高 峰

(中鐵十九局集團有限公司 北京 100176)

1 工程概況

新建京雄城際鐵路固安特大橋跨廊涿高速采用(72 ＋128 ＋72)m 下滑道墩頂轉體預應力混凝土連續(xù)梁，主跨與廊涿高速公路K44 ＋254 相交成45°19′夾角。 橋梁采用樁基礎，圓端形實體橋墩，變截面單箱單室連續(xù)箱梁結構。 連續(xù)梁在廊涿高速公路兩側旁位支架現(xiàn)澆，橋梁轉體長度為135.85 m，轉角39.5°，轉體重量約為8 177.6 t，在27＃和28＃主墩墩頂與梁底之間設置轉體結構體系，在26＃和29＃邊墩側設置牽引下滑道系統(tǒng)，主墩施工完成后搭設梁體支架，對稱澆筑梁體混凝土，待梁體邊跨合龍后，拆除模板及支架，利用下滑道牽引體系牽引邊跨主梁繞橋梁墩頂球鉸轉動至設計梁位，見圖1。

圖1 連續(xù)梁轉體前梁位示意

2 下滑道墩頂轉體原理

下滑道墩頂轉體由兩大體系構成：其一是橋梁墩頂球鉸和下滑道牽引系統(tǒng)構成的轉體支撐體系；其二是下滑道牽引體系牽引邊跨主梁繞橋梁墩頂球鉸轉動至設計梁位的轉動體系。

3 轉體體系

3.1 球鉸結構體系施工

球鉸結構設置在27＃、28＃主墩頂部，由上下球鉸、銷軸、預埋板、襯板等組成，見圖2。

圖2 球鉸結構體系圖

3.1.1 下球鉸安裝

球鉸的定位安裝，首先安裝下球鉸的墩頂預埋板，即墩身第一次混凝土澆筑完成后，在其頂面安放4 個型鋼預埋件，在型鋼預埋件上安放調平千斤頂，再吊裝墩頂預埋板，通過調整千斤頂高度，來調平墩頂預埋板，使其頂面任兩點誤差不大于1 mm，墩頂預埋板中心誤差：順橋向±1 mm，橫橋向±1.5 mm，最后將定位型鋼、調整千斤頂和墩頂預埋板焊接牢固，并進行墩帽混凝土澆筑。

下球鉸與墩頂預埋板的現(xiàn)場組裝，主要是利用墩頂預埋板的錨固套筒與下球鉸用螺栓進行栓接。

3.1.2 轉動銷軸及上球鉸安裝

下球鉸安裝完成后，將轉動銷軸φ450 mm、長66 cm 銷軸吊入下球鉸中。 將下球鉸頂面及安放滑動片的嵌槽內清理干凈。 在相應的嵌槽內嵌入φ6 cm 的聚四氟乙烯滑動薄片，使其頂面位置處于同一球心的球面上，誤差不大于1 mm。 安裝完成并檢查合格后，在下球鉸球面上的滑動薄片間均勻涂刷黃油聚四氟乙烯粉，涂刷的黃油聚四氟乙烯粉需將滑動薄片之間的空間充滿，且略高于滑動薄片頂面少許，保證滑動薄片頂層必須涂滿黃油聚四氟乙烯粉。整個安裝過程中應注意保持球面清潔，涂刷完黃油聚四氟乙烯粉后，為防止球鉸內進入雜物，應立即進行上球鉸安裝[1-4]。

上球鉸下凸面與下球鉸上凹面對準安裝完成后，在上球鉸頂面安放襯板，并用螺栓連接上球鉸與梁底預埋板。 上球鉸安裝完成后試轉3 ～5 圈，試轉的作用其一為保證球鉸安裝位置正確，能順利轉動；其二為擠出多余的黃油，使上下球鉸面之間的黃油均勻密實無氣泡。 上下球鉸精準定位并完成臨時鎖定，擦去外側多余的黃油后用膠帶對其進行密封纏繞，從而防止雜物、砂塵進入球鉸摩擦面。

3.2 下滑道及牽引系統(tǒng)結構

下滑道牽引系統(tǒng)設置在邊支點處，由滑道基礎、滑道、梁體支架(滑動體)、導向裝置、連續(xù)牽引千斤頂、千斤頂反力座等組成，見圖3。

圖3 下滑道牽引系統(tǒng)

