寶雞市虢磻路立交橋稱重試驗(yàn)研究

張美鋒

摘要：新建寶雞市陳倉(cāng)區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交橋工程采用墩底轉(zhuǎn)體法施工，為了保證梁體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)狀態(tài)，需對(duì)T構(gòu)進(jìn)行不平衡稱重試驗(yàn)分析。本文通過(guò)工程實(shí)例，闡述不平衡稱重試驗(yàn)方法和應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)難題，對(duì)墩底轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸靜摩擦系數(shù)的測(cè)試分析和稱配重方法等關(guān)鍵技術(shù)做了介紹，為類似T構(gòu)轉(zhuǎn)體工程提供借鑒，為今后橋梁轉(zhuǎn)體施工項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：橋梁轉(zhuǎn)體;轉(zhuǎn)體球鉸;稱重實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U445.46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深入，當(dāng)前我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼，工程建設(shè)中的跨既有鐵路線、公路線的工況隨處可見，為了消除梁體施工對(duì)既有線路運(yùn)營(yíng)和行車產(chǎn)生的安全隱患，跨越既有線采用轉(zhuǎn)體法得到了廣泛應(yīng)用^[1]。

必須確保梁體輕松、安全和穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)始終處于穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。系統(tǒng)足夠穩(wěn)定。在旋轉(zhuǎn)之前，進(jìn)行重量測(cè)試以了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際偏心狀態(tài)。考慮到固定和非平行旋轉(zhuǎn)草圖周期的稱重試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際支撐條件計(jì)算相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)重量計(jì)劃，以確保位置動(dòng)態(tài)安全系統(tǒng)^[2]。

本文以寶雞市陳倉(cāng)區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交橋轉(zhuǎn)體工程為實(shí)例，簡(jiǎn)要地介紹下本橋不平衡稱重實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)，為今后橋梁轉(zhuǎn)體施工項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)。

1工程概況

虢磻路上跨隴海立交橋工程位于寶雞市陳倉(cāng)區(qū)虢磻路，橫跨隴海鐵路，連接南北。

虢磻路立交主線橋梁起點(diǎn)樁號(hào)K0+473.000，終點(diǎn)樁號(hào)K0+867.550，全長(zhǎng)395.55m，其中，跨鐵路主橋采用2×58mT構(gòu)，平面轉(zhuǎn)體法施工。

2×58m轉(zhuǎn)體為變截面混凝土現(xiàn)澆箱梁，采用單箱三室斜腹板箱形截面，轉(zhuǎn)體主梁（53+53）m，主梁在鐵路北側(cè)分節(jié)段現(xiàn)澆，轉(zhuǎn)體重量約9160t，T構(gòu)逆時(shí)針轉(zhuǎn)體70.2度至設(shè)計(jì)位置，然后施工邊跨現(xiàn)澆段。

2 不平衡稱重

2.1 稱重原理

在轉(zhuǎn)動(dòng)體系所有約束解除后，測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)體系的位移變化情況并觀察撐腳是否落地，初步判斷摩阻力矩與不平衡力矩的關(guān)系，再?zèng)Q定頂升方法[4]。梁部施工完成，支架拆除后，進(jìn)行48小時(shí)的全天候觀測(cè)。在梁下利用千斤頂進(jìn)行等力、不等力反頂稱重并觀測(cè)變化，根據(jù)觀測(cè)數(shù)值進(jìn)行分析，確定不平衡重調(diào)整值，根據(jù)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)物不平衡力矩，包括球鉸表面摩阻力矩M_z、橋梁自重產(chǎn)生的不平衡力矩M_g。在梁上采用砂袋進(jìn)行加載配重，使結(jié)構(gòu)重心盡量和轉(zhuǎn)軸中心重合?？砂凑?em>M_z<M_g和M_z>M_g兩種平衡情況，推導(dǎo)摩阻力矩M_z和不平衡力矩M_g：

1. 當(dāng)解除所有約束后，撐腳不著地，由此可知摩阻力矩M_z>轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡力矩M_g：

上式中，P₁、P₂分別為沿縱軸線對(duì)稱兩側(cè)頂推力大小，P₁為非偏心側(cè)頂推力，P₂為偏心側(cè)頂推力，L₁、L₂分別為不同頂推力對(duì)應(yīng)的球鉸磨心力臂長(zhǎng)度。

（2）當(dāng)解除所有約束后，撐腳支撐著地，轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由此可知摩阻力矩M_z<轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡力矩M_g：

