张美锋

摘要：新建宝鸡市陈仓区虢磻路上跨陇海铁路立交桥工程采用墩底转体法施工，为了保证梁体在转动过程中的平稳状态，需对T构进行不平衡称重试验分析。本文通过工程实例，阐述不平衡称重试验方法和应用过程中的技术难题，对墩底转体梁转动体不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及转动球铰静摩擦系数的测试分析和称配重方法等关键技术做了介绍，为类似T构转体工程提供借鉴，为今后桥梁转体施工项目提供经验。

关键词：桥梁转体;转体球铰;称重实验

中图分类号：U445.46文献标识码：A

0 引言

随着我国城市化进程的不断深入，当前我国城市基础设施建设如火如荼，工程建设中的跨既有铁路线、公路线的工况随处可见，为了消除梁体施工对既有线路运营和行车产生的安全隐患，跨越既有线采用转体法得到了广泛应用^[1]。

必须确保梁体轻松、安全和稳定的旋转，使旋转始终处于稳定的旋转状态。系统足够稳定。在旋转之前，进行重量测试以了解结构的实际偏心状态。考虑到固定和非平行旋转草图周期的称重试验，根据实际支撑条件计算相对应的启动重量计划，以确保位置动态安全系统^[2]。

本文以宝鸡市陈仓区虢磻路上跨陇海铁路立交桥转体工程为实例，简要地介绍下本桥不平衡称重实验的关键技术，为今后桥梁转体施工项目提供经验。

1工程概况

虢磻路上跨陇海立交桥工程位于宝鸡市陈仓区虢磻路，横跨陇海铁路，连接南北。

虢磻路立交主线桥梁起点桩号K0+473.000，终点桩号K0+867.550，全长395.55m，其中，跨铁路主桥采用2×58mT构，平面转体法施工。

2×58m转体为变截面混凝土现浇箱梁，采用单箱三室斜腹板箱形截面，转体主梁（53+53）m，主梁在铁路北侧分节段现浇，转体重量约9160t，T构逆时针转体70.2度至设计位置，然后施工边跨现浇段。

2 不平衡称重

2.1 称重原理

在转动体系所有約束解除后，测量转动体系的位移变化情况并观察撑脚是否落地，初步判断摩阻力矩与不平衡力矩的关系，再决定顶升方法[4]。梁部施工完成，支架拆除后，进行48小时的全天候观测。在梁下利用千斤顶进行等力、不等力反顶称重并观测变化，根据观测数值进行分析，确定不平衡重调整值，根据转体结构物不平衡力矩，包括球铰表面摩阻力矩M_z、桥梁自重产生的不平衡力矩M_g。在梁上采用砂袋进行加载配重，使结构重心尽量和转轴中心重合。可按照M_z<M_g和M_z>M_g两种平衡情况，推导摩阻力矩M_z和不平衡力矩M_g：

1. 当解除所有约束后，撑脚不着地，由此可知摩阻力矩M_z>转动不平衡力矩M_g：

上式中，P₁、P₂分别为沿纵轴线对称两侧顶推力大小，P₁为非偏心侧顶推力，P₂为偏心侧顶推力，L₁、L₂分别为不同顶推力对应的球铰磨心力臂长度。

（2）当解除所有约束后，撑脚支撑着地，转动系统发生转动，由此可知摩阻力矩M_z<转动不平衡力矩M_g：

当M_z<M_g时，旋转体系在落架后旋转，整个体系略向中心方向倾斜，支撑脚与环路接触。此时，系统的均衡状态由滚压电阻力矩、支撑脚对摩擦心的力矩和旋转体的不均衡力矩共同维持，支撑脚力达到滑降时，必须对脚部施加推动力，可按如下公式计算：

上式中，L为顶推过程固定力臂长度，P₁为球铰在千斤顶顶推过程中产生微小转动瞬间的顶力，P₂为球铰在千斤顶回落过程中产生瞬时转动的顶力。

根据大量研究成果及工程实践证实，在填充黄油后的四氟乙烯片球铰静摩阻系数和偏心距可由下列公式计算^[5]：

磨心铰静摩擦系数：

转动体偏心距：

式中，转体总重量G为91590KN;球铰球面半径R为6.9m。

2.2 称重方案

对称于桥梁中心线在桥梁转动体两侧布置4台4000KN千斤顶，在称重试验时对转动体进行顶放，以测试试验过程中临时支点的反力值。称重试验测试仪器布置示意如图1、图2所示。

如下图3、4所示，布置4个竖向百分表于两侧撑脚处位置，列表记录每级加载时对应的竖向位移。在相邻位置布置4个水平向百分表记录每级加载时相应的水平位移，以便综合判断球铰转动的临界状态，合理确定临界力值。

3稱重数据分析

3.1 约束拆除

在转动体系所有约束解除后，在最后的4个型钢切割之前，架设百分表测量位移，测量结果如下表1所示。

由表1可看出，在型钢约束解除后，非跨线侧下降、跨线侧上升，且稳定后非跨线撑脚未落地，表明桥梁非跨线侧偏重，且摩阻力矩Mz>不平衡力矩Mg。因此在加载过程中采用第一种方式进行加载，即先在非跨线侧进行顶升，然后在跨线侧进行顶升。

3.2 千斤顶顶推

在非跨线侧以500KN为起点，按100KN为一个档均匀加载千斤顶推力，测量数据如下表2所示，并按表2绘制折线图（图5）。同样在跨线侧以100KN为起点，按100KN为一个档均匀加载千斤顶推力，测量数据如下表3所示，并按表3绘制折线图（图6）。

根据以上图表可看出：P2（非跨线顶升过程突变值）为2800kN，P1（跨线顶升过程突变值）为400 kN。按以上称重结果计算出相关结果如表4所示，由该表可知为保证转体过程中的平稳性，可在距离ZX5号墩墩中心45m处（跨线侧）配重12.8t。

4 总结

现场试验过程正常，基本测试出转体梁各项参数（具体称重数据结果见表4），通过采集数据计算的球铰摩擦系数偏小。试验为后续主梁顺利转体的实施提供了一定的保证和依据，宝鸡市陈仓区虢磻路上跨陇海铁路立交工程于2018年5月7日成功转体。

试验过程中也存在一些问题，受场地限制，千斤顶加载在球铰附近实施，影响因数偏多，准确度相比在悬臂端搭设称重台稍差，在以后的试验中将不断改进完善。

参考文献：

候广伟. 宝鸡市上塬路立交桥转体施工的关键技术问题研究[D]. 武汉理工大学， 2017：7.

鲁建生， 杨永宏， 刘继龙. 保阜高速公路跨京广铁路转体桥称重试验研究[J]. 铁道建筑技术， 2009（5）：106-109.

[3] 中铁第五勘察设计院集团有限公司.宝鸡市陈仓区虢磻路上跨陇海铁路立交桥工程施工图[Z].北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司，2016.

[4]  魏峰， 陈强，马林.北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析[J]. 铁道建筑， 2005（4）：4-6.

[5]   张雪松， 王慧东. 西柏坡高速2×67m同步转体曲线T构称重试验研究[J]. 石家庄铁道大学学报（自然科学版）， 2013， 26（3）：23-26.