淺談轉(zhuǎn)體實(shí)施

王貴嶺

(大興安嶺勘察設(shè)計(jì)院)

1 轉(zhuǎn)體基本原理

轉(zhuǎn)體的基本原理是箱梁通過墩柱傳遞于上球鉸,上球鉸通過球絞間的四氟乙烯傳遞至下球鉸和承臺。待箱梁主體施工完畢后,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)在上轉(zhuǎn)盤的牽引索、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動(dòng)摩擦力距,使橋體轉(zhuǎn)動(dòng)到位。

2 轉(zhuǎn)體牽引體系

本橋的轉(zhuǎn)體牽引力體系由牽引力系統(tǒng)、牽引索、反力架、錨固構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)體施工設(shè)備采用全液壓、自動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。具有同步,牽引力平衡等特點(diǎn),能使整個(gè)轉(zhuǎn)體過程平衡,無沖擊顫動(dòng),該設(shè)備是一種較為理想的轉(zhuǎn)體設(shè)備。

(1)每座轉(zhuǎn)體的牽引動(dòng)力系統(tǒng)由兩套四臺ZLD100型連續(xù)牽引千斤頂,兩臺ZLDB液壓泵站及一臺主控臺(QK～8)通過高壓油管和電纜連接組成。每臺 ZLD100型連續(xù)牽引千斤頂公稱牽引力 1000kN,由前后兩臺千斤頂串聯(lián)組成,每臺千斤頂前端佩有夾持裝置。助推千斤頂采用 YCW150A型穿心式千斤頂 6臺(配備 ZB4-500電動(dòng)油泵 6臺)。將調(diào)試好的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)到工地進(jìn)行對位安裝后,往泵站油箱內(nèi)注滿專用液壓油,正確連接油路和電路,重新進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試,使動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的同步性和連續(xù)性達(dá)到最佳狀態(tài)。

ZLD100自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由千斤頂、泵站和主控臺 3部分組成。其主要特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)多臺千斤頂同步不間斷勻速頂進(jìn)牽引結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)到位,以主控臺保證同步加壓。本系統(tǒng)兼具自動(dòng)和手動(dòng)控制功能,手動(dòng)控制主要用于各千斤頂位置調(diào)試和距離運(yùn)動(dòng),自動(dòng)控制作為主要功能用于正常工作過程。

(2)牽引索。

轉(zhuǎn)盤設(shè)置有二束牽引索,每束由 9根強(qiáng)度為 1860MPa的鋼絞線組成。預(yù)埋的牽引索經(jīng)清潔各根鋼絞線表面的銹斑、油污后,逐根順次沿著既定軌道排列纏繞后,穿過ZLD100型千斤頂。先逐根對鋼絞線預(yù)緊,再用牽引千斤頂整體頂緊,使同一束牽引索各鋼絞線持力基本一致。

牽引索的另一端設(shè)錨,已先期在上轉(zhuǎn)盤灌注時(shí)預(yù)埋入上轉(zhuǎn)盤混凝土體內(nèi),出入處不能死彎;預(yù)留的長度要足夠并考慮4m的工作長度。牽引索安裝完到使用期間應(yīng)注意保護(hù),特別注意防止電焊打傷或電流通過,另外要注意防潮、防淋,避免銹蝕。

牽引反力座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),反力座預(yù)埋鋼筋深入下部承臺內(nèi),反力座混凝土與下轉(zhuǎn)盤混凝土同時(shí)澆注,牽引反力座槽口位置及高度準(zhǔn)確定位,與牽引索方向相一致。轉(zhuǎn)體的左右幅分別單獨(dú)成為一套牽引體系。

(3)轉(zhuǎn)體技術(shù)參數(shù)的計(jì)算。

①動(dòng)力儲備系數(shù)的計(jì)算

轉(zhuǎn)體總重量 W為 34589.4kN,其摩擦力計(jì)算公式為F=W×μ。

啟動(dòng)過程中的動(dòng)摩擦系數(shù)按μ=0.1,靜摩擦力F=W×μ=3458.9kN。

轉(zhuǎn)體過程中的動(dòng)摩擦系數(shù)按 μ=0.06,動(dòng)摩擦力 F=W×μ=2075.4kN。

轉(zhuǎn)體拽拉力計(jì)算:T=2/3×(R·W·μ)/D

其中:R為球鉸平面半徑,R=1.25m;W為轉(zhuǎn)體總重量,W=34589.4kN;D為轉(zhuǎn)臺直徑,D=5.8m;μ為球鉸摩擦系數(shù),μ靜=0.1,μ動(dòng)=0.06。

