孫竹君

摘? 要：基于當(dāng)前跨鐵路既有線立交橋的建設(shè)規(guī)模及設(shè)計(jì)需求不斷增長的背景下，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)具備的交通網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行和轉(zhuǎn)體施工同時(shí)并行、互不干擾的優(yōu)勢，使其在當(dāng)前市政道路跨線施工領(lǐng)域取得長足的發(fā)展與應(yīng)用，本文主要圍繞津石高速公路跨京九鐵路立交橋項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的施工工序及工藝、系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)特點(diǎn)、影響因素等內(nèi)容進(jìn)行分析和闡述，希望為后續(xù)施工企業(yè)進(jìn)行跨線轉(zhuǎn)體施工操作提供必要的技術(shù)支撐和參考。

關(guān)鍵詞：跨鐵路既有線;橋梁轉(zhuǎn)體施工;T構(gòu);球鉸精度;參數(shù)控制

一、工程項(xiàng)目實(shí)例分析

本文在研究中所篩選的工程實(shí)例是津石高速公路上跨京九鐵路立交橋工程，采用主橋橋面整體式布置、引橋橋面和結(jié)構(gòu)均分幅布置的形式，橋梁全長490米，全寬33.5米，單幅橋梁全寬16.512米，主橋跨度是2×65米連續(xù)T構(gòu)布置，采用了大節(jié)段現(xiàn)澆、轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體重量1.45萬噸。轉(zhuǎn)體主橋采用了預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)體剛構(gòu)，工程施工要求的控制精度高，技術(shù)難度較大;同時(shí)，鐵路附近需搭設(shè)現(xiàn)澆梁臨時(shí)支架，臨時(shí)支架的穩(wěn)定性及鐵路行車的安全性也是施工過程控制的重點(diǎn)。

二、轉(zhuǎn)體施工的工序及工藝

本工程轉(zhuǎn)體施工技術(shù)采用了群樁式基礎(chǔ)，下部中墩采用墩梁固結(jié)。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)是由下轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體支座、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)四個(gè)部分組成，轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)所采用的轉(zhuǎn)動(dòng)體系是由環(huán)道與中心支承相結(jié)合而成。轉(zhuǎn)體上部采用單箱三室斜腹板箱形截面結(jié)構(gòu)，整體箱室分為A0、A1、A2、A3及后澆段等部分，包括墩柱均采用大體積混凝土進(jìn)行澆筑。

三、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的基本構(gòu)成

從結(jié)構(gòu)規(guī)劃角度而言，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要包括墩柱、上下球鉸、四氟乙烯板、撐腳、滑道，其中最重要的就是球鉸和撐腳。而在轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，需要借助牽引系統(tǒng)的牽引力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)所需驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)。牽引系統(tǒng)及轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)二者相互依存。

1、球鉸

球鉸是整個(gè)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的骨架，對(duì)轉(zhuǎn)體過程起到支撐和保障作用，因此要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)球鉸的基本原理、功能和質(zhì)量等進(jìn)行綜合評(píng)估與篩選。

2、撐腳

作為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)的支點(diǎn)，撐腳是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)成部分，在篩選時(shí)要高度重視撐腳是否堅(jiān)固耐用。由于施工時(shí)一般將撐腳和混凝土結(jié)構(gòu)澆筑在一起，因此務(wù)必確保撐腳部分的混凝土澆筑按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)規(guī)范撐腳的鋼筋綁扎操作。在設(shè)計(jì)階段可通過混凝土養(yǎng)護(hù)以及預(yù)壓試塊等方式對(duì)撐腳位置預(yù)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的張拉時(shí)間進(jìn)行評(píng)估。

