鐵路水平墩頂轉(zhuǎn)體橋試轉(zhuǎn)體數(shù)據(jù)分析

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摘要:水平墩頂轉(zhuǎn)體是上跨既有線重要的施工方式之一，不僅降低了轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)配重，降低轉(zhuǎn)體牽引力，還縮短了既有線上施工作業(yè)時間，提高了轉(zhuǎn)體過程安全可控性。以水曹鐵路上跨遷曹鐵路特大橋為例，針對其所進行的水平墩頂轉(zhuǎn)體的試轉(zhuǎn)過程，進行過程總結(jié)和數(shù)據(jù)分析，既為本工程正式轉(zhuǎn)體提供了試驗數(shù)據(jù)，也為同類橋梁施工提供試驗數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞:水平墩頂轉(zhuǎn)體；試轉(zhuǎn)體；數(shù)據(jù)分析

傳統(tǒng)的鐵路連續(xù)梁多采用墩底轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體后轉(zhuǎn)體機構(gòu)封閉于承臺中，致使基礎(chǔ)平面尺寸極大?；A(chǔ)施工過程中，基坑敞口時間長，由于雨水或地下水的浸蝕，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)易銹蝕，導致轉(zhuǎn)體系統(tǒng)摩阻力急劇增大。墩底轉(zhuǎn)體時，轉(zhuǎn)體重量既包含橋梁部分，還包含墩身部分，需要增大牽引力，增大了牽引設備和預埋系統(tǒng)的安全隱患。當墩身較高時，由于受力不均，易發(fā)生偏壓，有傾覆的危險。所以近年國內(nèi)出現(xiàn)了墩中和墩頂水平轉(zhuǎn)體的形式(見圖1)。與此同時，水平墩頂轉(zhuǎn)體也有一些弊端，由于墩頂空間所限，對于轉(zhuǎn)體機構(gòu)的布設提出了更高的要求;結(jié)構(gòu)支點位置、滑道走行區(qū)域與支座位置會發(fā)生局部沖突。這些都給后期轉(zhuǎn)體施工帶來了困擾。本文結(jié)合水曹鐵路墩頂試轉(zhuǎn)體過程進行分析和總結(jié)，通過數(shù)據(jù)采集和分析為正式轉(zhuǎn)體提供經(jīng)驗支持。

1概述

1．1工程概況

上跨遷曹鐵路特大橋位于河北省唐山市唐?？h境內(nèi)，全長5．5km，其中57號墩～58號墩處采用64m連續(xù)梁跨遷曹鐵路，交叉角度為45°。既有線邊坡防護側(cè)采用直徑1m、樁長18m混凝土灌注樁防護，采用鋼板樁+0．5m封底混凝土+0．5m片石的止水方式。57號墩采用10根樁徑1．6m，樁長71m鉆孔灌注樁基礎(chǔ);58號墩采用10根樁徑1．6m，樁長76m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。承臺尺寸為14．6m×11．6m×3．2m。57號、58號墩均采用圓端形實體墩，墩柱高度均為8．5m，墩底尺寸8m×4．2m，墩頂尺寸9．6m×7．2m。梁體全長145．5m，計算跨度為(40+64+40)m，中支點處截面最低點處梁高5．2m，跨中2m及邊跨9．75m直線段截面最低點處梁高2．7m，梁體下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0．75m，梁縫分界線至梁端0．1m;橋梁建筑總寬11．5m，梁體寬度10．8m，擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬8．7m。連續(xù)梁采用支架現(xiàn)澆、墩頂轉(zhuǎn)體，中跨合龍段采用鋼殼法施工，在57號、58號墩搭設支架澆筑62m長梁段，形成平衡轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，57號墩、58號墩轉(zhuǎn)體梁段逆時針旋轉(zhuǎn)45°，平轉(zhuǎn)角度不大于0．02rad/min，轉(zhuǎn)體最大總重量23200kN;結(jié)構(gòu)平轉(zhuǎn)至最終橋位后，進行邊跨合龍及中跨合龍。

1．2墩頂轉(zhuǎn)體工藝原理

將轉(zhuǎn)體機構(gòu)布置于墩頂，采用鋼管混凝土轉(zhuǎn)鉸裝置并設置夾層鋼板，墩頂設置臨時支撐，轉(zhuǎn)體梁段在支架上現(xiàn)澆施工，落梁形成自平衡轉(zhuǎn)動體系，轉(zhuǎn)體就位后邊跨合龍，頂梁并抽掉鋼管混凝土轉(zhuǎn)臺的夾層鋼板，永久支座頂推就位，落梁，完成體系轉(zhuǎn)換，中跨合龍。轉(zhuǎn)體機構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤及牽引系統(tǒng)組成。頂帽設計為下轉(zhuǎn)盤并布置環(huán)形滑道，梁底轉(zhuǎn)盤下設鋼管混凝土轉(zhuǎn)臺，上下轉(zhuǎn)盤之間設置鋼管混凝土轉(zhuǎn)鉸裝置。鋼管混凝土轉(zhuǎn)臺分上下兩段，中間設置夾層鋼板。鋼管混凝土轉(zhuǎn)鉸裝置布置在兩支座中間，轉(zhuǎn)體后，通過抽取夾層鋼板使上下球面分離，由球鉸支撐轉(zhuǎn)換為永久支座支撐，完成體系轉(zhuǎn)換。具體施工工藝流程:施工準備→墩頂轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工→轉(zhuǎn)體梁段施工→轉(zhuǎn)體→邊跨合龍→頂梁→抽取夾層鋼板→永久支座頂推就位→落梁→中跨合龍。