計(jì)算結(jié)果:

啟動(dòng)時(shí)所需最大牽引力 T=2/3×(R·W·μ靜)/D=497kN＜1000kN。

轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所需牽引力 T=2/3×(R·W·μ動(dòng))/D=298kN＜1000kN。

動(dòng)力儲備系數(shù):1000kN/497kN=2.01。

鋼絞線的安全系數(shù):9(根/臺)×26(t/根)/49.7(t)=4.71。

從此計(jì)算結(jié)果可以看出千斤頂動(dòng)力儲備和鋼絞線的安全已達(dá)到工程的設(shè)計(jì)要求。

故本橋轉(zhuǎn)體選用兩套四臺 ZLD100型液壓,同步、自動(dòng)連續(xù)牽引系統(tǒng)(牽引系統(tǒng)由連續(xù)千斤頂、液壓泵站及主控臺組成),形成水平旋轉(zhuǎn)力偶,通過拽拉錨固且纏繞于直徑5.8m的轉(zhuǎn)臺周圍上的 9φ15.24鋼絞線,使得轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)動(dòng)。

②轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)體時(shí)間計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)院所給轉(zhuǎn)體時(shí)間 64min,可以算得其他參數(shù):LS為轉(zhuǎn)盤所走的弧線長度:LS=(D·π)/360×71.8=3.634m(鋼絞線的過鎬長度)。

拉索速度:3.634/64=0.0568m/min=5.68cm/min。箱梁端部速度:(2×45×71.8/360)/64=0.88m/min。

轉(zhuǎn)體角速度:71.8/64=1.12°/min。

3 轉(zhuǎn)體前的準(zhǔn)備工作

(1)轉(zhuǎn)體重心位置的確定:用千斤頂對轉(zhuǎn)體部分進(jìn)行稱重。

(2)環(huán)形滑道清理干凈,檢查滑道與撐腳間間隙,涂抹撐腳走道板前端黃油四氟粉。

(3)平轉(zhuǎn)千斤頂、輔助千斤頂、微調(diào)千斤頂標(biāo)定。

(4)平轉(zhuǎn)千斤頂、牽引索、錨具、泵站配套安裝、調(diào)試。要求各束鋼絞線平直、不打絞、紐結(jié)。

(5)助推千斤頂及反推梁安裝。

(6)安裝微調(diào)及控制設(shè)備,作好各種測控標(biāo)志,標(biāo)明橋梁軸線位置。

(7)各關(guān)鍵部位再次檢查。確認(rèn)簽字。

(8)技術(shù)準(zhǔn)備(技術(shù)交底,記錄表格,各觀測點(diǎn)人員分工,控制信號,通訊聯(lián)絡(luò)等方面)。

(9)轉(zhuǎn)體靜置 24h后,各種測量數(shù)據(jù)上報(bào)監(jiān)控組,確認(rèn)其是否處于平衡狀態(tài)。

(10)橋墩、臨時(shí)墩上限位裝置設(shè)置好。轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)障礙清除干凈。

(11)作業(yè)天氣要求風(fēng)力小于 3級,無雨。

以上準(zhǔn)備工作完畢,經(jīng)檢查無誤后,報(bào)請監(jiān)理工程師及設(shè)計(jì)代表簽認(rèn)。在鐵路部門批準(zhǔn)的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)體。

4 試 轉(zhuǎn)

在上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后,正式轉(zhuǎn)動(dòng)之前,應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體試運(yùn)轉(zhuǎn),檢測牽引體系和各個(gè)結(jié)構(gòu)體系是否能夠正常完成相關(guān)動(dòng)作,檢測整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性,同時(shí)由測量和監(jiān)控人員對轉(zhuǎn)體系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)初始資料的采集,準(zhǔn)備對轉(zhuǎn)體全過程進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,為正式實(shí)施轉(zhuǎn)體提供主要技術(shù)參數(shù)和可靠保證。

試轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)做好以下兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)的測試工作。

(1)每分鐘轉(zhuǎn)速,即每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)主橋的角度(角速度)、懸臂端所轉(zhuǎn)動(dòng)的水平弧線距離,即將轉(zhuǎn)體實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、線速度控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

(2)控制采取點(diǎn)動(dòng)式操作,測量組測量每點(diǎn)動(dòng) 1次懸臂端所轉(zhuǎn)動(dòng)水平弧線距離的數(shù)據(jù),為轉(zhuǎn)體初步到位后,進(jìn)行精確定位提供操作依據(jù)。打開主控臺以及泵站電源,啟動(dòng)泵站,用主控臺控制兩臺千斤頂同時(shí)施力旋轉(zhuǎn)。若不能轉(zhuǎn)動(dòng),則施以事先準(zhǔn)備好的輔助頂推千斤頂,按照加力方案同時(shí)施力,以克服靜摩擦阻力來啟動(dòng)橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 正式轉(zhuǎn)體

(1)試轉(zhuǎn)結(jié)束,分析采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù),編制詳細(xì)的轉(zhuǎn)體方案,即可進(jìn)行正式轉(zhuǎn)體。

(2)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)前要做好人員分工,根據(jù)各個(gè)關(guān)鍵部位、施工環(huán)節(jié),對現(xiàn)場人員做好周密部署,各司其職,分工協(xié)作,由現(xiàn)場總指揮統(tǒng)一安排。

(3)先讓輔助千斤頂達(dá)到預(yù)定噸位,啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備,并使其在“自動(dòng)”狀態(tài)下運(yùn)行。

(4)每座轉(zhuǎn)體使用的對稱千斤頂?shù)淖饔昧κ冀K保持大小相等、方向相反,以保證上轉(zhuǎn)盤僅承受與摩擦力矩相平衡的動(dòng)力偶,無傾覆力矩產(chǎn)生。

(5)設(shè)備運(yùn)行過程中,各崗位人員的注意力必須高度集中,時(shí)刻注意觀察和監(jiān)控動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備和轉(zhuǎn)體各部位的運(yùn)行情況。如果出現(xiàn)異常情況,必須立即停機(jī)處理,待徹底排除隱患后,方可重新啟動(dòng)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

(6)第一次旋轉(zhuǎn) 35.9°至導(dǎo)梁落到臨時(shí)墩上,將導(dǎo)梁臨時(shí)固定,本次轉(zhuǎn)體操作時(shí)間 32min。

(7)拆除臨時(shí)墩固定設(shè)施,速度 0.02rad/min,第二次旋轉(zhuǎn) 35.90至梁體就位,本次轉(zhuǎn)體時(shí)間 32min。

(8)轉(zhuǎn)體到位后約束固定。利用臨時(shí)墩墩頂上設(shè)置的千斤頂,精確地調(diào)整梁體端部標(biāo)高,并采取措施抄墊。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后,即對結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束固定。

①每座轉(zhuǎn)體在上、下盤的環(huán)道之間均設(shè)置有保險(xiǎn)腿、保險(xiǎn)支撐柱和臨時(shí)支撐,以上結(jié)構(gòu)施工時(shí)已經(jīng)同盤下承臺一次澆筑成整體,頂面距離上盤環(huán)道底面有 1～3cm的縫隙。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后,采用鋼抄手進(jìn)行抄墊固定,并用電焊將鋼抄手同支撐頂面鋼板、連同上盤環(huán)道預(yù)埋鋼板立即進(jìn)行全面焊接聯(lián)接。

②在轉(zhuǎn)體平衡腳下面設(shè)有預(yù)埋鋼板,鋼板底面與承臺頂面預(yù)埋鋼板縫隙間除采用上述方法進(jìn)行抄墊固定外,另在平衡腳環(huán)道方向兩側(cè)采用型鋼加固,保證精確就位的結(jié)構(gòu)不致發(fā)生輕微偏移。

③清洗底盤上表面,焊接預(yù)留鋼筋,立模澆筑封固混凝土,使上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤連成一體。混凝土拌制時(shí)摻入微量膨脹劑,以方便振搗和增強(qiáng)封固效果。