3、牽引動(dòng)力

為確保在轉(zhuǎn)體過程中提供足夠的牽引力，牽引動(dòng)力系統(tǒng)是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的核心。牽引系統(tǒng)一般通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)字化操控，借助信息技術(shù)的應(yīng)用來完成對(duì)液壓表及運(yùn)轉(zhuǎn)速度等參數(shù)的綜合控制，為實(shí)現(xiàn)兩幅同步轉(zhuǎn)體的運(yùn)行目標(biāo)提供保證。

四、轉(zhuǎn)體施工過程原理

轉(zhuǎn)體箱梁的重量通過墩柱傳遞至上球鉸，上球鉸通過球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺(tái)。撐腳和滑道之間以及上下球鉸之間的動(dòng)摩擦力矩主要由牽引反力座、轉(zhuǎn)體連續(xù)作用千斤頂、牽引索來承擔(dān);而上下球鉸之間以及撐腳和滑道之間的動(dòng)、靜摩擦力矩之差主要由助推反力座、助推千斤頂來承擔(dān)。待箱梁主體施工完畢以后，脫空砂箱將梁體的全部重量轉(zhuǎn)移于球鉸，然后進(jìn)行稱重和配重，利用埋設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)的牽引索、轉(zhuǎn)體連續(xù)作用千斤頂，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的摩擦力矩，使橋體轉(zhuǎn)動(dòng)到位。

五、基于工程實(shí)例的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)特點(diǎn)分析

1、轉(zhuǎn)體重量

經(jīng)過數(shù)十年的積累與發(fā)展，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的施工工藝愈發(fā)成熟，轉(zhuǎn)體橋梁的總重量也取得巨大的增長。1980年修建的魯班水庫大橋轉(zhuǎn)體重量僅50噸;經(jīng)過30余年的發(fā)展，2014年修建的武漢姑嫂樹大橋重量達(dá)1.75萬噸;僅僅一年后的2015年，鄒城市三十米橋上跨鐵路立交橋轉(zhuǎn)體重量達(dá)到了當(dāng)時(shí)世界之最的2.24萬噸;2016年的菏澤丹陽橋和唐山市跨津山鐵路立交橋分別達(dá)到了2.48萬噸和3.3萬噸，屢次刷新橋梁轉(zhuǎn)體重量的世界紀(jì)錄。本項(xiàng)目工程實(shí)例重點(diǎn)橋梁轉(zhuǎn)體重量也達(dá)到了1.45萬噸，雖未達(dá)到刷新記錄的水平，但也同樣為我國轉(zhuǎn)體橋梁建設(shè)施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

2、轉(zhuǎn)體梁懸臂長度

對(duì)于本工程懸臂長度65米的跨京九鐵路轉(zhuǎn)體立交橋，當(dāng)承臺(tái)位置處僅變化1毫米時(shí)，最大懸臂端的位移量就達(dá)到近20毫米。因此，對(duì)于橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)過程中及轉(zhuǎn)體完成后的線形調(diào)整，精準(zhǔn)控制最大懸臂端的標(biāo)高和梁體兩端的彎矩平衡至關(guān)重要，唯有不斷提高橋梁的抗傾覆能力，才能確保轉(zhuǎn)體后的順利合攏。

3、轉(zhuǎn)體橋梁橋面寬度

我國原有道路交通上的橋梁多為雙向四車道，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前擁堵路況所需的路幅寬度，因此現(xiàn)在修建的橋梁多為雙向六車道。對(duì)于橋面較寬的轉(zhuǎn)體橋梁，若混凝土澆注時(shí)分布不均勻，可能會(huì)產(chǎn)生橫向不平衡力矩，從而使球鉸側(cè)轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)體梁受扭，造成橋梁的受力分析愈發(fā)復(fù)雜。本工程實(shí)例中轉(zhuǎn)體橋的寬度為21.3m，轉(zhuǎn)體時(shí)應(yīng)特別注意橫向和縱向的重心控制，確保橋梁轉(zhuǎn)體時(shí)的穩(wěn)定與安全。

