轉(zhuǎn)體施工橋梁多次體系轉(zhuǎn)換施工控制技術(shù)

韓誠(chéng)善

（中鐵十四局集團(tuán)青榮城際鐵路工程施工指揮部第四項(xiàng)目部，山東 青島266108）

轉(zhuǎn)體施工橋梁多次體系轉(zhuǎn)換施工控制技術(shù)

韓誠(chéng)善

（中鐵十四局集團(tuán)青榮城際鐵路工程施工指揮部第四項(xiàng)目部，山東 青島266108）

近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路迅速發(fā)展，長(zhǎng)大橋梁工程越來(lái)越多，跨越既有線的施工也相對(duì)增加，而在跨越既有線施工中安全工作最為重要，這個(gè)各鐵路局在選擇跨越既有線的橋梁形式時(shí)優(yōu)先選擇了對(duì)既有線安全影響較小的轉(zhuǎn)體施工工法，在轉(zhuǎn)體施工工法中梁體的多次體系轉(zhuǎn)化決定了梁體的施工質(zhì)量，同時(shí)也決定了梁體的施工周期。

轉(zhuǎn)體梁；砂箱；臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)；臨時(shí)鎖定

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.043

1 引言

轉(zhuǎn)體橋施工過(guò)程中，橋梁梁體經(jīng)過(guò)多次體系轉(zhuǎn)換確保轉(zhuǎn)體橋的施工質(zhì)量。而每次體系的轉(zhuǎn)換有各種施工工法。本文通過(guò)青榮城際鐵路即墨上行聯(lián)絡(luò)線跨濟(jì)青高速公路特大橋上跨膠濟(jì)鐵路（60+100+60）m預(yù)應(yīng)力混凝連續(xù)梁轉(zhuǎn)體的施工過(guò)程，闡述了在各施工環(huán)節(jié)中梁體體系轉(zhuǎn)換所采取的施工工法。

2 工程概況

青榮城際鐵路即墨上行聯(lián)絡(luò)線跨濟(jì)青高速公路特大橋與膠濟(jì)鐵路上、交角分別為23°44′00″及23°53′00″,采用（60+100+60）m預(yù)應(yīng)力混凝連續(xù)梁上跨通過(guò)。采用轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)98m，現(xiàn)澆支架法施工，41#墩轉(zhuǎn)體質(zhì)量為5 870t，轉(zhuǎn)角23°44′，42#墩轉(zhuǎn)體質(zhì)量為6139 t，轉(zhuǎn)角23°53′。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤(pán)、球鉸、上轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)體就位后，由中跨2m合攏段及兩側(cè)邊跨9.75m現(xiàn)澆段+2m邊跨合攏段組成梁部結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

3 施工難點(diǎn)分析

1)轉(zhuǎn)體橋在施工過(guò)程中經(jīng)歷多次體系轉(zhuǎn)換，體系轉(zhuǎn)換的先后次序尤為重要；

2)轉(zhuǎn)體橋的體系轉(zhuǎn)換施工措施有許多種，需要對(duì)比分析各種施工措施的優(yōu)缺點(diǎn)綜合考慮；

3)體系轉(zhuǎn)換時(shí)必須嚴(yán)格按照工序施工，施工措施的先后

順序可能導(dǎo)致難以估計(jì)的損失。

圖1 轉(zhuǎn)體橋施工平面圖

4 轉(zhuǎn)體橋施工體系轉(zhuǎn)換

青榮城際鐵路即墨上行聯(lián)絡(luò)線跨濟(jì)青高速公路特大橋上跨膠濟(jì)鐵路 （60+100+60）m預(yù)應(yīng)力混凝連續(xù)梁施工過(guò)程中經(jīng)歷了多次體系轉(zhuǎn)換，總結(jié)工藝如下。

4.1 球鉸安裝過(guò)程中自由體系階段

上球鉸安裝完成后，需要進(jìn)行球鉸的試轉(zhuǎn)來(lái)驗(yàn)證球鉸是否能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)，及球鉸間填充的黃油聚四乙烯粉的密實(shí)均勻。此時(shí)球鉸處于三維自由體系。

4.2 上承臺(tái)混凝土澆筑后至梁體現(xiàn)澆張拉完成的超靜定結(jié)構(gòu)體系階段

上承臺(tái)混凝土澆筑后，要限制球鉸的各向位移，方便墩身、梁體的定位施工，為梁體的順利合攏提供先決條件。

4.3 碗扣支架拆除后的懸臂鋼構(gòu)階段

梁體要轉(zhuǎn)體，現(xiàn)澆碗扣支架必須拆除，梁體形成懸臂式結(jié)構(gòu)；而要實(shí)現(xiàn)梁體的轉(zhuǎn)動(dòng)，墩身與梁體間必須進(jìn)行鋼構(gòu)連接。

