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探析跨既有线连续梁转体施工技术 |
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| 发布时间：2016.03.15 新闻来源： 浏览次数： |
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1· 工程概况
京沪高速铁路沧德特大桥跨既有津浦铁路连续梁采用预应力混凝土连续箱梁结构，施工墩号为C87-C90, 跨度为（40+56+40）m。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行顶推系统。
2 ·转体设备的组成与布置
转体施工设备采用柳州欧维姆工程有限公司生产的全液压、自动、连续运行顶推系统。该系统具有同步好、牵引力均衡等特点，能使整个转体过程平稳，无冲击颤动, 由于采用可调节流量的柱塞泵头，可实现2 ~ 10 m/h 的无级调速。
2.1 牵引动力系统
本工程转体系统由4 套ZLD100 型连续顶推千斤顶、2 台YTB 液压泵站和2 台LSDKC － 8 主控台通过高压油管和电缆线连接，分别组成2 套转体动力系统。每套连续顶推千斤顶公称牵引力( 前后顶) 1 000 kN，额定油压31.5 MPa，进行串联，每台千斤顶（前、后顶）前端均配有夹持装置。
每2 套连续顶推千斤顶分别水平、平行、对称地布置于转盘两侧的反力墩上，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆（钢绞线缠绕的地方）相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线在同一水平，同时要求2 台千斤顶到上转盘的距离相等，且距牵引索脱离转向索鞍的切点距离＞ 5 m。千斤顶用高强螺栓固定于反力架上，反力架通过电焊或高强螺栓与反力墩固定（可根据现场情况用不同的安装固定），反力墩与反力架必须承受150 t 拉力的作用。
主控台应放置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。
2.2 牵引索 每个转体上转盘埋设有2 组牵引索，每组由12 根强度为1 860 MPa 的7φ 5 mm 钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过ZLD100 型连续顶推千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，预紧力由10 kN 逐渐降至5 kN，再用牵引千斤顶在2 MPa 油压下对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。
3· 转体结构的牵引力、安全系数及转体时间的计算
3.1 牵引力、安全系数计算
转体总重量W 为41 189 kN, 其摩擦力计算公式: F = W×μ。启动时，摩擦系数按μ = 0.1，摩擦力F = 4 118.9 kN。转动过程中， 摩擦系数按μ= 0.06，摩擦力F = 2 471.34 kN。转体拽拉力计算:T = 2/3×(R×W×μ)/D。球铰平面半径R = 1.5 m；转台直径D = 8 m ；转体总重W = 41 189 kN ；μ 为球铰摩擦系数,μ 静 = 0.1，μ 动 = 0.06。经计算：启动时所需最大牵引力T = 2 514.9 kN ；转动过程中所需牵引力T = 308.9 kN ；千斤顶动力储备系数为1.94 ；钢绞线的安全系数为5.85。
计算结果表明，千斤顶动力储备和钢绞线的安全系数均达到本类型工程施工的要求。
3.2 转体时间计算
两主墩同步转体施工，速度约为1.15°/min，旋转40°17’，耗时35.2 min。
千斤顶的牵引理论速度= 泵头流量/（3× 缩缸面积+ ２× 伸缸面积）。由于泵头的实际流量可从０到36 Ｌ /min 进行选择，所以转体的速度根据要求设定在规定时间范围内[2]。
4· 转体施工工艺及要点
4.1 施工工艺
转体施工工艺流程示意图见图1。
4.2 施工要点
4.2.1 施工准备
1）设备检查调试。将千斤顶、液压泵站、主控台等转体动力设备安装就位，空载试运行，控制信号、通讯联络是否畅通、良好。设备运行流程：自动运行前，1 号、2 号连续千斤顶的前、后顶活塞都在行程开关的①号位→控制系统给泵站及阀本柜的电磁阀通电信号，前顶前进→前顶前进到行程开关的③号位，行程开关反馈信息给控制系统，控制系统给1 号、2 号顶的电磁阀通电信号，后顶前进→前顶到达行程开关的④号位，控制系统得到信号；通过电磁阀转换油路，前顶回程，后顶继续行走，前顶回到①号位停止→后顶到达③号位，控制系统给前顶发出前进信号，前顶前进→后顶到达④号位自动回程，前顶继续前进。经过前、后顶的交叉运行，使转盘连续、无冲击地运行。 2）安装牵引索。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住。
