徐浩然

(中鐵十一局集團第二工程有限公司 湖北十堰 442013)

1 工程背景

某工程主線高架跨鐵路主橋采用(95 ＋105)m連續(xù)鋼箱梁，橋面總寬51 m，分幅布置，靠近主墩側(cè)梁高6.5 m，端部梁高3.0 m；下部結(jié)構(gòu)采用門式框架墩，群樁基礎(chǔ)，主墩頂設(shè)長10 m，寬4 m 的矩形實體截面預(yù)應(yīng)力橫梁，作為轉(zhuǎn)體施工平臺。 轉(zhuǎn)體范圍存在不可拆遷建筑物影響，轉(zhuǎn)體梁段短臂側(cè)長度43.8 m，長臂側(cè)長度91.4 m，不能實施常規(guī)轉(zhuǎn)體[1-5]。

為解決以上難題，基于中間滑道和撐腳的思想，提出基于輔助軌道的多支點轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[6-8]。將中間滑道和撐腳向外擴展成軌道式的臨時支撐，與上部梁段形成多支點轉(zhuǎn)體體系，減少不平衡配重，提高轉(zhuǎn)體梁段在轉(zhuǎn)體過程中的穩(wěn)定性和安全性[9-10]。

2 系統(tǒng)組成

基于上述轉(zhuǎn)體體系，轉(zhuǎn)體梁段的動力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)等均與常規(guī)轉(zhuǎn)體橋有所不同[11-12]。

2.1 動力系統(tǒng)

主要包含兩套回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，每套由一個臺車架、減速機架、減速機和導(dǎo)向輪等組成，采用齒輪齒條驅(qū)動，用臺車架將輔助支撐、滾輪小車、齒輪連接成一個整體。 動力系統(tǒng)輔助支撐與轉(zhuǎn)體梁底部剛性連接，齒條固定在小車滾動的平臺上，通過齒輪齒條咬合轉(zhuǎn)動帶動梁體轉(zhuǎn)體(見圖1)。

圖1 轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)

2.2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)

主要由墩頂中心球鉸、輔助支撐軌道梁(下部結(jié)構(gòu)、軌道系統(tǒng)、滾輪小車、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng))和前支撐組成依靠輔助支撐上的動力系統(tǒng)帶動橋梁轉(zhuǎn)動至設(shè)計位置。 為確保滾輪小車不駛出滑動平臺齒條上，應(yīng)在齒條的起止端設(shè)置防撞裝置，限制滾輪小車運行到終點后繼續(xù)走動。

2.3 平衡系統(tǒng)

在雙幅橋間設(shè)置連接橫梁，球鉸設(shè)置于橫梁下部，橫梁將雙幅橋連接成整體以實現(xiàn)雙幅橋單支點轉(zhuǎn)體。 因雙幅橋面較寬，橫梁承受的應(yīng)力較大，不利于轉(zhuǎn)體過程中的穩(wěn)定，在球鉸正上方梁面設(shè)置臨時塔柱及拉索，拉索一端固定在塔柱頂部，一端與橫梁端部固定，由塔柱與拉索分擔(dān)部分箱梁的不平衡自重(見圖2)。

圖2 轉(zhuǎn)體梁段

3 構(gòu)件組成

基于輔助軌道多支點轉(zhuǎn)體橋技術(shù)的構(gòu)件安裝，主要包括軌道梁、球鉸、臨時塔索、前支點及其動力系統(tǒng)。

3.1 軌道梁安裝

軌道梁主要由滑動平臺、鋼管立柱、承臺(擴大基礎(chǔ))、鉆孔樁基礎(chǔ)(高壓旋噴樁基礎(chǔ))組成。 滑動平臺采用鋼板焊接而成的小型鋼箱梁，為了消除轉(zhuǎn)動過程中支承系統(tǒng)的變形，正式轉(zhuǎn)體前需對支承系統(tǒng)按1.2 倍荷載進行預(yù)壓，以消除非彈性變形。 滑動平臺箱梁在工廠制造，汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場，采用汽車吊裝、焊接成整體。

