湘潭铁路桥转体施工技术及不平衡称重试验

唐志奇

（中铁二十五局集团公司第三工程公司，湖南 长沙 410075）

湘潭铁路桥转体施工技术及不平衡称重试验

唐志奇

（中铁二十五局集团公司第三工程公司，湖南 长沙 410075）

本文以长株潭城际铁路湘潭特大桥（75.5+125+75.5）m预应力混凝土连续梁的转体施工为工程背景，讲述了连续梁转体过程中的关键技术、技术方法、施工措施和称重试验等。工程实践表明，该桥转体施工效果良好，成桥线形符合设计要求，可为国内同类工程提供参考。

曲线连续梁；称重试验；转体施工；控制技术

1 工程概况

新建长株潭城际铁路CZTZH-Ⅲ标湘潭特大桥214#～217#墩跨越湘潭东车站，采用转体法施工。主桥上部为（75.5+125+75.5）m预应力混凝土曲线连续梁，曲率半径1200m，为避免因曲线梁横向偏心导致转体过大的不平衡力矩，球铰及下承台需考虑横桥向偏心，215#、216#墩分别为33.4cm、31.5cm。转体结构长123m，215#墩设计转动重量90630kN，转动角度为逆时针36°，216#墩设计转动重量96200kN，转动角度逆时针26°。梁体平面位置如图1所示。

图1 转体梁平面位置图

2 转体施工难点分析

（1）滑道安装、下转盘上下球铰，需严格控制测量精度；（2）曲线梁梁体较窄，转体结构长，转动过程中必须保证内外侧梁体平衡；（3）为保证转体桥按设计位置就位，测量效率和精度需严格把关。（4）本工程主墩临近既有线施工，主跨部分为临近既有铁路悬臂挂篮施工，挂篮施工完毕后进行梁部转体施工，工序紧凑，技术含量高，运输影响大，施工组织安排要求严谨详实。

3 转体施工技术

3.1 转体重心偏移

如图2所示，曲线连续梁横桥向重心偏向曲线内侧，为避免偏心导致转体过大的不平衡弯矩，球铰及下承台需考虑横桥向偏心。

图2 转体结构横向偏心分析

3.2 转体结构施工技术

转体施工主要是转体系统的施工。转体系统又由牵引系统、撑脚、滑道、上下球铰、上盘、下承台组成。由牵引系统通过液压千斤顶提供动力，使上下球铰产生相对转动，撑脚和滑道控制平衡，防止倾覆，从而使梁体旋转合拢。

工作程序：下球铰的精确安装→下盘的承台施工→上球铰的精确安装→上转盘的施工→主墩的施工→悬臂挂篮的施工→箱粱支架的拆除→释放上下盘锁定→进行平衡配重→试转→正式转体→转体的准确就位→封固上、下盘球铰转动体系→合拢中跨→拆除临时支承→现浇边跨合龙段→顶、底板通长束预应力施工[1-2]。

4 称重试验技术

4.1 转动体平衡状态分析

当T构砂箱拆除后，整个梁体的平衡状态可能出现下列两种形式:

（1）转动体球铰的摩阻力矩MZ大于转动体不平衡力矩MG

（2）转动体球铰的摩阻力矩Mz小于转动体不平衡力矩MG

4.2 转动体球铰静摩擦系数及偏心距

根据工程实践及研究成果，用四氟乙烯片并且填充了黄油的球铰静摩阻系数和转体偏心距可采用下列公式计算：

式中，N为转体重量；R为下转盘球铰中心转盘的球面半径。

4.3 测点的布置

在两幅梁的上承台下面纵向布置4台千斤顶和在撑脚处布置位移传感器，实施两幅梁的不平衡力矩的测试。

4.4 称重试验结果分析

我单位于2015年6月23号对215#进行了纵向、横向平衡称重试验。纵向称重首先在边跨侧实施顶力P1，P-Δ曲线在大于4065.3kN时发生突变，所以P1=4065.3kN，然后在跨中侧实施顶力P2，同理得P2=6097.6kN。根据相关公式得出：不平衡力矩MG=6096.9kN·m，摩阻力矩MZ=30488.7kN·m, 偏心距e=0.067m,静摩阻系数μ=0.056。横向称重首先在曲线外侧实施顶力P1，然后在曲线内侧实施顶力P2，由P-Δ曲线的变化情况得到P1=3666.8kN、P2=5658.0kN。根据相关公式得出：不平衡力矩MG=4416.4kN·m，摩阻力矩MZ=27641.9kN·m, 偏心距e=0.048m,静摩阻系数μ=0.051。

我单位于2015年6月24号对216#进行了纵向、横向平衡称重试验。纵向称重首先在边跨侧实施顶力P1，然后在跨中侧实施顶力P2，由PΔ曲线的变化情况得到P1=6097.6kN、P2=7253.3kN。根据相关公式得出：不平衡力矩MG=3467.1kN·m，摩阻力矩MZ=40052.7kN·m, 偏心距e=0.036m,静摩阻系数μ=0.07。横向称重首先在曲线外侧实施顶力P1，然后在曲线内侧实施顶力P2，由P-Δ曲线的变化情况得到P1=5218.4kN、P2=6854.8kN。根据相关公式得出：不平衡力矩MG=3007.7kN·m，摩阻力矩MZ=35961.6kN·m, 偏心距e=0.031m,静摩阻系数μ=0.063。

