、安全風險高、施工周期長等特點成為大跨度橋梁建設的關鍵環(huán)節(jié)，研究橋梁轉體橋施工技術對我國的鐵路建設特別是橋梁建設有著積極的現(xiàn)實意義。橋梁轉體施工具有結構合理、施工周期短、安全可靠的優(yōu)點。在跨越既有鐵路時，可對既有鐵路運營降低到最小，確保運營安全。文章結合湘桂鐵路擴能改造工程下行聯(lián)絡線跨東外環(huán)特大橋跨越武廣高速鐵路墩頂轉體梁施工實體工程為例，詳細闡述連續(xù)梁跨越客運專線橋施工安全防護及墩頂轉體施工技術，為大跨度橋梁類似工程建設提供借鑒。

關鍵詞：施工防護；高鐵；轉體梁；施工

1 工程背景

湘桂鐵路擴能改造工程下行聯(lián)絡線跨東外環(huán)特大橋在LXDK6+260.293處跨越武廣高鐵，與武廣高鐵線路夾角為26°。采用40+64+40m預應力連續(xù)梁，主梁先采用對稱懸臂澆注法施工，再在墩頂進行轉體。施工前，需在施工區(qū)域和既有武廣高鐵間搭設防護墻，防護墻采用六五式鐵路軍用墩，順武廣高鐵方向長16m，并高出箱梁頂面2m，距武廣高鐵橋邊緣距離為1m。為杜絕武廣高鐵電力線及雷電對施工構成的安全隱患，在正對正饋線位置處3m范圍內(nèi)設置防電板，防電板沿武廣線的長度為17m，高為3m，其中心線距離武廣高鐵軌面高度為7.5m。

2 臨近鐵路防護技術應用

2.1 施工防護措施

連續(xù)梁緊鄰既有武廣高速鐵路，為確保施工期間既有武廣高鐵的運營安全，施工墩身、轉體系統(tǒng)及梁體0#塊、1#塊前應進行臨邊防護，即將既有武廣高鐵正饋線絕緣，并設置防護墻，并將施工區(qū)域和既有武廣高鐵進行物理隔離。

由于防護墻距離武廣高鐵線較近，列車高速通過時，會使其周圍的空氣（流場）受到強烈擾動，尤其是列車的頭部或尾部通過防護墻瞬間，將引起防護墻和防電板的空氣壓力發(fā)生突變，形成一種瞬態(tài)壓力沖擊。為確保施工人員及施工設備安全，需對列車高速通過防護墻時引起的氣動載荷進行研究，分析脈動力作用下防電板的剛度、強度和穩(wěn)定性。

2.2 脈動力作用下防電板的強度分析

2.2.1 防電板及防護墻處的氣動性能分析

武廣線動車組以300km/h高速通過時，防護墻時，防電板所受列車風影響大，因此分析防護墻及防電板所受脈動風壓值及其分布規(guī)律，為考核防電板和防護墻結構強度、穩(wěn)定性提供載荷依據(jù)。根據(jù)空氣動力學理論，采用流場數(shù)值對動車組高速通過防護墻時，防電板周圍的氣動性能進行模擬計算分析，得到防電板所承受的氣動載荷。

2.2.2 試驗計算結果

防電板脈動力計算結果：當動車組車頭通過防護墻時，防電板首先受到一個較大的推力作用，該力方向遠離列車向外，接著受到一個吸力作用，該力方向靠近列車向內(nèi)。當車尾通過時，防電板則首先受到一個較大的吸力作用，然后受到一個推力作用。CRH2動車組350km/h通過時，防電板受到的最大推力為3295N，最大吸力為2855N。

防電板壓力分布計算結果

由表2可知：當CRH2動車組以350km/h速度通過防電板時，防電板外表面（靠近武廣線一側）測點壓力變化峰值最大達301Pa，其相應的內(nèi)表面（遠離武廣線一側）測點壓力變化峰值最大達182Pa，內(nèi)、外表面頂面壓力比為0.605，內(nèi)、外表面壓力差為144Pa；防電板經(jīng)試驗確定其強度為2.5Mpa，滿足高速動車脈動力作用下防護需要。

