高墩T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董杰

（北京中聯(lián)環(huán)工程股份有限公司，北京市100037）

高墩T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董杰

（北京中聯(lián)環(huán)工程股份有限公司，北京市100037）

以實(shí)際工程為背景，介紹了高墩轉(zhuǎn)體T構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)，闡述了關(guān)于轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要素以及與之相關(guān)計(jì)算內(nèi)容，簡述了臨時(shí)固結(jié)措施，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

高墩轉(zhuǎn)體T構(gòu)；球鉸系統(tǒng)；臨時(shí)固結(jié)

1　項(xiàng)目概況

本文工程背景為陽泉～盂縣高速公路桃河特大橋工程，跨石太鐵路主橋，與石太鐵路相交角為70。。上部結(jié)構(gòu)采用75 m+75 m預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)方案，主墩高40 m，采用平面轉(zhuǎn)體施工，見圖1。

圖1　橋型布置圖（單位：m）

2　轉(zhuǎn)體系統(tǒng)構(gòu)造

橋梁轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成，見圖2。

2.1下轉(zhuǎn)盤

下轉(zhuǎn)盤為支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體完成后，與上轉(zhuǎn)盤共同形成基礎(chǔ)。下轉(zhuǎn)盤上設(shè)有轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的下球鉸、直徑為10 m的環(huán)形下滑道及12組千斤頂反力座。撐腳與下滑道的間隙為14 mm。千斤頂反力座用于轉(zhuǎn)體的啟動(dòng)、止動(dòng)和姿態(tài)微調(diào)等。

圖2　轉(zhuǎn)體系統(tǒng)示意圖

由于本橋橋墩較高，故采用懸臂澆筑法施工。在施工中應(yīng)盡量做到懸臂兩端對(duì)稱施工，但各種擾動(dòng)是不可避免的，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮此情況。為了保證T構(gòu)在施工過程中的整體穩(wěn)定，球鉸需要采取臨時(shí)固結(jié)措施。見圖3～圖5。

圖3　臨時(shí)固結(jié)錨固立面圖（未示箍筋，單位：m）

圖4　1/4臨時(shí)固結(jié)錨固平面圖（未示箍筋，單位：m）

圖5　臨時(shí)固結(jié)墊塊立面圖（單位：m）

臨時(shí)固結(jié)墊塊采用C50混凝土，墊塊中間設(shè)有硫磺砂漿夾層，固結(jié)鋼筋采用JL32鋼筋，在澆筑下球鉸承臺(tái)時(shí)預(yù)埋。在安裝球鉸及滑道后，將球鉸臨時(shí)固結(jié)，然后施工中墩上轉(zhuǎn)盤、墩身及梁體。轉(zhuǎn)體前用電熱硫磺砂漿拆除，要求墩身兩側(cè)對(duì)稱的同時(shí)拆除，解除球鉸的臨時(shí)固結(jié)。

2.2球鉸

球鉸由上下兩塊鋼質(zhì)球面板組成，上面板為凸面，通過圓錐臺(tái)與上部的牽轉(zhuǎn)盤連接，上轉(zhuǎn)盤就位于牽轉(zhuǎn)盤上；下面板為凹面，嵌固于下轉(zhuǎn)盤頂面。中心轉(zhuǎn)盤球面半徑為8 m，上轉(zhuǎn)盤球缺高0.230 m，下轉(zhuǎn)盤球缺高0.228 m、直徑3.8 m，定位中心轉(zhuǎn)軸的直徑為φ265 mm。

2.3上轉(zhuǎn)盤

上轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)體時(shí)的重要結(jié)構(gòu)，在整個(gè)轉(zhuǎn)體過程中是一個(gè)多向、立體的受力狀態(tài)，受力較復(fù)雜，設(shè)計(jì)采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。上轉(zhuǎn)盤共設(shè)有8組撐腳，每組撐腳由2個(gè)φ800×24 mm的鋼管混凝土組成，下設(shè)30 mm厚鋼板，鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。撐腳中心線的直徑為10 m。上轉(zhuǎn)盤長12 m，寬12 m，厚2 m，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑φ11 m，高度0.8 m。

2.4轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)