3.2 球鉸安裝

用吊車將拼裝好的球鉸吊至安裝位置，使用倒鏈、撬棍等工具調(diào)節(jié)球鉸中心位置，使中心位置與理論位置偏差不大于2 mm，使用千斤頂調(diào)節(jié)球鉸上支座板的水平度，使水平度不大于2 mm。 因球鉸與鋼箱梁底采用栓接，并且梁底螺栓孔已在廠內(nèi)預(yù)制，為保證轉(zhuǎn)體角度，球鉸安裝時其縱向軸線需要與鋼箱梁預(yù)拼軸線重合。 球鉸中心及水平度調(diào)節(jié)完成后，在球鉸下支座板底面塞入墊塊與墊片固定球鉸，墊塊間采用點焊臨時固定后拆除千斤頂。

3.3 臨時塔索安裝

采用汽車吊安裝位于球鉸上方梁面的主塔，采用熱鍍鋅平行鋼絲拉索，斜拉索一端錨固在鋼塔立柱上，另一端通過異形錨頭配合錨栓與橋面板預(yù)留吊耳相連，在塔端張拉。

3.4 前支點動力系統(tǒng)安裝

安裝軌道系統(tǒng)，按照編號順序?qū)⒌谝还?jié)軌道系統(tǒng)吊裝在軌道梁上，使用調(diào)平螺母調(diào)整第一節(jié)軌道系統(tǒng)的標高與水平度，使用倒鏈調(diào)整第一節(jié)軌道系統(tǒng)的中心位置，調(diào)整到位后使用同樣的方法安裝后續(xù)軌道系統(tǒng)，兩節(jié)軌道系統(tǒng)搭接部位使用齒條檢測樣板檢測。 軌道安裝完成后使用全站儀復(fù)測軌道系統(tǒng)標高及中心位置，無誤后將軌道系統(tǒng)與軌道梁固結(jié)。 軌道系統(tǒng)全部固結(jié)完成后將每兩個齒條之間的間隙使用墊片塞滿。 軌道系統(tǒng)安裝精度應(yīng)滿足下列要求：齒條水平度不大于2 mm，與理論標高高度差不大于2 mm；軌道系統(tǒng)中心到球鉸中心的偏差在±5 mm 以內(nèi)；整體焊接完成后，小車走行平面度小于1.0 mm/m，整體在±20 mm 以內(nèi)。

安裝滾輪小車，在軌道系統(tǒng)底板上表面做標記，畫出滾輪小車的安裝位置，將滾輪小車吊裝在軌道系統(tǒng)底板上，放在指定位置。 吊裝驅(qū)動系統(tǒng)，將其安裝在軌道與滾輪小車上，并在齒條與臺車架之間安裝墊塊，用以防止驅(qū)動系統(tǒng)的傾覆。 安裝撐腳，拆除安裝驅(qū)動系統(tǒng)時使用的墊塊。

根據(jù)要求在合適的位置處安裝電氣控制柜。測量小車的中心進行定位，單獨接線，將每組小車運行至定位點。 兩組小車一起接線，進行輔助支撐系統(tǒng)的調(diào)試，主要調(diào)試內(nèi)容包括小車是否同向行走、速度是否可調(diào)、行走一圈小車是否存在卡滯現(xiàn)象。 調(diào)試完成后將小車重新移動至設(shè)計位置。

3.5 前支點安裝

前支點連接驅(qū)動系統(tǒng)與鋼箱梁底，底部與驅(qū)動系統(tǒng)臺車架焊接，頂部與鋼箱梁底栓接，鋼管內(nèi)灌C50膨脹混凝土。 前支撐應(yīng)在梁體增加配重后，拆除主要梁端支架前安裝，安裝前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實測高度制作，梁底螺栓孔提前在廠內(nèi)開孔(見圖3)。

圖3 前支點安裝

4 轉(zhuǎn)體

4.1 檢查

靜置過程中技術(shù)人員和質(zhì)檢人員應(yīng)對鋼箱梁現(xiàn)場焊縫、前支撐、滾動小車、球鉸、減速機架、齒輪、齒條關(guān)鍵部件進行檢查，排除開裂、卡位等現(xiàn)象。 監(jiān)控單位對預(yù)埋的應(yīng)力元件進行測試并做好記錄，若有異常及時調(diào)試或更換。

4.2 試轉(zhuǎn)