當(dāng)M_z<M_g時(shí)，旋轉(zhuǎn)體系在落架后旋轉(zhuǎn)，整個(gè)體系略向中心方向傾斜，支撐腳與環(huán)路接觸。此時(shí)，系統(tǒng)的均衡狀態(tài)由滾壓電阻力矩、支撐腳對(duì)摩擦心的力矩和旋轉(zhuǎn)體的不均衡力矩共同維持，支撐腳力達(dá)到滑降時(shí)，必須對(duì)腳部施加推動(dòng)力，可按如下公式計(jì)算：

上式中，L為頂推過(guò)程固定力臂長(zhǎng)度，P₁為球鉸在千斤頂頂推過(guò)程中產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間的頂力，P₂為球鉸在千斤頂回落過(guò)程中產(chǎn)生瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的頂力。

根據(jù)大量研究成果及工程實(shí)踐證實(shí)，在填充黃油后的四氟乙烯片球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可由下列公式計(jì)算^[5]：

磨心鉸靜摩擦系數(shù)：

轉(zhuǎn)動(dòng)體偏心距：

式中，轉(zhuǎn)體總重量G為91590KN;球鉸球面半徑R為6.9m。

2.2 稱重方案

對(duì)稱于橋梁中心線在橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)體兩側(cè)布置4臺(tái)4000KN千斤頂，在稱重試驗(yàn)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體進(jìn)行頂放，以測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程中臨時(shí)支點(diǎn)的反力值。稱重試驗(yàn)測(cè)試儀器布置示意如圖1、圖2所示。

如下圖3、4所示，布置4個(gè)豎向百分表于兩側(cè)撐腳處位置，列表記錄每級(jí)加載時(shí)對(duì)應(yīng)的豎向位移。在相鄰位置布置4個(gè)水平向百分表記錄每級(jí)加載時(shí)相應(yīng)的水平位移，以便綜合判斷球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)的臨界狀態(tài)，合理確定臨界力值。

3稱重?cái)?shù)據(jù)分析

3.1?約束拆除

在轉(zhuǎn)動(dòng)體系所有約束解除后，在最后的4個(gè)型鋼切割之前，架設(shè)百分表測(cè)量位移，測(cè)量結(jié)果如下表1所示。

由表1可看出，在型鋼約束解除后，非跨線側(cè)下降、跨線側(cè)上升，且穩(wěn)定后非跨線撐腳未落地，表明橋梁非跨線側(cè)偏重，且摩阻力矩Mz>不平衡力矩Mg。因此在加載過(guò)程中采用第一種方式進(jìn)行加載，即先在非跨線側(cè)進(jìn)行頂升，然后在跨線側(cè)進(jìn)行頂升。

3.2 千斤頂頂推

在非跨線側(cè)以500KN為起點(diǎn)，按100KN為一個(gè)檔均勻加載千斤頂推力，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表2所示，并按表2繪制折線圖（圖5）。同樣在跨線側(cè)以100KN為起點(diǎn)，按100KN為一個(gè)檔均勻加載千斤頂推力，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表3所示，并按表3繪制折線圖（圖6）。

根據(jù)以上圖表可看出：P2（非跨線頂升過(guò)程突變值）為2800kN，P1（跨線頂升過(guò)程突變值）為400 kN。按以上稱重結(jié)果計(jì)算出相關(guān)結(jié)果如表4所示，由該表可知為保證轉(zhuǎn)體過(guò)程中的平穩(wěn)性，可在距離ZX5號(hào)墩墩中心45m處（跨線側(cè)）配重12.8t。

4 總結(jié)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程正常，基本測(cè)試出轉(zhuǎn)體梁各項(xiàng)參數(shù)（具體稱重?cái)?shù)據(jù)結(jié)果見表4），通過(guò)采集數(shù)據(jù)計(jì)算的球鉸摩擦系數(shù)偏小。試驗(yàn)為后續(xù)主梁順利轉(zhuǎn)體的實(shí)施提供了一定的保證和依據(jù)，寶雞市陳倉(cāng)區(qū)虢磻路上跨隴海鐵路立交工程于2018年5月7日成功轉(zhuǎn)體。

試驗(yàn)過(guò)程中也存在一些問題，受場(chǎng)地限制，千斤頂加載在球鉸附近實(shí)施，影響因數(shù)偏多，準(zhǔn)確度相比在懸臂端搭設(shè)稱重臺(tái)稍差，在以后的試驗(yàn)中將不斷改進(jìn)完善。

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