4.5 配重方案

由于摩阻力矩远大于不平衡力矩，所以本次试验215#、216#墩的配重方案均采用平衡配重方案进行配重。由称重结果，215#墩纵向不平衡弯矩MG=6096.9kN·m，中跨偏重。考虑到中跨侧在称重试验前已将挂篮拆除，用重约60t配重块在悬臂端部进行平衡，因此可将悬臂端配重块卸载一部分进行平衡配重。悬臂端力臂长约60m，因此悬臂端卸载重量为6096.9/10/60=10.2t,重心位置在曲线内侧横向距离梁体中心线2.5m处。由称重结果，215#墩横向不平衡弯矩MG=4416.4kN·m，曲线内侧偏重。因此将配重块布置在215#墩支点位置曲线外侧，配重块重心位置距梁体中心线4m。因此215#墩横向配重重量为4416.4/10/（4+0.334）=102t，由于215#墩纵向配重10.2t重心位置在曲线外侧横向距离梁体中心线2.5m处，所以215#墩横向配重重量102-10.2×2.5/4=95.6t。配重方案如图3、图4所示。

图3 215#墩纵向配重示意平面图

图4 215#墩横向配重示意平面图

由称重结果，216#墩纵向不平衡弯矩MG=3467.1kN·m，中跨偏重。考虑216#配重时配重块运到悬臂端较困难，考虑在边跨6、7块位置进行纵向配重，悬臂端力臂长约20m，因此边跨6、7块配重量为3467.1/10/20=17.3t，配重块重心位置在曲线外侧横向距离梁体中心线4m。由称重结果，216#墩横向不平衡弯矩MG=3007.7kN·m，曲线内侧偏重。因此将配重块布置在216#墩支点位置曲线外侧，配重块重心位置距梁体中心线4m。因此216#墩横向配重重量为3007.7/10/（4+0.315）=69.7t，由于216#墩纵向配重17.3t重心位置在曲线外侧横向距离梁体中心线4m处，所以216#墩横向重重量为69.7-17.3=52.4t。配重方案如图5、图6所示。

图5 216#墩纵向配重示意平面图

图6 216#墩横向配重示意平面图

5 转体梁试转

在正式转体的前两天，需要对转体进行试转，检查一遍牵引动力系统是否存在问题。下面两个重要数据的测试工作在试转时应做好：（1）每分钟转速，即每分钟悬臂端转动的水平弧度距离及主桥的转动角度，转体速度必须控制在设计的要求范围之内。（2）控制采取点动方式操作，悬臂端所转动水平弧线距离在每点动一次的数据测量组应进行测量，为精确定位提供操作依据。在试转的过程中，应检查转体结构关键受力部位是否产生裂纹，有无故障，是否平衡稳定。若发现异常情况，试转则应停止，找到原因和采取相关措施调整后才能继续试转。2015年7月7日试转过程中发现216#墩转速缓慢，原因可能就是由于油泵供油速度过慢。为了满足封锁要求，根据多年的工程经验，现216#采用一个油泵控制连续千斤顶两个顶，增加一个油泵用并联连接方式，两个千斤顶控制两个油泵，加快供油速度，增快转速。

6 转体梁正式转体

连续千斤顶逐级加载，每次1吨直至转动开始，如果开始转动则连续千斤顶进入自动连续工作状态。转体过程尽量一次到位，在接近到位1m左右的时候采用点动操作方式，点动时间由试转时确定。（1）对试转的各项数据进行分析，得出控制转体的相关数据。（2）转体旋转前人员分工要明确，根据各个施工环节、关键部位对现场相关人员做好周密分工，分工协作，各司其职，由现场的总指挥来统一安排。（3） 结构物、气象的条件、要点的审批、液压的控制系统等需满足转体要求并全部都要就绪好，转体人员收到指挥长的转体指示后，立即启动动力系统设备，并要让其在“自动”状态下进行运作。（4）设备运行时，各岗位人员应时刻注意监控和观察动力系统设备的运行状态和桥面转体情况，必须高度集中注意力，每当左右幅梁每转过5度，向指挥长进行汇报一次。（5）转体结构快要到达设计位置100cm时系统马上“暂停”。动力系统改由“手动”状态下改为点动操作。每一次点动操作后，测量人员应报轴线走行现状的数据一次，这样反复的循环，直到结构的轴线精确就位。

7 结束语

新建长株潭城际铁路CZTZH-Ⅲ标转体桥跨越湘潭东车站于2015年7月7日试转成功，2015年7月9日正式转体完成。在试转及转体过程中，对球铰受力进行监控，整个过程受力正常。实际检测静滑动摩擦系数0.05～0.06，动滑动摩擦系数0.02～0.03，与设计相符；梁体转动就位后，主跨轴线误差7mm，边跨轴线误差5mm，高程误差11mm，达到合拢的误差要求。通过长株潭城际铁路曲线连续梁转体施工技术的实践为今后类似转体桥的转体施工积累经验和数据。

[1]杨明亮.武黄城际铁路大跨度曲线T构上跨京广铁路施工技术[J].铁道建设技术,2013（7）：1-3.

[2]宝成德.桥梁转体施工工艺的研究与应用[J].辽宁交通科技,2003(6):15-16.

The construction technology of Xiangtan railway bridge and the swivel unbalanced weighing test

TANG Zhi-qi

(China Railway twenty-five Bureau Group Third Engineering Company, Changsha Hunan 410075)

This paper to Changzhutan Intercity Railway Xiangtan bridge 75.5+125+75.5 m prestressed concrete continuous beam rotation construction as the engineering background, tells the story of the continuous rotating beam in the process of the key technology, technology and methods, construction measures and weighing test. Engineering practice shows that, the bridge rotation construction effect is good, bridge line meets the design requirements, for the similar engineering.

Continuous curve beam; Weighing test; Swivel construction; Control technology

TU74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.05.005

1672–7304(2016)05–0010–03

（责任编辑：张时玮）

唐志奇（1971-），男，湖南湘潭人，工程师，研究方向：铁路工程技术管理。