罗帅 李凯 陈灯强 梁昆 冯维宁 张文学

摘要：针对利用转体技术进行施工的桥梁，转体结束后合龙口竖向位移误差可能过大而需要调整这一现象，文章以重庆市快速路二横线物流园区至礼白立交工程为依托，研究了加配重强制合龙法和球铰姿态调整法这两种调整合龙口竖向位移误差方式对主梁受力的影响。研究表明：利用球铰姿态调整法给主梁带来的附加内力较小，而利用加配重强制合龙法使主梁内力变化较为明显。

[作者简介]罗帅（1989—），男，本科，助理工程师，主要从事桥梁施工技术与管理工作。

随着城市交通网络的快速发展，我国公路网与铁路网的里程数逐年攀升，越来越多的新修建桥梁需要跨越已有的公路与铁路，如果利用传统的桥梁施工技术，在公路与铁路上方直接修建桥梁会严重影响交通的安全性，此时桥梁转体施工技术便得到了很好的应用。但桥梁转体后，合龙口会出现竖向位移误差[1-2]，即使保证所有悬臂端竖向位移误差均处于规定范围内，也会发生合龙口竖向位移误差超出规范要求的情况。为保证合龙口施工的顺利进行，需要对合龙口竖向位移误差进行调整[3-4]，常用的2种调整方式为球铰姿态调整法和加配重强制合龙法[5-6]，但不同的调整方式对结构受力状态影响不同，如果方法使用不当，严重时可能导致主梁的开裂，影响桥梁的使用安全。

本文以重庆市快速路二横线物流园区至礼白立交工程为城市快速路为工程背景，建立Midas全桥模型，分别研究加配重强制合龙法和球铰姿态调整法对主梁受力的影响。研究发现，球铰姿态调整法对主梁受力的影响明显小于加配重强制合龙法对主梁受力的影响。

1 工程概况

1.1 工程介绍

重庆市快速路二横线物流园区至礼白立交工程为城市快速路，全线采用双向6车道，设计速度为80 km/h。项目西起物流园区界，向东与快速路一纵线相交设置回龙坝立交，经物流园区上跨兴隆场编组站，设置主辅路系统，然后以土主隧道穿中梁山，出洞口后设跨渭井、蔡东联络线铁路主线桥上跨井口铁路群区，与渝碚路相交并设置童家溪立交，穿过同兴工业园，以礼嘉大桥跨嘉陵江后，与金通大道相交止于互通式立交，全线总长11.512 km，全线设特长隧道1座，跨江大桥1座，互通式立交2座，跨铁路主线桥1座和井口接线1处。

1.2 梁部结构设计

（40+2×75+40） m悬浇连续箱梁结构设计：

跨渭井、蔡东联络线铁路主线桥左桥采用（40+2×75+40） m变截面连续箱梁结构。梁体截面为单箱单室，桥面宽13.0 m，梁高2.5～5.0 m，顶板厚35 cm，底板厚32～80 cm，腹板水平厚40～70 cm，翼缘悬臂长300 cm，端横隔梁宽150 cm，中横隔梁宽300 cm。箱梁采用悬臂浇筑，后转体施工。

（40+65+40） m悬浇连续箱梁结构设计：

跨渭井、蔡东联络线铁路主线桥右桥采用（40+65+40） m变截面连续箱梁结构。梁体截面为单箱单室，桥面宽13.0 m，梁高2.3～4.5 m，顶板厚35 cm，底板厚32～80 cm，腹板水平厚40～70 cm，翼緣悬臂长300 cm，端横隔梁宽150 cm，中横隔梁宽300 cm。箱梁采用悬臂浇筑，后转体施工。

1.3 球铰结构

本设计左、右桥分别采用转体总重为4 500 t和4 000 t的球铰结构。转体结构的转动中心同时承受并传递转体结构全部重量。本桥球铰结构包括上球铰、下球铰、定位销轴、型钢定位骨架和聚四氟滑板等组成。上球铰位于上转盘底部，为凸面，下球铰位于下转盘上，为凹面。为防止球铰在加工、运输过程中变形，同时加强与上、下盘之间的混凝土连接，球铰背面设置环形及放射形加劲肋。环形聚四氟滑板安装在下球铰表面上，并在聚四氟滑板设置储脂坑，以减少上、下球面之间的摩擦系数。球铰中心设置钢制定位销轴，定位轴套穿透于上下球铰。