3 轉體施工技術

3.1 轉體原理

墩頂轉體是在墩頂和連續(xù)梁0#塊之間設置球鉸，梁體重量作用于上球鉸，上球鉸通過球鉸間的聚四氟乙烯滑塊傳遞至下球鉸和球鉸承臺。待箱梁主體施工完成后，解除臨時固結，全部梁體重量作用于球鉸和支撐腿，然后進行配重使梁體基本保持中心承重。再利用埋設在上轉盤的牽引索、連續(xù)千斤頂克服上下球鉸之間及支撐腿和滑道之間的摩擦，使橋梁轉動到設計位置。

轉體結構由鋼球鉸及其支撐腿、上轉盤、下轉盤、轉體牽引系統(tǒng)、助推系統(tǒng)、頂梁系統(tǒng)組成。

3.2 結構原理及轉動參數(shù)

（1）轉動角度：26°（2）梁端轉動弧長：14.06m；（2）轉體重量：1900噸；（3）轉體幾何尺寸：懸臂長度為31m，橋面寬8.5m，0#塊高5.2m；（4）轉盤直徑：5.76m，球鉸直徑；1.48m；（5）懸臂端線速度不大于1m/分，角速度不大于0.032弧度（rad）/分；（6）牽引力：啟動時最大牽引力2*9.7噸，轉動時最大牽引力2*8噸。（7）千斤頂行程1.4m。

3.3 轉體牽引體系

（1）牽引動力系統(tǒng)：每座轉體的牽引動力系統(tǒng)由兩套四臺YCW

250C型千斤頂，兩臺ZB4-500型電動油泵通過高壓油管連接組成。每套千斤頂由兩臺YCW250C型千斤頂串聯(lián)組成。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)4臺千斤頂同步不間斷勻速牽引結構轉體到位，具有連續(xù)轉動和點動功能。連續(xù)轉動用于啟動后正常旋轉過程中，點動功能用于梁體轉動至接近設計位置時精調(diào)就位使用。

（2）牽引索：每個轉盤設置2束牽引索，每束由3根強度

1860Mpa鋼絞線組成。牽引索長度為5m，以確保穿過千斤頂后留有1m的工作長度。預埋的牽引索施工期間一定要注意保護防止電焊燒傷，注意防雨防銹。牽引索經(jīng)過清潔表面的銹蝕、油污后逐根平行穿過YCW250C型千斤頂。先逐根預緊后，再用千斤頂整體頂緊，使同一束鋼絞線受力基本一致。牽引索的另一端為9孔錨板，在上轉盤混凝土澆筑時預埋在上轉盤內(nèi)。

（3）反力架：每個橋墩頂設兩個相同反力架，反力架為I30工字鋼雙拼，反力架在下轉盤施工時預埋在下轉盤混凝土內(nèi)，反力架槽口為10cm寬，位置及高度要準確定位，與牽引力方向一致。

3.4 轉體結構牽引力計算

轉體總重量W=19000kN；球鉸轉動摩擦力矩M=∫μ*σ*dA*r=（2π*μ*σ*R3）/3=2*μ*R*W/3；R-球鉸平面半徑；W-轉體總重量；μ-球鉸摩擦系數(shù)，μ靜=0.1，μ動=0.06；計算結果：啟動時所需要最大牽引力2T=2*97KN；轉動時所需要最大牽引力2T=2*80KN。

3.5 球鉸施工技術

本球鉸的結構為如圖2所示，它由下球鉸、上球鉸、中心銷軸、中心銷軸套筒、鋼墊板、預埋鋼板、上下套筒、上下錨栓組成。

3.5.1 下球鉸安裝（球鉸與橋墩的錨固）

先將下錨栓穿過下球鉸的錨栓孔與下套筒連接在一起，將下套筒的上端插入下球鉸的錨栓孔中并旋緊下錨栓。然后在下球鉸四角用鋼楔塊調(diào)整球鉸水平，并使下球鉸底模高出橋墩頂面約30mm，找正球鉸縱橫中線位置，使之符合設計要求。用無收縮高強度支座灌漿料灌注下套筒預留孔及墩頂與下球鉸之間的空隙。