4.4 轉(zhuǎn)體過(guò)程中的自由體系階段

轉(zhuǎn)體過(guò)程中，球鉸為主要受力構(gòu)件，撐腳為輔助構(gòu)件，球鉸受豎向重力，梁體不平衡彎矩及摩擦力，即球鉸此時(shí)處于三維自由狀態(tài)。

4.5 轉(zhuǎn)體完成后的懸臂結(jié)構(gòu)階段

轉(zhuǎn)體完成后，調(diào)整梁體按設(shè)計(jì)位置就位后，及時(shí)封閉上下承臺(tái)間轉(zhuǎn)盤(pán)空間，將球鉸的三維自由狀態(tài)變化為懸臂階段，才可進(jìn)行中跨合攏段掛籃的行走，此時(shí)依舊需要通過(guò)梁體的配重實(shí)現(xiàn)梁體的平衡狀態(tài)。

5 轉(zhuǎn)體梁各體系施工技術(shù)

5.1 球鉸安裝過(guò)程中自由體系階段

上球鉸安裝完成后，球鉸試轉(zhuǎn)時(shí)處于三維自由體系，通過(guò)其轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球鉸的驗(yàn)證。

5.2 上承臺(tái)混凝土澆筑后至梁體現(xiàn)澆張拉完成的超靜定結(jié)構(gòu)體系階段

上球鉸試轉(zhuǎn)完成后，要保證后續(xù)墩臺(tái)及梁體施工時(shí)球鉸不轉(zhuǎn)動(dòng)，梁體轉(zhuǎn)體前球鉸不受力(避免四氟塊長(zhǎng)時(shí)間受力產(chǎn)生塑性變形影響球鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量)，球鉸受力要均勻(不受豎向沖擊荷載)，綜合考慮以上三方面要求，青榮城際鐵路轉(zhuǎn)體橋采取了以下措施：

1）在上下承臺(tái)間預(yù)埋豎向連接鋼筋，阻止施工過(guò)程中球鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)；

2）在上下承臺(tái)間設(shè)置砂箱來(lái)實(shí)現(xiàn)后期球鉸的均勻受力，通過(guò)砂箱的預(yù)壓實(shí)現(xiàn)球鉸前期不受力。

5.3 碗扣支架拆除后的懸臂鋼構(gòu)階段

本橋與其它轉(zhuǎn)體橋最大的不同就是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)沒(méi)有采用傳統(tǒng)的鋼構(gòu)連接形式[1]，而是采用球形支座，梁體要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則必須保證梁體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中球鉸不能受任何方向的荷載及扭動(dòng)力，這樣就得在墩頂與梁體之間增加臨時(shí)支撐及錨固結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程扭動(dòng)力通過(guò)墩身傳替至梁體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

1）梁體的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)計(jì)算

轉(zhuǎn)體過(guò)程中，梁體質(zhì)量W=1300×2.6+164+32+120+20 +122=3838t。

臨時(shí)支撐按澆筑C50混凝土就算，混凝土截面積S=W/P=3838000×9.8÷50 000 000=0.75m2。

2）梁體的臨時(shí)錨固結(jié)構(gòu)計(jì)算

轉(zhuǎn)體過(guò)程中，扭動(dòng)力即為啟動(dòng)時(shí)最大牽引力矩，按在墩頂

式中，T為啟動(dòng)時(shí)所需要最大牽引力；L1為啟動(dòng)時(shí)牽引力距離轉(zhuǎn)動(dòng)中心距離，轉(zhuǎn)盤(pán)半徑3.8m；L2為Φ32mm鋼筋距離轉(zhuǎn)動(dòng)中心距離，按1.4m計(jì)算；fv為鋼結(jié)構(gòu)抗剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，120MPa。

則 S=2×808000×3.8÷(120 000 000×1.4)=0.037m2，Φ32mm鋼筋數(shù)量=0.037/(3.14×0.016×0.016)=46.1根。

3）梁體軸線方向抗傾覆計(jì)算

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，橋梁兩側(cè)最大不平衡荷載30t。

式中，P為最大不平衡荷載30t；L為梁體懸臂長(zhǎng)度49m；L′為32mm鋼筋距離抗傾覆支撐點(diǎn)距離，即兩臨時(shí)支撐間距2.5m；f為鋼結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，205MPa。

則S′=30000×9.8×49/(205000000×2.5)=0.028m2，32mm鋼筋數(shù)量=0.028/(3.14×0.016×0.016)=34.8根。

4）梁體橫向抗傾覆計(jì)算

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，橋梁梁體為曲線梁，最大偏心距11.6cm。在墩頂臨時(shí)支撐內(nèi)預(yù)埋32mm鋼筋抵抗橫橋向的梁體傾覆，最少需要32mm鋼筋截面積：