在距梁端支承中心線3.828 m 處設置2 根φ1 600鋼管混凝土立柱作為梁端邊跨支架，并與墩頂球鉸共同支撐整個梁體(三點支撐)，每根立柱采用32根φ32 精軋螺紋鋼上端與梁體錨固、下端與鋼管混凝土柱錨固。 鋼管混凝土立柱間使用 40c 工字鋼進行橫向連接，通過牽引鋼絞線對鋼管混凝土立柱進行連續(xù)拽拉，從而完成對橋梁整個上部結構的轉動。 為確保轉體過程中牽引鋼絞線沿圓弧切線受力，沿滑道內側設置8 根φ400 鋼管混凝土立柱＋工字鋼斜撐作為鋼絞線的導向裝置(見圖3)，在牽引側設置反力座并安裝連續(xù)牽引千斤頂，實現(xiàn)連續(xù)牽引鋼管立柱進行轉體施工。 下滑道牽引正面圖見圖4，下滑道牽引側面圖見圖5。

圖4 下滑道牽引正面圖

3.3 下滑道及牽引系統(tǒng)施工

3.3.1 下滑道基礎及滑道梁施工

在26＃、29＃邊墩側施工滑道梁CFG 樁基礎，CFG 樁呈扇形布設3 排，樁徑0.5 m，樁長17 m，間距1.5 m。 CFG 樁基礎完成后，在基礎上設置滑道梁，滑道梁為鋼筋混凝土，分兩次澆筑，底層鋼筋及豎向鋼筋綁扎完成、滑道支架預埋件安設完成后，澆筑第一次滑道梁C30 混凝土，澆筑高度1.0 m。 當混凝土強度達到75%后，吊裝滑道支架和滑道面預埋鋼板，并精確定位，依靠固定在支架上的調整螺桿調整滑道面預埋鋼板頂面高程，高差控制在1 mm以內，調整好后將滑道支架與滑道預埋鋼板焊接牢固，澆筑第二次滑道梁混凝土，通過滑道預埋鋼板φ15 cm 圓孔加強混凝土振搗，確?；李A埋鋼板下混凝土振搗密實。

3.3.2 梁體支架(滑動體)施工

清理滑道預埋鋼板表面，涂抹黃油，沿滑道預埋板上布設厚1 cm 聚四氟乙烯板、3 cm 厚走板。在走板上分別焊接連接2 根φ1.6 m、壁厚2 cm、間距5.4 m 的鋼管混凝土立柱，鋼管混凝土立柱上端采用32 根φ32 精軋螺紋鋼與梁體進行錨固，梁體錨固處使用φ16 鋼筋網(wǎng)片進行局部加強。 立柱間采用40c 工字鋼進行橫向連接，在滑動側距滑道梁面1.5 m 的鋼管立柱上安裝寬30 cm 厚1 cm的鋼帶，鋼帶兩端部間焊接鋼絞線工作錨的承力架，通過牽引鋼絞線對鋼管混凝土立柱的進行連續(xù)拽拉，從而完成對橋梁整個上部結構的轉動。

圖5 下滑道牽引 側面圖

4 轉體系統(tǒng)拽拉力及設備確定

轉體結構的拽拉力計算及設備配置：梁體轉體過程中，需克服墩頂球鉸及邊墩側滑道梁摩阻力，即拽拉力由此兩部分組成。

4.1 球鉸摩阻力計算

摩擦力計算公式：F ＝W·μ

其中單個轉體總重量W 為81 776 kN；啟動時靜摩擦系數(shù)按μ靜＝0.1；轉動過程中的動摩擦系數(shù)按μ動＝0.06[5-6]。

計算結果：靜摩擦力F ＝W·μ靜＝8 177.6 kN；動摩擦力F ＝W·μ動＝4 906.56 kN。

4.2 球鉸轉體牽引力計算

牽引力計算公式：T ＝2/3 ×(R·W·μ)/D

其中球鉸平面半徑R 為1.4 m；轉體總重量W 為81 776 kN；滑道梁中心至球鉸中心距離D 為68.2 m，球鉸摩擦系數(shù)μ靜＝0.1；μ動＝0.06[7-9]。

