張美鋒

摘要：新建寶雞市陳倉區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交橋工程采用墩底轉體法施工，為了保證梁體在轉動過程中的平穩(wěn)狀態(tài)，需對T構進行不平衡稱重試驗分析。本文通過工程實例，闡述不平衡稱重試驗方法和應用過程中的技術難題，對墩底轉體梁轉動體不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及轉動球鉸靜摩擦系數(shù)的測試分析和稱配重方法等關鍵技術做了介紹，為類似T構轉體工程提供借鑒，為今后橋梁轉體施工項目提供經(jīng)驗。

關鍵詞：橋梁轉體;轉體球鉸;稱重實驗

中圖分類號：U445.46文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷深入，當前我國城市基礎設施建設如火如荼，工程建設中的跨既有鐵路線、公路線的工況隨處可見，為了消除梁體施工對既有線路運營和行車產(chǎn)生的安全隱患，跨越既有線采用轉體法得到了廣泛應用^[1]。

必須確保梁體輕松、安全和穩(wěn)定的旋轉，使旋轉始終處于穩(wěn)定的旋轉狀態(tài)。系統(tǒng)足夠穩(wěn)定。在旋轉之前，進行重量測試以了解結構的實際偏心狀態(tài)?？紤]到固定和非平行旋轉草圖周期的稱重試驗，根據(jù)實際支撐條件計算相對應的啟動重量計劃，以確保位置動態(tài)安全系統(tǒng)^[2]。

本文以寶雞市陳倉區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交橋轉體工程為實例，簡要地介紹下本橋不平衡稱重實驗的關鍵技術，為今后橋梁轉體施工項目提供經(jīng)驗。

1工程概況

虢磻路上跨隴海立交橋工程位于寶雞市陳倉區(qū)虢磻路，橫跨隴海鐵路，連接南北。

虢磻路立交主線橋梁起點樁號K0+473.000，終點樁號K0+867.550，全長395.55m，其中，跨鐵路主橋采用2×58mT構，平面轉體法施工。

2×58m轉體為變截面混凝土現(xiàn)澆箱梁，采用單箱三室斜腹板箱形截面，轉體主梁（53+53）m，主梁在鐵路北側分節(jié)段現(xiàn)澆，轉體重量約9160t，T構逆時針轉體70.2度至設計位置，然后施工邊跨現(xiàn)澆段。

2 不平衡稱重

2.1 稱重原理

在轉動體系所有約束解除后，測量轉動體系的位移變化情況并觀察撐腳是否落地，初步判斷摩阻力矩與不平衡力矩的關系，再決定頂升方法[4]。梁部施工完成，支架拆除后，進行48小時的全天候觀測。在梁下利用千斤頂進行等力、不等力反頂稱重并觀測變化，根據(jù)觀測數(shù)值進行分析，確定不平衡重調(diào)整值，根據(jù)轉體結構物不平衡力矩，包括球鉸表面摩阻力矩M_z、橋梁自重產(chǎn)生的不平衡力矩M_g。在梁上采用砂袋進行加載配重，使結構重心盡量和轉軸中心重合?？砂凑?em>M_z<M_g和M_z>M_g兩種平衡情況，推導摩阻力矩M_z和不平衡力矩M_g：

1. 當解除所有約束后，撐腳不著地，由此可知摩阻力矩M_z>轉動不平衡力矩M_g：

上式中，P₁、P₂分別為沿縱軸線對稱兩側頂推力大小，P₁為非偏心側頂推力，P₂為偏心側頂推力，L₁、L₂分別為不同頂推力對應的球鉸磨心力臂長度。

（2）當解除所有約束后，撐腳支撐著地，轉動系統(tǒng)發(fā)生轉動，由此可知摩阻力矩M_z<轉動不平衡力矩M_g：

當M_z<M_g時，旋轉體系在落架后旋轉，整個體系略向中心方向傾斜，支撐腳與環(huán)路接觸。此時，系統(tǒng)的均衡狀態(tài)由滾壓電阻力矩、支撐腳對摩擦心的力矩和旋轉體的不均衡力矩共同維持，支撐腳力達到滑降時，必須對腳部施加推動力，可按如下公式計算：

