非对称大型T型刚构转体桥双幅同步转体施工控制

丁雪

【摘 要】非对称大型T型刚构转体桥转体过程中对梁端挠度的控制较高，对转体后是否能准确和拢起到关键作用；同时双幅同步转体也是转体过程控制的难点，若两幅转体桥不能同步启动，且在转体就位前，两幅箱梁转动的时间差大于设定时间，两幅箱梁将会发生碰撞，导致整个转体T构倾斜等后果。要求转体过程中同时启动、速度相同级转角相同，且需要有严格的施工控制。

【关键词】非对称；T型刚；施工

随着公路桥梁的发展，桥梁施工方法不断创新，例如预制简支梁法、支架现浇法、悬拼法、悬臂浇筑法、顶推法、缆索吊装法及转体法。转体法的适用虽不是很普遍，但技术现在很成熟。桥梁转体施工主要用于下穿河流、铁路、高速公路等不能做支撑的情况，变换作业平面位置，通过转体施工使桥梁梁体精准合拢。以京原铁路分离式立交桥为工程背景，对转体桥梁精细化施工及全过程控制，确保转体桥梁的施工质量、稳定性及安全性。

1 转体体系安装工艺

本桥采用的是平转法施工的转动体系，转动球铰是整个转体的核心，制作和安装要求精度很高，需要精心制作、精心安装。上下球铰安装要保证球面的光洁及椭圆度，球铰安装顶口务必水平；上下球铰间按设计位置镶嵌四氟板，四氟板间涂抹黄油和四氟粉，上下球铰中线穿定位钢销，精确定位，最后上下球铰吻合面外周用胶带缠绕密实。

1.1 球铰安装

球铰分上、下球铰，球铰间四氟乙烯板、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架。球铰在转体过程中支撑转体重量，是整个平衡转体的支撑中心，是整个平衡转体的转动中心，并且直接影响转体效果，如图1所示。

1.1.1 下球铰安装过程及要求

下球铰安装过程：固定下球铰骨架→吊装下球铰→对中和调平→固定调整螺栓。

下球铰安装要求：对中要求下球铰中心纵横向误差不大于1mm；调平要求球铰周围顶面各点相对误差不大于1mm。

1.1.2 上球铰安装过程及要求

上球铰安装过程：清理干净下球铰表面和安装孔→四氟乙烯片编号，现场对入座→下球铰上涂黄油和四氟乙烯粉→上球铰上涂黄油和四氟乙烯粉→控制球铰安装高程。

上球铰安装要求：四氟乙烯片准确编号；下球铰表面和安装孔内清理干净；四氟乙烯片安装后顶面在同一球面上其误差不大于0.2mm；上下球铰涂刷黄油和四氟乙烯粉均匀且充满滑动片之间的空隙；球铰安装中心顺桥向允许误差±1mm，横桥向允许误差±1.5mm；球铰安装高程顶面任意两点不大于mm。

2 转体受力验算及参数计算

2.1 四氟滑动片应力验算

根据转体重量可知支座反力为51980kN，每个球铰布置324块Φ6cm的聚四氟乙烯片，总面积为9160.9cm2。该聚四氟乙烯片设计抗压强度为100MPa。平均应力=（51980×1000）/（9160.9×100）=56.7MPa<100MPa。

安全系数=100/56.7=1.76，经检算：四氟乙烯片的抗压强度满足转体要求。

2.2 转体结构的索引力及转体时间的初步计算

转体的动力设备为DCL2000型，公称牵引力2000KN，转体总重量约为5198t，转体按拉力计算公式：T=2/3×（R×W×μ）/D，得到启动时所需最大牵引力：T=2/3×（R×W×μ静）/D=50.96t<200t；转动过程中所需牵引力：T=2/3×（R×W×μ动）/D=34.11t<200t，由计算结果可以看出千斤顶动力储备已达到了工程设计要求。

根据施工图纸中要求的平转角速度不大于0.02rad/min，主梁端部水平线速度不大于1.1m/min，可计算出转体所需理论时间最少为：T=33.05×3.14/（180×0.02）=29min，考虑调整时间，总用时约一小时。

2.3 转体的倾覆稳定性

转体前一周与气象部门及时沟通，保证转体不在大风天气下进行，结构的倾覆稳定性安全系数取决于结构自重构成的抗倾覆力矩与风力构成的倾覆力矩二者之比，取大于1.3，自重不平衡按5%计。

稳定系数：[48401.4×3.3-44670.2/2×5%（27.3-3.3）]/[1017.0×（30+3.3）]=3.9>1.3

3 转体施工

转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。

3.1 转体施工准备

1）完成转体附属施工：在转体施工前，完成转体部分桥面附属结构工程，保证转体后不再进行铁路上方的施工作业。

2）清理滑道：在撑脚底与滑道顶的间隙中垫5mm厚四氟乙烯板，并涂抹黄油。

3）箱梁进行不平衡力测试及配重：平衡转体施工必须保证转体上部结构在转动过程中的平稳性，尤其是大型悬臂结构且无斜拉索情况，在理论上，水平转体应该绝对保证转体中支点两端重量的一致，也就是保证其两端达到平衡状态。在实际转体施工中，转体上部悬臂结构绝对平衡会引起梁端转动过程中发生抖动，且幅度较大，这不利于转体的平稳性要求。在实际施工中通过称重和配重使实际重心偏离理论重心5-15厘米，配重后使转体桥前进端有一微小翘起，并使得每个转体的8对撑脚只有两对撑脚与滑道平面发生接触。