試轉(zhuǎn)時，應(yīng)測試驅(qū)動電機每分鐘的轉(zhuǎn)速與梁段轉(zhuǎn)動角度的對應(yīng)關(guān)系，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速將梁段轉(zhuǎn)體速度控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。 同時，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)是否平衡穩(wěn)定，關(guān)鍵受力部位是否有過大變形、開裂及其他異常情況。 如有異常情況，則應(yīng)停止試轉(zhuǎn)，查明原因并采取相應(yīng)措施整改后，方可繼續(xù)試轉(zhuǎn)。

4.3 正式轉(zhuǎn)體

選擇風(fēng)速小于5 級，無雨的時段實施轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體前拆除梁底支架，對整個轉(zhuǎn)體體系進行檢測，布置監(jiān)控點及應(yīng)力測試裝置。 注意事項：

(1)轉(zhuǎn)體時應(yīng)安排專人觀測滾動小車的運行狀態(tài)和走行速度，在轉(zhuǎn)臺上做好刻度標記，若發(fā)現(xiàn)指針每分鐘走行速度超過規(guī)定速度(按比例推斷出轉(zhuǎn)體線速度超標)，及時降速。

(2)實時監(jiān)測橋面兩端中心軸線的弧線距離，當橋面兩端中心軸線位于合龍前1 m 內(nèi)時，按轉(zhuǎn)體試驗提供的點動數(shù)據(jù)操作。 當由于轉(zhuǎn)動慣性或測量誤差，在復(fù)測發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過轉(zhuǎn)時，可將電機反轉(zhuǎn)，直至橋梁旋轉(zhuǎn)至設(shè)計位置。

(3)實時監(jiān)測轉(zhuǎn)體梁段的撓度、應(yīng)力，將實測值與理論值進行對比，當實測撓度或應(yīng)力與理論值偏差超過10%時立即暫停轉(zhuǎn)體，查找原因、排除隱患后方可繼續(xù)。

5 梁體應(yīng)力和變形分析

橋梁在轉(zhuǎn)動過程中對前支點截面處的應(yīng)力和橋梁的撓度進行監(jiān)測，將實測值與理論值進行對比(見圖4 ～圖6)，當實測值與計算值的偏差超過10%時暫停轉(zhuǎn)體，查找原因，排除隱患后方可繼續(xù)轉(zhuǎn)體。應(yīng)力測點沿梁體橫截面對稱軸對稱布置，1 ～4 號測定布置在截面頂面，5 ～8 號測點布置在截面底面。

圖4 頂面測點應(yīng)力值

圖5 底面測點應(yīng)力值

圖6 橋梁轉(zhuǎn)體撓度值

由圖4、圖5 可知，前支點截面處應(yīng)力在橫截面上大致均勻分布，腹板處應(yīng)力較大，翼緣處應(yīng)力較小，應(yīng)力值72.36 ～126.65 MPa，均小于相應(yīng)的計算值，最大偏差為7.39%。

由圖6 可知，轉(zhuǎn)體梁段懸臂端撓度值隨著懸臂長度的增大而增大，實測值與計算值均接近，最大值為12.76 cm，略大于計算值10.80 cm；總體上，實測值與計算值的偏差隨著懸臂長度的增大而增大，最大偏差出現(xiàn)在長臂端部，因此，轉(zhuǎn)體前應(yīng)注意控制前支點豎向位移對橋梁撓度影響，應(yīng)增加支點底部地基承載力，有必要時，可以通過調(diào)整拉索的張拉力減小梁體端部撓度。

6 結(jié)論

本文在梁底長臂端設(shè)置帶有齒輪輔助支撐的環(huán)形滑道，在梁面設(shè)置索塔及臨時拉索，形成的基于輔助軌道的多支點轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)能解決轉(zhuǎn)體橋兩端長度和自重差異大，難以采取常規(guī)配重平衡的問題。 實施結(jié)果表明，轉(zhuǎn)體梁段前支點截面處應(yīng)力沿橫截面大致均勻分布，腹板處應(yīng)力最大為126.65 MPa，翼緣處應(yīng)力較小；懸臂端最大撓度為12.76 cm，應(yīng)力和撓度均與理論計算值接近。 該類轉(zhuǎn)體方法結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、受力清晰，可為因場地、既有建筑物限制造成的非對稱梁段的轉(zhuǎn)體施工提供參考。