3.5.2 聚四氟乙烯滑塊與定位軸安裝

將黃油與四氟粉按重量120：1配置好后，放入中心銷軸套筒中，然后將中心銷軸輕放到套筒中，保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致。在下球鉸凹球面上按照編號由內(nèi)到外安裝聚四氟乙烯滑塊?；瑝K安裝完畢后用配置好的黃油四氟粉填滿聚四氟乙烯滑塊之間的間隙并與滑塊面相平。整個安裝過程要保持球面清潔，不要將雜物帶至球面上。

3.5.3 上球鉸安裝

將上球鉸吊起除銹后，涂抹黃油四氟粉，然后將其對準中心銷軸輕落至下球鉸上。使用千斤頂微調(diào)上球鉸位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一致并去除被擠出的多余黃油。然后旋緊上下鉸的連接螺栓，并保持上球鉸水平。

3.5.4 上球鉸與梁體的錨固

上球鉸安裝完成后，用上錨栓將預埋鋼板（已經(jīng)焊接好上套筒）、鋼墊板、與上球鉸連接緊固。然后在預埋鋼板頂面四周向外搭建模板，打好模板后澆筑梁體，注意澆筑過程中上下球鉸之間的連接螺栓不得松開，并保持上下球鉸平面水平，防止梁體發(fā)生轉動。

3.5.5 上下球鉸連接螺栓拆除

在連續(xù)梁各節(jié)段施工完成并達到設計強度后，拆除上下球鉸之間的連接螺栓，以免轉體時約束梁體轉動。

3.5.6 球鉸拆卸

在完成合攏段施工及永久支座底砂漿灌注后，進行轉體球鉸的拆卸。拆卸球鉸時，先拆除與預埋鋼板連接的全部上錨栓，再用千斤頂頂起梁體，高度約為10mm即可，先拆除鋼墊板，落梁，使永久支座受力。然后拆除全部下錨栓，此時上球鉸頂面與梁體之間有大約40mm空隙，使用拉鏈葫蘆將上、下球鉸、中心銷軸同時拖出，并用彩條布包裹好球鉸，裝箱以便下次轉體施工重復利用。

3.5.7 正式轉體

液壓控制系統(tǒng)、要點審批、氣象條件、結構物等全部就緒并滿足轉體要求，各崗位人員到位，轉體人員接到指揮長的轉體命令后，啟動動力系統(tǒng)設備，連續(xù)千斤頂逐級加載，每次1噸直至轉動開始，如果開始轉動則連續(xù)千斤頂進入連續(xù)工作狀態(tài)轉體結構接近設計位置100cm時系統(tǒng)“暫停”。為防止結構超轉，先借助慣性結束后，動力系統(tǒng)改由連續(xù)狀態(tài)下改為點動操作。每點操作一次，測量人員報軸線走行現(xiàn)狀數(shù)據(jù)一次，反復循環(huán)，直至結構軸線精確就位。

3.5.8 頂落梁施工方法

當中跨合攏段達到設計強度后，解除球鉸及支撐腿的臨時鎖定，然后依次在墩頂用千斤頂頂起梁體，擰開球鉸上部與梁體內(nèi)預埋套筒的連接螺栓，抽掉球鉸上部與梁體間的鋼板，拆除球鉸，支座灌漿、落梁，使永久支座受力。準備工作完成后四臺600噸千斤頂并聯(lián)一臺ZB4-500型電動油泵同時頂升。將千斤頂打壓，頂住梁底，觀察百分表讀數(shù)的變化，百分表開始有規(guī)律的轉動，記錄初讀數(shù)。直到全部頂升到位，球鉸可順利取出。整個頂升過程均須對梁體、橋面及附屬設施進行認真觀察，如有異常立即停止頂升。頂升到位后，立刻用CDM高強無收縮支座灌漿料將墊石與支座之間空隙迅速灌滿。支座灌漿料到達強度后拆除千斤頂，使支座永久受力。

4 結束語

橋梁轉體施工其技術、工藝在實際的工程操作中日益成熟。隨著高速鐵路的發(fā)展，新建橋梁跨越既有線時將把對既有線的影響大小作為一個重要因素進行考慮，從實際操作來看轉體橋是對鐵路干擾最小的施工方案，整個施工過程中對既有鐵路正常運行幾乎沒有任何影響。因此轉體橋方案今后可作為跨既有線施工的優(yōu)選方案。其施工工藝減小了對既有營運線的影響，為橋梁工程的建造提供了安全保障。

參考文獻

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