米 强

(中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 工程概况

哈尔滨市哈西大街通工程跨线桥与铁路相交里程为王孙下行线K4+425.76 m，交角为80.4°，共需跨越48条既有线。施工期间临时迁移后铁路线路与桥墩最小净距6.99 m，铁路站场恢复后正常使用期间铁路线路与桥墩最小净距9.54 m。施工期间对铁路站场内H-1线、H-2线临时停用，I-25线进行临时迁移过渡，对V'-16线及辆-18线临时停用。

跨铁路主桥方案为双塔双索面斜拉桥，跨径布置为(118+198+118)m，位于直线上，边主跨比0.6∶ 1。由于场站铁路线路布置的限制，边跨较常规斜拉桥要大(一般为0.45～0.5∶ 1)。主桥采用半飘浮结构支承体系，塔和过渡墩处均设置纵向活动支座。

2 工程特点

受场地施工环境限制，主桥采用转体施工，转体最大重量约29 500 t。9#塔主梁转体段长度为(97+101)m，10#塔主梁转体段长度为(90+107)m，其中10#墩主梁中跨配重区域43 m，每延米31.4 t，理论不平衡重达1 350 t。且10#墩边跨侧，因其接触网迁改等原因导致设计桥位下方接触网横联与斜拉桥主梁底面距离过近，与设计位置梁底面距离约151 mm，若转体过程中对桥梁姿态不能采取稳定有效的控制措施极易发生干涉碰撞，影响线路运营。

转体前解除临时固结后，整个桥塔和主梁的重量全部由球铰承担，球铰必须具备足够的强度和刚度。同时，转动体应易于转动和控制，转动过程平稳，因此转动体自身应处于平衡状态，且重心位置不能偏差较大，以免导致转动球铰摩擦系数过大而增大牵引难度。

因此转体前准确称重，了解转动体平衡状态，通过偏心距确定是否配重及配重方案，通过摩擦系数确定牵引力及牵引系统动力安全系数，对能否顺利转体至关重要。

3 试验仪器选择

本次试验仪器包括数据采集的位移传感器，静载控制系统，辅助测量工具钢卷尺、皮尺以及数据分析的测试分析软件。为了保证测试结果的精度，选择位移传感器量程为0～50 mm，分辨率0.01 mm/0.000 5″，误差±0.03 mm；控载系统测量力0～70 MPa，误差≤0.1 MPa进行测试。

4 称重方法的确定

在转动体系所有约束解除后，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。顶推力对应球铰磨心力臂长度L为8 m。

(1)摩阻力矩Mz>转动不平衡力矩Mg时力矩

Mg=(P2L2-P1L1)/2

(1)

Mz=(P2L2+P1L1)/2

(2)

式中：P1、P2分别为沿纵轴线对称两侧顶推力大小，L1、L2为顶推力对应球铰磨心力臂长度。

(2)摩阻力矩Mz<转动不平衡力矩Mg时力矩

当Mz

Mg=(P2L+PL)/2

(3)

Mz=(P2L-PL)/2

(4)

式中：P2为千斤顶顶推过程中使球铰产生微小转动瞬间的顶力，P为千斤顶回落过程中球铰产生瞬时转动的顶力，L为顶推过程固定力臂长度。

通过公式推导最终得到磨心铰静摩擦系数

μ=Mz/(R×G)

(5)

转动体偏心距：

e=Mg/G

(6)

式中：R为球铰球面半径，哈西大桥下球铰球面半径为9 m；G为转体总重量，9#墩和10#墩均为280 000 kN。

5 称重数据分析

5.1 9#墩称重结果分析

9#墩梁体采用绝对平衡配重方案，该配重方案中转体桥的重心线通过球铰竖轴线，无偏心，启动所需牵引力相对较小。但由于转动体为一点支承，在转动过程中容易导致转动体在竖平面内的晃动。因此应尽量减小撑脚与滑道间的间隙，可在撑脚与滑道钢板间填塞一定厚度的四氟滑板。

试验通过高精度控载系统逐级平稳加载，测试分析软件实时同步记录转动体位移变化，9#墩中跨侧顶升力-位移变化分析如图1所示，边跨侧顶升力-位移变化分析如图2所示。

图1 顶升力-位移变化分析图(中跨侧)

图2 顶升力-位移变化分析图(边跨侧)

图中竖向位移值正号为上升，负号为下降。由图1及图2可看出：9#墩中跨顶升过程中突变值P2值为4 200 kN，边跨顶升过程中突变值P1值为1 700 kN。

根据称重结果结合现场实际情况，9#墩因其逆时针平转区域无任何障碍物，采用平衡转体的方式直接平转合龙。采用梁体平衡配重方案，偏心距一般控制在0～5 cm。依据称重试验结果计算得到不平衡力矩Mg为10 000 kN·m，摩阻力矩Mz为23 600 kN·m，摩擦系数u为0.94%，偏心距e约为0.036 m(偏向于中跨侧)，满足规范要求，故不进行配重。

5.2 10#墩称重结果分析

经测量接触网与设计位置梁底面最近处高差约151 mm，平面位置距塔中90.63 m。通过确认，球铰及附属设施安装时，撑脚下方与滑道板间预留了30 mm间隙。可通过称配重将桥梁重心偏向无横联影响侧，使该侧撑脚落于滑道上，与滑道间垫10 mm四氟板，这样小里程侧撑脚位置下降20 mm，初步估算有影响接触网横联对应梁长90 m位置抬高约252 mm，梁底面距接触网横联顶面距离403 mm。以上理论数据未计拆除上转盘支架及砂箱后上转盘下沉量。撑脚与滑道间隙、梁底与接触网横梁净距应以转体前实际测量数据为准。上转盘下沉量对球铰竖向转动角度的影响可采取选用更薄规格的聚四氟乙烯垫板的方式消除。

针对10#墩边跨主梁旋转区域梁底距离接触网过近情况，10#墩采用不平衡转体方案，通过配重使10#墩小里程侧撑脚着地，大里程侧主梁翘起，以增大梁体底面与接触网横梁空间。球铰与2组撑脚支撑形成稳定的3点支撑，转体过程中桥梁姿态除水平旋转外始终保持稳定状态，平转到位后合龙。

试验通过高精度控载系统逐级平稳加载，测试分析软件实时同步记录转动体位移变化，10#墩中跨侧(加载)顶升力-位移变化分析如图3所示，中跨侧(卸载)顶升力-位移变化分析如图4所示。

图3 顶升力-位移变化分析图(中跨侧)

图4 顶升力-位移变化分析图(中跨侧)

由图3和图4可看出：顶升过程中跨侧突变值P2值为3 400 kN，卸载过程中跨侧突变值P值为150 kN。

根据以上称重结果结合现场实际情况，10#墩采用梁体纵向倾斜配重方案。偏心距一般控制在5～15 cm。根据以上称重结果计算出不平衡力矩Mg为14 200 kN·m，摩阻力矩Mz为13 00 0 kN·m，摩擦系数u为0.52%。本桥拟在中跨距离桥梁中心线80 m处配重20 t，配重后体系根据以下公式可计算得到新的偏心距约为0.108 m(偏向于中跨侧)。

(7)

式中：e′为配重后偏心距。

6 结 语

对非对称转体斜拉桥称重技术进行研究，现场试验过程正常，得到的顶升力-位移曲线特征突出，基本测试出转体梁各项参数，结合施工现场实际情况，采集数据计算的球铰摩擦系数较小，称重配重均满足《桥梁水平转体法施工技术规程》DG/TJ 08-2220—2016、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650—2020的要求，试验为后续主梁顺利转体的实施提供了可靠的保证。