球面板采用Q345B钢板，钢板的化学成分及机械性能应符合GB 1591-2018《低合金高强度结构钢》的有关规定;加强肋板采用Q235B钢板，钢板的化学成分及机械性能应符合GB700-88《碳素结构钢》的有关规定;销轴采用45#锻钢，材料的化学成份及机械性能应符合GB/T17107-1997《锻件用结构钢牌号和力学性能》的有关规定。聚四氟滑板容许压应力不小于100 MPa，滑动摩擦系数不大于0.08。

1.4 转盘及撑脚

1.4.1 上转盘

上转盘支承桥墩及梁体，转体时上转盘单点支撑在转动球铰上，采用C50混凝土。上转盘施工时应预埋上球铰、撑脚及牵引索锚固端，铰盘钢筋布置应避开上套筒，上转盘纵横向钢筋应在撑脚处打断，撑脚预埋时应保持竖直。

1.4.2 下转盘

下转盘为转体结构基础，位于承台顶面内，采用C50混凝土分层浇筑而成，灌注时应加强养护以控制温度变形及裂缝。下转盘施工时预埋下球铰安装骨架，保证安装精度，钢筋布置要避开球铰骨架及下套筒，同时为下球铰安装预留槽口。下球铰安装完成后，转盘剩余空间浇筑C50微膨胀混凝土，同时为滑道预留槽口。

1.4.3 撑脚、滑道及临时支撑

撑脚采用钢管混凝土结构，Q345B钢管厚度16 mm，外径58 cm，内填C50微膨胀混凝土。钢管下设3 cm厚钢走板，走板底面加工精度为3级。下承台施工时精确定位并预埋滑道骨架，环形钢板通过螺栓与骨架连接并精调高度。保持撑脚走板与滑道间的缝隙为5 mm。

1.5 桥梁转体前后位置关系

桥梁转体前后位置见图1。

2 不同调整方式对主梁受力的影响

2.1 球铰姿态调整法对主梁受力的影响

建立Midas全桥模型，如图2所示。将每个T构梁分成25个单元，取最左侧进行分析，该T构两悬臂端的跨度均为37.5 m，现探究当T构跨中悬臂端高于邻跨悬臂端h10=10 mm，h20=20 mm，h30=30 mm时采用球铰姿态调整法，对全桥受力状态的影响。

通过计算可知，当高差值分别为10 mm，20 mm，30 mm时，球铰所需旋转的角度分别为θt=arctanhtL，t=10，20，30。θ10=0.016°，θ20=0.032°，θ30=0.048°。计算结果见表1、图3。

通过计算可知：球铰只需要转动非常小的角度就可以消除较大的梁端误差，刚体转动对主梁截面附加应力的影响也非常小，而本工程中所调整的角度小于1°，故在用球铰姿态调整时可不考虑刚体转动对主梁受力的影响。

2.2 加配重强制合龙对主梁受力的影响

本节探究，不同配重的情况下，对T构主梁受力的影响。实施步骤：采用加配重强制合龙的方法来分别消除T构跨中合龙段10 mm，20 mm，30 mm的误差，分析对主梁内力的影响。

如图4所示，在T构的跨中梁端分别施加600 kN，1 200 kN，1 800 kN的力，使其产生10.2 mm、20.5 mm、30.8 mm的强制位移，以模拟压重对全桥产生的荷载效应（图5、表2）。

通过计算可知：当梁端发生的强制位移越大时，主梁的各截面产生的附加应力越大，并且跟球铰调整相比，应力的变化较为明显。

3 结论及建议

研究发现，在实际工程中利用球铰姿态调整法给主梁带来的附加内力非常小，本工程中的调整角度几乎对主梁的受力没有影响，而采用加配重强制合龙法，相比较于未调整前的受力数据，发生了较大的改变，并且配重量越大，产生的附加应力就越大。

经对比，在本项目中采用球铰姿态调整法优于利用加配重强制合龙法。

参考文献

[1] 肖光清.大跨度连续刚构桥施工监控线形分析[J].公路与汽运，2019（6）：103-106.

[2] 洪帆，王远辉，姜增国.大跨连续刚构桥线形误差调整方法及其应用[J].交通科技，2008（1）：36-39.

[3] 公路桥涵施工技术规范： JTG/T F50-2011[S].北京：人民交通出版社， 2011.

[4] 魏银成. PC连续刚构桥施工中竖向压重强制合龙对成桥后结构的影响分析[D].蘭州：兰州交通大学，2013.

[5] 李子昂. 大跨连续刚构桥合龙阶段受力特性及合龙偏差极限研究[D].湖北工业大学，2020.

[6] 邓增轩. PC连续刚构桥主跨竖向强制合龙对成桥结构的影响分析及顶推优化[D].兰州：兰州交通大学，2015.