上式中，L為頂推過程固定力臂長度，P₁為球鉸在千斤頂頂推過程中產(chǎn)生微小轉動瞬間的頂力，P₂為球鉸在千斤頂回落過程中產(chǎn)生瞬時轉動的頂力。

根據(jù)大量研究成果及工程實踐證實，在填充黃油后的四氟乙烯片球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可由下列公式計算^[5]：

磨心鉸靜摩擦系數(shù)：

轉動體偏心距：

式中，轉體總重量G為91590KN;球鉸球面半徑R為6.9m。

2.2 稱重方案

對稱于橋梁中心線在橋梁轉動體兩側布置4臺4000KN千斤頂，在稱重試驗時對轉動體進行頂放，以測試試驗過程中臨時支點的反力值。稱重試驗測試儀器布置示意如圖1、圖2所示。

如下圖3、4所示，布置4個豎向百分表于兩側撐腳處位置，列表記錄每級加載時對應的豎向位移。在相鄰位置布置4個水平向百分表記錄每級加載時相應的水平位移，以便綜合判斷球鉸轉動的臨界狀態(tài)，合理確定臨界力值。

3稱重數(shù)據(jù)分析

3.1?約束拆除

在轉動體系所有約束解除后，在最后的4個型鋼切割之前，架設百分表測量位移，測量結果如下表1所示。

由表1可看出，在型鋼約束解除后，非跨線側下降、跨線側上升，且穩(wěn)定后非跨線撐腳未落地，表明橋梁非跨線側偏重，且摩阻力矩Mz>不平衡力矩Mg。因此在加載過程中采用第一種方式進行加載，即先在非跨線側進行頂升，然后在跨線側進行頂升。

3.2 千斤頂頂推

在非跨線側以500KN為起點，按100KN為一個檔均勻加載千斤頂推力，測量數(shù)據(jù)如下表2所示，并按表2繪制折線圖（圖5）。同樣在跨線側以100KN為起點，按100KN為一個檔均勻加載千斤頂推力，測量數(shù)據(jù)如下表3所示，并按表3繪制折線圖（圖6）。

根據(jù)以上圖表可看出：P2（非跨線頂升過程突變值）為2800kN，P1（跨線頂升過程突變值）為400 kN。按以上稱重結果計算出相關結果如表4所示，由該表可知為保證轉體過程中的平穩(wěn)性，可在距離ZX5號墩墩中心45m處（跨線側）配重12.8t。

4 總結

現(xiàn)場試驗過程正常，基本測試出轉體梁各項參數(shù)（具體稱重數(shù)據(jù)結果見表4），通過采集數(shù)據(jù)計算的球鉸摩擦系數(shù)偏小。試驗為后續(xù)主梁順利轉體的實施提供了一定的保證和依據(jù)，寶雞市陳倉區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交工程于2018年5月7日成功轉體。

試驗過程中也存在一些問題，受場地限制，千斤頂加載在球鉸附近實施，影響因數(shù)偏多，準確度相比在懸臂端搭設稱重臺稍差，在以后的試驗中將不斷改進完善。

參考文獻：

候廣偉. 寶雞市上塬路立交橋轉體施工的關鍵技術問題研究[D]. 武漢理工大學， 2017：7.

魯建生， 楊永宏， 劉繼龍. 保阜高速公路跨京廣鐵路轉體橋稱重試驗研究[J]. 鐵道建筑技術， 2009（5）：106-109.

[3] 中鐵第五勘察設計院集團有限公司.寶雞市陳倉區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交橋工程施工圖[Z].北京：中鐵第五勘察設計院集團有限公司，2016.

[4] ?魏峰， 陳強，馬林.北京市五環(huán)路斜拉橋轉動體不平衡重稱重試驗分析[J]. 鐵道建筑， 2005（4）：4-6.

[5] ??張雪松， 王慧東. 西柏坡高速2×67m同步轉體曲線T構稱重試驗研究[J]. 石家莊鐵道大學學報（自然科學版）， 2013， 26（3）：23-26.