2轉(zhuǎn)體過程數(shù)據(jù)分析

2．1試轉(zhuǎn)體目的

1)確定啟動牽引力T0和正常牽引力T1大小，分析確定正常牽引力狀態(tài)下轉(zhuǎn)動速v及慣性滑動行程度s。2)分別統(tǒng)計分析點動(1s，3s，5s，10s四組點動)和線動時下端梁和轉(zhuǎn)盤行程數(shù)據(jù)。3)檢查測試泵站電源、液壓和牽引系統(tǒng)的工作狀態(tài)。4)通過試驗模擬，提升指揮系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)和操作系統(tǒng)人員的溝通協(xié)調(diào)能力。5)經(jīng)過試轉(zhuǎn)體，縮小轉(zhuǎn)體角度，減少轉(zhuǎn)體剩余工作量。

2．2試轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)總結(jié)分析

同既有線單位溝通選取合理的天窗施工點，進行試轉(zhuǎn)體。

2．2．1設計及點位參數(shù)設定轉(zhuǎn)盤半徑3．6m、直徑7．2m，滑道中心線半徑2．15m、直徑4．3m，墩中心處滑道至梁頂高6．987m，梁寬10．8m，墩中心至橋端長度31m，57號墩中心至梁端測點30．5m，58號墩中心至梁端測點30．5m。

2．2．2轉(zhuǎn)動參數(shù)設定轉(zhuǎn)動1°時轉(zhuǎn)盤弧長6．283cm，梁端測點弧長253．232cm;轉(zhuǎn)動5°時轉(zhuǎn)盤弧長26．616cm，梁端測點弧長279．252cm;轉(zhuǎn)動45°時轉(zhuǎn)盤弧長282．745cm，梁端測點弧長2395．464cm。

2．2．3數(shù)據(jù)采集分析1)57號墩試轉(zhuǎn)過程。數(shù)據(jù)采集見表1～表5。2)58號墩試轉(zhuǎn)過程。數(shù)據(jù)采集見表7～表11。 

2．2．4試轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析1)根據(jù)57號墩慣性行程14mm，58號墩慣性行程11mm，綜合現(xiàn)場讀數(shù)誤差和人工操作情況，再考慮以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為防止超轉(zhuǎn)，在梁端距設計位置2m(轉(zhuǎn)盤距離終點232mm，即23．2cm)時停止連續(xù)牽引作業(yè)，然后采取點動操作就位。2)轉(zhuǎn)盤刻度剩余30cm開始倒讀數(shù)，每厘米讀一次，從“10，9，8，7，……，3，2，1，停”用對講機報數(shù)。3)本轉(zhuǎn)體采用不平衡轉(zhuǎn)動，即靠近中跨處兩組撐腳與滑道密貼，根據(jù)試轉(zhuǎn)情況，梁端有向中跨降落的跡象，靠中跨處的兩組撐腳下的四氟乙烯板是盯控重點，及時發(fā)現(xiàn)隨時處理，以保證連續(xù)轉(zhuǎn)動。

3結(jié)語

試轉(zhuǎn)取得數(shù)據(jù)僅作為正式轉(zhuǎn)體時操作的參考，正式轉(zhuǎn)體時尤其是點動牽引階段必須以梁端實測數(shù)據(jù)為操作依據(jù)，加強接近到位階段的觀測。轉(zhuǎn)前檢查障礙物(滑道鋼楔、牽引鋼絞線切線處預留鋼筋、混凝土塊、碎石等)、黃油涂刷狀況。轉(zhuǎn)動中，檢查四氟乙烯板是否在撐腳下、黃油中有無雜物、鋼楔是否侵入滑道。經(jīng)過試轉(zhuǎn)對試轉(zhuǎn)體過程的數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗總結(jié)，有助于對轉(zhuǎn)體橋施工過程遇到的問題及時進行修正，對可能遇到的風險提前規(guī)避，試轉(zhuǎn)體是轉(zhuǎn)體橋施工中一項重要的前置工序，本文從水曹鐵路上跨遷曹特大橋試轉(zhuǎn)過程的控制及數(shù)據(jù)采集進行總結(jié)，為轉(zhuǎn)體橋試轉(zhuǎn)施工提供經(jīng)驗和借鑒。

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作者：敖巖 單位：中鐵三局集團天津建設工程有限公司