桥梁平衡转体称重配重施工技术研究

胡涔阳

摘 要 本文以南京市麒麟科创园快速交通一号线上跨仙宁、宁芜铁路立交工程铁路主跨140m转体施工中的称重和配重实践过程进行阐述分析，转体前根据梁体结构和施工因素造成的不平衡力矩进行理论分析，确定称重及配重目的、称重原理及实施方案，最后对现场试验采集数据进行分析处理，根据数据处理结果指导现场进行精确配重，为平衡转体提供技术支持。

关键词 不平衡力矩;偏心距;摩擦系数;称重;配重

引言

桥梁转体施工如何有效地减小上下球铰之间的摩阻力、转体偏心和提高梁体抗倾覆能力，是确保转体安全顺利完成的关键因素，其中球铰之间的摩阻力与球铰的摩擦系有关，球铰摩擦系数因实际施工水平和施工条件的不同，会造成球铰的摩擦系数不同，需通过现场试验确定;其次转体偏心和实际转体球铰中心与设计球铰转体中心能否高度重合有关系，偏心距和转体转动中心可以经过配重来实现，这些参数都需通过称重和配重试验最终确定，所以称重配重在转体施工中是不可或缺的组成部分。

1工程概况

南京市麒麟科创园快速交通工程一号线上跨仙宁、宁芜铁路立交工程在23#墩～24#墩之间以（70+70）T构槽型梁转体跨越既有宁芜铁路及仙宁铁路，桥梁转体完成后与线路相交里程为：宁芜线里程为K8+570，仙宁铁路线路里程为下行K298+100，交角57°。转体前T构槽型梁在23#墩宁芜铁路的西侧平行于宁芜铁路采用满堂支架法施工至140m长，再顺时针平转57°至设计线路方向在22#墩与24#墩与既有箱梁合拢，转体重量12000t。

图1 转体主跨平面位置示意图

2转体称重配重试验施工

2.1 称重配重目的

转体称重是为了测定转体施工的摩阻系数、不平衡力矩和转体偏心距，通过合理配重有利于不平衡力矩和偏心距的调整，确保转体过程中梁体不发生突变造成梁体倾覆，本工程转体梁悬臂长度为69.9m，转体长度越大，梁体在转体过程中球铰发生微小的转动也能导致悬臂端产生较大的竖向变形，所以合理的配重可确保转体力矩的平衡和梁体转体到位后的线型，减少转体过程中标高突变，确保转体跨越既有线施工安全[1]。

2.2 称重施工原理

（1） 不平衡力矩测试原理。当梁体支架脱架完成、上下转盘之间的沙箱和撑脚下的临时支撑物拆除后，梁体平衡表现为以下两种典型形式：①当转体球铰摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG时，梁体不会发生转动，即梁体支架拆除后，梁体在没有外部条件影响下的不平衡力矩作用下不能发生转动。该种情形下需分别在纵向方向两侧设置千斤顶对梁体施加向上的荷载，使T梁沿梁轴线的竖平面内方向进行顺向或逆向的细微转动，读取转动过程中的荷载和位移读数。

假设梁体落架后梁体转动重心偏向北侧，先在下转盘南侧使用千斤顶对上转盘实施向上荷载P1（见图2-1）。当荷载P1逐级加载达到使球铰发生微小转动的瞬间，有：

②当转体球铰摩阻力矩MZ<不平衡力矩MG时，梁体会朝向偏心的一侧进行转动，直至上转盘的撑脚与滑道接触参与梁体平衡工作，这种情形下梁体由球铰摩阻力矩、不平衡力矩和撑脚对球心的支撑力的力矩保持平衡。架设梁体重心偏向北侧，此种情况下，只能在下转盘的北侧使用千斤顶对上转盘施加向上的荷载P2（见图2-3）。当荷载P2（由撑脚离地的瞬间算起）逐级加载使球铰发生微小转动的瞬间，根据力矩平衡有：

转体球铰静摩擦系数确定是根据转动体球铰在沿梁轴线的竖平面内发生順向或逆向细微转动确定的，摩阻力矩为摩擦面每个微面积上的摩擦力对过球铰中心竖转法线的力矩之和（见图2-5，根据研究成果及工程实践，使用四氟乙烯片并填充黄油的球铰静摩阻系数和偏心距可用下列各式为：

2.3 称重试验施力设备及测点布置

本工程转体梁在落架完成后，撑脚未接触滑道且北侧撑脚与滑道距离较小，南侧撑脚与滑道距离较大，根据不平衡力矩实验原理属于摩阻力矩MZ>不平衡力矩MG的情况，并初步判断梁体的偏心距向北，称重试验先在下转盘南侧用千斤顶对上转盘逐级施加向上的荷载，梁体发生细微转动，开始采集对应的荷载值和位移数值，然后在北侧施加荷载，再次采集相应的荷载值和位移数值。

在距转体中心线5m处设置2台6000kN的千斤顶，每台千斤顶需要的荷载：5742.72/（2×5）=574.27kN。分别对上转盘施加荷载，在上转盘底设置位移百分表，用以测试球铰转动过程中的细微变形量。

2.4 称重试验结果

（1） 南侧称重试验结果。

将准备好的千斤顶分别对称放置在转体桥主墩南侧距离球铰中心5m位置，开始对梁体进行逐级加载进行称重，数据采集完成后及时进行分析，该侧称重荷载-位移测试结果如表1-1和图2-8所示，由分析的数据得出，当千斤顶荷载小于1280kN时，荷载-位移呈线性变化;当千斤顶荷载大于1280kN时，位移迅速增加，荷载保持不变。由此判别出P1=1280kN。

（2）北侧称重配重试验结果

将准备好的千斤顶分别对称放置在转体桥主墩北侧距离球铰中心5m位置，开始对梁体进行逐级加载进行称重，荷载-位移测试结果如表1-2图2-9所示，由图表可以得出，当千斤顶荷载小于2860kN时，荷载-位移呈线性变化;当千斤顶荷载大于2860kN时，位移迅速增加，荷载保持不变。由此判别出P2=2860kN。

南京市麒麟科技创园快速交通一号线上跨仙宁、宁芜铁路立交工程转体桥，经过不平衡称重实验及数据分析计算：球铰摩阻力矩为7437 kN·m，球铰摩阻系数为0.008;不平衡力矩2573 kN·m，偏心距为2.1cm，偏向北侧。配重结果：根据不平衡和力矩平衡原理梁体南侧悬臂端方向距离球铰中心65m位置配重3.96t，配重后偏心距基本为0cm，达到平衡转体目的。

3结束语

通过南京市麒麟科技创园快速交通一号线上跨仙宁、宁芜铁路立交工程转体桥称重配重试验，真正理解了称重配重对转体施工的重要性，解决了由于施工条件造成的不平衡力矩和偏心问题，避免了转体过程中可能出现了梁体结构突变，为转体施工的顺利实施奠定了坚实基础。

参考文献

[1] 李龙吉.转体桥梁称重及配重施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（8）：1349-1350.