4）设备测试：转体前设备经过测试和标定，安装就位后进行空载试运行。根据千斤顶施力值（启动牵引力按静磨擦系数μs=0.1，转动牵引力，按动磨擦系数μd=0.06考虑）反算出各泵站油压值，按此油压值调整好泵站的最大允许油压，空载试运行，并检查设备运行是否正常，并在不同时间段，不同温度下进行设备的空载运行，及流量控制；空载运行正常后再进行下一步工作。

3.2 试转

试转主要是全面检查一遍牵引动力系统及转体体系、位控体系、防倾保险体系等是否状态良好。试转时确定每分钟转速，将转体速度控制在设计要求内；转动控制采取点动方式操作。试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。根据转体前箱梁与既有铁路的距离最近为7.73m，考虑铁路限界2.44m的要求，再保证0.5m的安全距离，确定试转时的横向转动距离为4.79m，转动角度为5.01°。

3.3 正式转体

通过试转得到控制转体的详细数据，在转体结构旋转前要做好周密部署、分工协作、统一安排。液压控制系统、气象条件、结构物等全部就绪，并满足转体要求，转体命令下达后启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。

设备运行过程中，监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况，左右幅梁端开始按5m/转控制；在距终点5m以内，按1m/转控制；在距终点20cm以内，按2cm/转控制。转体结构接近设计位置时，系统“暂停”，为防止结构超转，先借助惯性运行结束后，动力系统改由“手动”状态下改为点动操作。对每点动操作一次进行监控测量，反复循环，直至结构轴线精确就位。整个转体施工过程中，加强对T构两端高程的监测和转盘环道四氟走板的观察。

3.4 同步转体控制措施

双福同步转体同时启动，要求连续千斤顶公称油压相同，转体采用同种型号的两套液压设备，转体时两套设备按控制好的油表压力进行同步操作。

1）采用同步观测

转体前在上转盘最外圆周上均匀布置多个刻度，然后按顺序进行编号，转体过程中随时观测两个转盘的转过刻度，也就是转动速度是否一致，如发现转体不同步现象，调整速度快的千斤顶的油压，降低其工作速度，以保证两幅转体同步进行。

2）在箱梁悬臂端安放轮胎，防止因转体不同步，而造成梁体相撞。

4 体施工中出现特殊情况的处理

4.1 转体施工中出现T构两端不平衡超出设定范围

在施工前的配重时，考虑实际重心与理论重心偏差为5-15cm，在转体过程中，如果发现T构不平衡值超过5-15cm的范围，可根据监控量测组量测结果，经理论推算后，采取现场加沙袋配重法调整T构两端的重量，使实际重心与理论重心控制在设定的5-15cm范围内。

4.2 不能正常起动

根据检算，正常情况下两侧ZLD2000型千斤顶完全可以满足转体正常起动。若由于其他因素影响而导致不能正常起动，可借助已经安装到位的三台助推系统千斤顶均匀加力，使结构转动。但当ZLD牵引系统两台千斤顶、三台助推系统千斤顶均加载时，转动体仍然不转动，此时应检查撑角与环道接触处是否有杂物将其卡住，环道在此处是否形成上坡。此时可利用ZLD千斤顶前、后顶同时起动、手动增加牵引力使转动体转动。

4.3 中途停下后的再次起动

由于特殊情况不得不在中途停止，然后再次重新起动时，为预防助推系统难以找到反力位置，已经预先在环道两侧沿径向预留坑洞，必要时，可插入钢轨，用槽钢作反力横梁即可进行二次起动。

4.4 牵引系统设备发生故障

在转体前对所有牵引设备进行检查校核，确保设备运转正常，同时设备维修人员在转体前要到位，并在转转全过程中盯岗到位，同时在现场要备用一套设备。在转体过程中，由于特殊情况发生故障，维修人员要立即对设备进行维修，如发现短时间内不能修复，要立即通知指挥长进行设备更换，确保转体的顺利进行。

4.5 结构应力应变异常

如监测到结构应力、应变发生异常。立即检查异常部位的构件是否因材质、制作及安装质量、设计缺陷等原因产生异常。同时确认监测结构是否可靠。找出原因后，采取相应的补救措施。

4.6 突然停电

为防止动力线路出现故障造成突然停电，在转体桥附近备用一台120KW的柴油发电机，能为转体桥施工提供充足的电力保障。

4.7 大风等恶劣天气

在转体前一周内要随时了解天气情况，如果转体当天有恶劣天气，须与相关部门协商，在确保安全后，方可转体施工。

5 总结

我国公路、铁路等交通路网事业蓬勃发展，公路、铁路里程逐年增多，尤其是高速公路和高速铁路的大发展时代已经来临，路网交叉不可避免，跨越既有线的桥梁是越来越多，因此转体桥梁工艺就会得到前所未有的广阔发展空间，而且转体技术也会日臻完善，逐渐成熟，为国家、社会创造越来越大的经济效应和社会效益，其发展前景会更加的广泛。

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[责任编辑：杨玉洁]