轉(zhuǎn)臺(tái)是球鉸、撐腳與上轉(zhuǎn)盤相連接的部分，又是轉(zhuǎn)體牽引索直接施加的部位。轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)預(yù)埋牽引索固定端采用P型錨具，同一對(duì)牽引索的錨固端應(yīng)在同一直徑線上并對(duì)稱于圓心，注意每根索的預(yù)埋高度應(yīng)和牽引方向一致。每根索埋入轉(zhuǎn)臺(tái)的長度應(yīng)大于3.0 m，每根索的出口點(diǎn)也應(yīng)對(duì)稱于轉(zhuǎn)盤中心。牽引索外露部分應(yīng)圓順地纏繞在轉(zhuǎn)臺(tái)周圍，互不干擾地?cái)R置于預(yù)埋鋼筋上，并做好保護(hù)措施，防止施工過程中鋼絞線損壞或嚴(yán)重銹蝕。

3　轉(zhuǎn)體系統(tǒng)計(jì)算

3.1球鉸上、下轉(zhuǎn)盤混凝土局部壓應(yīng)力驗(yàn)算

球鉸上轉(zhuǎn)盤接上層承臺(tái)，計(jì)算得到轉(zhuǎn)體重量，混凝土的局部壓應(yīng)力按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）中公式5.7.1-1和5.7.1-2驗(yàn)算：

式中：Fld為局部受壓面積上的局部壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值；fcd為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ηs為混凝土局部承壓修正系數(shù)；β為混凝土局部承壓提高系數(shù)；Ab為局部受壓時(shí)的計(jì)算底面積；Aln、Al為混凝土局部受壓面積。

3.2聚四氟乙稀滑片應(yīng)力及撐腳應(yīng)力驗(yàn)算

施工階段對(duì)球鉸四氟滑板及上轉(zhuǎn)盤撐腳承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算要考慮兩側(cè)主梁混凝土施工誤差（按±2%計(jì)算）+風(fēng)荷載作用+施工機(jī)具所引起的彎矩及豎向力。

3.3牽引反力驗(yàn)算

下轉(zhuǎn)盤頂設(shè)2臺(tái)ZLD100連續(xù)張拉千斤頂，牽引索采用1 860 MPa級(jí)別的兩根19—ΦS15.2的鋼絞線，另有多臺(tái)輔助千斤頂。計(jì)算公式如下：

式中：R為球鉸平面半徑；W為轉(zhuǎn)體總重量，kN；D為轉(zhuǎn)臺(tái)直徑；μ為球鉸摩擦系數(shù)，μ靜=0.1，μ動(dòng)=0.06。

3.4轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體在各種最不利荷載及施工誤差的作用下，即在箱梁兩側(cè)懸臂的質(zhì)量誤差±2%，一端有50 kN施工機(jī)具及10 a一遇的風(fēng)荷載下，以上轉(zhuǎn)盤撐腳將作為支點(diǎn)，安全系數(shù)K= M抗/M傾＞1.5。

3.5轉(zhuǎn)體階段下轉(zhuǎn)盤撐腳處局部應(yīng)力驗(yàn)算

在轉(zhuǎn)體階段，下轉(zhuǎn)盤在各種最不利荷載及施工誤差作用下，撐腳處的壓力所承受的壓力要增大，每個(gè)撐腳局部壓應(yīng)力按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）中公式5.7.1-1和5.7.1-2驗(yàn)算。

3.6臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算

臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算考慮轉(zhuǎn)體前最大懸臂時(shí)，兩側(cè)主梁在混凝土施工誤差（按±2%計(jì)算）、風(fēng)荷載作用下對(duì)臨時(shí)固結(jié)混凝土墊塊及固結(jié)鋼筋進(jìn)行驗(yàn)算，本項(xiàng)目同時(shí)考慮了1.4的瞬間動(dòng)力系數(shù)。

4　結(jié)語

轉(zhuǎn)體施工是橋梁施工中常見的施工方法，跨線橋施工對(duì)既有線的已成交通影響相對(duì)很??；跨江跨河時(shí)，可在岸邊完成主體施工后轉(zhuǎn)體，不僅降低了施工成本，而且在陸地施工相對(duì)安全，高墩轉(zhuǎn)體在實(shí)際工程中也越來越常見。本橋已于2011年5月建成通車，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠，希望本文提供的轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和步驟，能為廣大設(shè)計(jì)者提供參考。

U448.23

B

1009-7716（2015）05-0074-02

2015-01-14

董杰（1983-），女，北京人，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。