4、轉(zhuǎn)體過程中的風(fēng)荷載影響

轉(zhuǎn)體橋梁在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)體過程影響很大。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)給出的轉(zhuǎn)體時(shí)間十分有限，轉(zhuǎn)體當(dāng)天是否有大風(fēng)將決定是否能夠按時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)體，特別是對(duì)于受風(fēng)面積較大的大懸臂寬幅轉(zhuǎn)體橋梁，受到的風(fēng)荷載相對(duì)更大;同時(shí)當(dāng)風(fēng)頻與轉(zhuǎn)體橋的自然頻率接近時(shí)，轉(zhuǎn)體橋在風(fēng)荷激勵(lì)下的響應(yīng)也很大。因此，當(dāng)橋梁施工地點(diǎn)位于多風(fēng)地區(qū)時(shí)，必須分析風(fēng)荷載對(duì)轉(zhuǎn)體橋梁穩(wěn)定性的影響，并確定轉(zhuǎn)體時(shí)的安全臨界風(fēng)速。

5、合攏前后的受力區(qū)別

合攏前，處于靜定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)體橋是由球鉸提供抗傾覆力矩來保持平衡，橋梁懸臂最大端受力為零，主梁根部截面處受力最大。當(dāng)轉(zhuǎn)體到合攏位置時(shí)，整個(gè)橋梁由靜定結(jié)構(gòu)變?yōu)槌o定結(jié)構(gòu)，主梁的應(yīng)力重新分布，無論是設(shè)計(jì)還是施工上都不可忽視，務(wù)必使橋梁結(jié)構(gòu)的形變和內(nèi)力處于可控范圍內(nèi)。

六、影響轉(zhuǎn)體精度控制的主要因素

理論方面主要由以下三個(gè)因素影響T構(gòu)橋梁能否精確完成轉(zhuǎn)體：一是轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中滑道和球鉸的安裝精度，二是試轉(zhuǎn)過程中對(duì)試轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的匯總分析，三是正式轉(zhuǎn)體階段中的過程動(dòng)態(tài)測點(diǎn)控制。

1、球鉸的安裝精度控制

球鉸包括上球鉸和下球鉸，球鉸安裝的精度和質(zhì)量直接決定了轉(zhuǎn)體成敗。其中，安裝上球鉸要注意球鉸放置時(shí)需保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致;安裝下球鉸則主要利用預(yù)埋的定位鋼骨架來安裝固定。安裝過程中應(yīng)盡量確保球鉸面不變形，保證球鉸面的光潔度及橢圓度;同時(shí)應(yīng)務(wù)必確保球鉸范圍內(nèi)的混凝土振搗密實(shí)，防止混凝土漿等雜物進(jìn)入球鉸摩擦部位。

2、橋梁試轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)體時(shí)的重要參數(shù)控制

轉(zhuǎn)體施工的重要控制參數(shù)包括每分鐘轉(zhuǎn)速、點(diǎn)動(dòng)位移、慣性位移和轉(zhuǎn)動(dòng)油壓，以上參數(shù)均用于反映轉(zhuǎn)體過程中梁體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，施工現(xiàn)場務(wù)必委托具備相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，利用數(shù)控方法對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行全過程監(jiān)控。

七、總結(jié)

綜上所述，本文通過對(duì)跨京九鐵路轉(zhuǎn)體大橋工程實(shí)例的施工工藝及工序分析，闡明了轉(zhuǎn)體施工技術(shù)在跨鐵路既有線T構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)與施工過程中的重難點(diǎn)，論證了跨線轉(zhuǎn)體施工技術(shù)即能滿足工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模要求，也能最大限度節(jié)省土地資源，同時(shí)降低對(duì)正常鐵路線路的影響，具有廣闊的發(fā)展前景。今后也需進(jìn)一步論述該技術(shù)在實(shí)際施工組織中的總體部署、設(shè)備構(gòu)成、安全質(zhì)量保障措施等關(guān)鍵要素，為跨線橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

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