3）拆除临时支垫。拆除上、下转盘间的砂筒，清理滑道与撑脚间的干砂，在滑道上涂润滑油以减小摩阻力；将上下转盘预埋的封固钢筋进行弯折，以保证不防碍转动。
4）称重平衡加载。在梁下利用千斤顶进行等力、不等力反顶称重并观测变化，根据观测数值进行调整、分析，称重委托有专业资质的单位。称重完成后根据转体结构物不平衡力矩（混凝土施工不平衡力矩+ 结构物产生不平衡力矩+ 观测分析调整值），在梁上采用砂袋进行加载配重。
5）测控点布设。测控点布设主要是测量转体过程中桥的整体平衡性、中墩的垂直度、桥轴线的正确性。根据线路中心线及转角，测出顺线路浇筑连续梁梁面的中心线，标识于梁端、墩顶中心，作为轴线控制点。同时在梁端翼缘板两侧各布置2 个高程控制点，监测转体过程中桥的整体平衡性。在中墩4 个面上分别弹出垂直线，作为转体时观测垂直度。安排2 组观测人员，分别在既有线两侧进行观测。
4.2.2 试转
先预紧钢绞线。重复数次用千斤顶将钢绞线逐根对称以10 ～ 5 kN 的力预紧，保证各根钢绞线受力均匀。预紧过程中应保证8 根钢绞线平行地缠于上转盘上。
试转时，记录每分钟转速及点动水平弧距，以供转体初步到位后，进行精确定位提供依据。每分钟转速，即在设计转体速度时每分钟转动主桥的角度；点动水平弧距，即控制采取点动方式操作测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离。
试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取措施整改后方可继续试转。
4.2.3 正式转体
准备工作全部就绪，气象条件符合要求，各岗位人员到位，先让辅助顶达到预定吨位后，发布转体命令。
1）启动。同步张拉牵引千斤顶，采取分级加载，由于各千斤顶间的进油腔并联，油压相等，要实现分级加载必须将所有泵站溢流阀限压调成一致[3]。分级加载步骤：千斤顶加载额定压力的30% 即9.5 MPa（300 kN）、加载额定压力的50%即15.8 MPa（ 500 kN）时若主梁未转动则再按每级5% 加载直到主梁被顶动为止。加载额定压力的55% 即17.3 MPa（550 kN）、加载额定压力的60% 即18.9MPa（600 kN）、加载额定压力的65% 即20.5 MPa（650 kN）、加载额定压力的70% 即22.0 MPa（700 kN）。若主梁仍未被顶动则应停止顶推，全面检查所有的顶推设备、纠偏装置、滑动机构等，分析原因，采取应急预案。
2）平转。根据铁路部门确定的转体作业时间，两幅桥同步进行转体。转速控制在0.02 rad/ min 左右，转动角度均为40°17’，整个过程约35.2 min。平转过程中测量人员反复观测墩身轴线偏位、梁端部位高程变化。转体过程中，根据转台上标识的转角刻度及梁面轴线双控，以防欠转或超转；从转台上标识刻度观察，当距合龙位置约94 cm（约2°）时，开始给控制台倒数报告监测数据，每10 cm 报告一次；在20 cm 内，每1 cm 报一次；在5 cm 内必须每1 mm 报告一次，根据设计桥梁轴线，在一侧边直段上置镜观察，确保准确合龙。
3）定位。转体就位后，精确调整转体倾斜位置，在保险支腿与环道钢板之间采用楔铁楔紧固定，防止梁体在外力作用下摆动。
4.2.4 同步转体控制措施
两桥同时启动，现场设同步启动指挥员，用对讲机通讯指挥；转体时控制好2 套液压设备的油压表压力；在箱梁上安装速度传感器，转体过程中安排专人观测；转体前在转盘上布置刻度并编号，转体过程中随时观测2 个转盘刻度的一致性；在转盘钢绞线上做好标记，确保2 个转体钢绞线等速。
4.2.5 封固上、下转盘
梁体转体调整就位后，进行上、下转盘封固施工。将上、下转盘预留钢筋焊好，外侧支模浇筑混凝土，与上转盘接口处预埋压浆管，待封固混凝土凝固后用灌浆法填补因混凝土收缩留下的空隙，保证上、下盘间混凝土密实。
5· 结语
转体施工技术在跨越既有铁路、公路、河流等施工中广泛运用，在实施过程中的细节控制和落实尤为重要，关系到桥梁合龙及合龙质量。
转体成功的措施有：成立质量领导机构，项目经理担任组长，设置专职质检员负责监督、检查施工质量，实行岗位质量责任制；转体正式开始后，其悬臂转体速度应控制在设计要求的范围内；整个转体过程中，应密切监测转体结构的标高、轴线位置及平衡情况；千斤顶的安装位置应精确定位，确保千斤顶的中心线与上转盘外圆相切，高度与预埋钢绞线中心线相平，并且2 对称千斤顶的中心线要相互平行；2 个对称千斤顶的作用力应大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生；预埋好的钢绞线牵引索在转体施工前应受到精心保护，严禁受到任何损伤。 |
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