式中，W為梁體質(zhì)量，3838t；e為梁體偏心距11.6cm；L''為32mm鋼筋距離抗傾覆支撐點(diǎn)距離，取為1.4m；f為鋼結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，205MPa。

則S〞=3838000×9.8×0.116/(205000000×1.4)=0.015m2，32mm鋼筋數(shù)量=0.015/(3.14×0.016×0.016)=18.7根。

5.4 轉(zhuǎn)體過(guò)程中的自由體系階段

梁體轉(zhuǎn)體前，要將上下承臺(tái)間的連接鋼筋、砂箱進(jìn)行拆除。為了保證球鉸均勻、緩慢受力，需要同時(shí)同步拆除32個(gè)砂箱。

轉(zhuǎn)體時(shí)，雖然撐腳只起到保險(xiǎn)腿的作用，但為了減少撐腳與下滑道間的摩阻力，同時(shí)保證轉(zhuǎn)體過(guò)程中梁體沒(méi)有大的傾斜，需在撐腳下不足20mm的空隙內(nèi)盡量填充密實(shí)四氟板與鋼板組合。

5.5 轉(zhuǎn)體完成后的懸臂結(jié)構(gòu)階段

轉(zhuǎn)體完成后，調(diào)整梁體按設(shè)計(jì)位置就位后，首先用至少保證每個(gè)撐腳下不少于4個(gè)鋼楔子同時(shí)從4個(gè)方向加固住撐腳，保證其不在有位移。

及時(shí)連接上下盤(pán)間預(yù)埋鋼筋，安裝模板，澆筑混凝土。澆筑混凝土過(guò)程中，為了保證混凝土澆筑密實(shí)，需要在上承臺(tái)上預(yù)留一系列20cm下料孔及7.5cm振搗孔。下料孔間距控制在1.5m的范圍之內(nèi)，澆筑時(shí)要以最終各預(yù)留孔內(nèi)混凝土溢出上承臺(tái)面為止。

待封盤(pán)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，提前懸掛在懸臂端的中跨簡(jiǎn)易施工平臺(tái)才能行走至合攏段位置，此時(shí)梁體已經(jīng)處于懸臂結(jié)構(gòu)階段，平臺(tái)行走中需要通過(guò)梁體另一側(cè)的配重實(shí)現(xiàn)梁體的平衡狀態(tài)。

5.6 中跨合攏簡(jiǎn)支體系階段

同時(shí)解除兩個(gè)墩身上的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，墩身兩側(cè)及左右需同時(shí)解除，使梁體重量緩慢加載于支座上。梁體呈現(xiàn)簡(jiǎn)支體系狀態(tài)，在1d中溫度最低的時(shí)段澆筑合攏段混凝土。

5.7 邊跨合攏連續(xù)梁體系階段

中跨合攏后，現(xiàn)澆邊跨合攏段，張拉邊跨合攏預(yù)應(yīng)力鋼束，拆除支撐支架，梁體呈最終連續(xù)梁體系。

6 結(jié)語(yǔ)

2014年3月4日青榮城際鐵路轉(zhuǎn)體橋試轉(zhuǎn)成功，2014年3月6日轉(zhuǎn)體完成，2014年3月28日全橋合攏。在轉(zhuǎn)體橋施工過(guò)程中，橋梁經(jīng)過(guò)多次體系轉(zhuǎn)換，特別是為保護(hù)球鉸均勻受力、梁體同墩身緩慢轉(zhuǎn)體就位的各項(xiàng)措施的實(shí)際驗(yàn)證，為后期類(lèi)似工程的施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

【1】GB 50010—2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

The MultipleSystem Conversion ConstructionControlTechnology in BridgeSw ivel Construction

HAN Cheng-shan
(Qingdao-Rongcheng Inter-cityRailwayNo.4 Project Department of China Railway14th ConstructionCorporation., Qingdao 266108，China)

In recentyears,w ith the rapid development ofChina'shigh-speed railway,bridge engineeringmore and more grow up,across existing construction isalsoacorresponding increase,and acrossexisting railway safetywork ismost important,the Railway Bureau in the choiceacrossexisting railwaybridgeform thepreferred choiceofthesw ing lessimpacton thesafetyoftheexistingconstructionmethod,in the sw ivelconstructionmethodofbeam bodyof themultiplesystem transformationdeterm inesthequalityof theconstructionof thebeam body, andalsodeterm inestheconstructionperiodofthebeam body.

twistbeam;sandbox;temporarysupportstructure;temporary lock

U445.4

B

1007-9467（2016）07-0161-03

2016-01-08

韓誠(chéng)善（1975～），男，山東即墨人，高級(jí)工程師，從事橋梁施工研究，（電子信箱）543800337@qq.com。