計算結果：啟動時所需最大牽引力T1＝2/3 ×(R·W·μ靜)/D ＝112 kN；轉動過程中所需牽引力T′1＝2/3 ×(R·W·μ動)/D ＝67.2 kN。

4.3 鋼管立柱在滑道梁上摩阻力計算

摩擦力計算公式：T ＝F·μ

轉體過程中，鋼管立柱支點反力F ＝梁體不平衡重5 181.5 kN ＋鋼管混凝土重2 474 kN ＝7 655.5 kN；μ 為滑道梁摩擦系數(shù)，μ靜＝0.1，μ動＝0.06。

計算結果：啟動時所需最大摩阻力T2＝F·μ靜＝765.5 kN；轉動過程中所需最大頂推力T′2＝F·μ動＝459.33 kN。

4.4 轉體拽拉力及牽引設備

啟動時所需最大拽拉力：T1＋T2＝877.5 kN；轉動過程中所需最大拽拉力：T′1＋T′2＝526.53 kN。 根據(jù)計算結果選用150 t 連續(xù)牽引千斤頂、9 根鋼絞線組成的牽引動力設備鋼管混凝土柱(梁體支架)進行拽拉。

5 轉體施工

5.1 轉體準備

試轉體前，安裝好鋼絞線、連續(xù)千斤頂?shù)?，并認真檢查球鉸能否正常運轉，測試并收集摩擦系數(shù)，為后續(xù)正式轉體提供依據(jù)，啟動動力系統(tǒng)設備，并使其在“自動”狀態(tài)下運行，將環(huán)形滑道清理干凈，滑道走板前端涂抹黃油。

5.2 試轉體

試轉體的目的，一是檢驗橋梁轉體實施方案是否可行；二是檢驗整個轉體系統(tǒng)操作協(xié)調順暢；三是通過試轉體獲得操作經(jīng)驗并優(yōu)化實施方案；四是檢驗現(xiàn)場具體實施人員應急反應能力并熟悉崗位職責；五是檢驗牽引系統(tǒng)停止加載時轉體最大的滑動距離和測量點動所對應懸臂端水平轉動弧線長度，為后續(xù)正式轉體精確定位提供依據(jù)[10-11]。

(1)轉體施工前一個月向廊涿高速交警、高速路政提報施工方案及施工計劃申請表，確定交通導行方案。

(2)將鋼絞線順著牽引方向沿導向裝置穿入連續(xù)牽引千斤頂，調整鋼絞線位置保證均勻受力，采用2 MPa 的油壓對整體鋼絞線束進行預緊，使得牽引同一束的各根鋼絞線保證持力一致，并調試好牽引動力設備。

(3)采用對講機對現(xiàn)場進行統(tǒng)一指揮。 起轉前，牽引力宜略小于設計轉動牽引力，并分級、逐步、緩慢增加，使結構平穩(wěn)起轉，轉動前后實時觀測轉體結構狀態(tài)，確保啟動時結構安全。

(4)試轉過程中，應做好轉體結構平衡性、關鍵受力部位受力監(jiān)控等的檢查[12]，并對轉體關鍵部位的應力、變形、滑板接觸情況、轉動拽拉力等實時進行監(jiān)測，收集試轉各項參數(shù)，根據(jù)各項參數(shù)得出的結果與理論值比較，修正轉體參數(shù)。

(5)在試轉體完成后，將現(xiàn)場設施進行覆蓋保護，然后切斷電源，并設置專人看護。

5.3 正式轉體

(1)轉體前全部工作部署準備就緒，現(xiàn)場操作人員完全到位，天氣符合轉體施工要求。 轉體過程中要與既有線相關部門保持密切聯(lián)系。

(2)根據(jù)試轉體的成果(含拽拉力降為動摩阻力以下即停)，轉體到位前，宜逐步減小拽拉力，使轉動體減速，到達限位時即停。

(3)轉體就位后，梁體頂升及姿態(tài)調整前，把滑動體(鋼管混凝土柱)固定在滑道上，保證梁體穩(wěn)定。

6 結束語

該轉體連續(xù)梁在轉體結構施工中該技術所需要的牽引力最小，且具有牽引控制易、轉體精度高、施工成本低、施工速度快、安全風險低、交叉干擾少等優(yōu)點，通過本工程的技術攻關，總結了成套標準體系，為同類工程提供了技術指導。