铁路水平墩顶转体桥试转体数据分析

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摘要:水平墩顶转体是上跨既有线重要的施工方式之一，不仅降低了转体结构配重，降低转体牵引力，还缩短了既有线上施工作业时间，提高了转体过程安全可控性。以水曹铁路上跨迁曹铁路特大桥为例，针对其所进行的水平墩顶转体的试转过程，进行过程总结和数据分析，既为本工程正式转体提供了试验数据，也为同类桥梁施工提供试验数据和实践经验。

关键词:水平墩顶转体；试转体；数据分析

传统的铁路连续梁多采用墩底转体，转体后转体机构封闭于承台中，致使基础平面尺寸极大。基础施工过程中，基坑敞口时间长，由于雨水或地下水的浸蚀，转体系统易锈蚀，导致转体系统摩阻力急剧增大。墩底转体时，转体重量既包含桥梁部分，还包含墩身部分，需要增大牵引力，增大了牵引设备和预埋系统的安全隐患。当墩身较高时，由于受力不均，易发生偏压，有倾覆的危险。所以近年国内出现了墩中和墩顶水平转体的形式(见图1)。与此同时，水平墩顶转体也有一些弊端，由于墩顶空间所限，对于转体机构的布设提出了更高的要求;结构支点位置、滑道走行区域与支座位置会发生局部冲突。这些都给后期转体施工带来了困扰。本文结合水曹铁路墩顶试转体过程进行分析和总结，通过数据采集和分析为正式转体提供经验支持。

1概述

1．1工程概况

上跨迁曹铁路特大桥位于河北省唐山市唐海县境内，全长5．5km，其中57号墩～58号墩处采用64m连续梁跨迁曹铁路，交叉角度为45°。既有线边坡防护侧采用直径1m、桩长18m混凝土灌注桩防护，采用钢板桩+0．5m封底混凝土+0．5m片石的止水方式。57号墩采用10根桩径1．6m，桩长71m钻孔灌注桩基础;58号墩采用10根桩径1．6m，桩长76m钻孔灌注桩基础。承台尺寸为14．6m×11．6m×3．2m。57号、58号墩均采用圆端形实体墩，墩柱高度均为8．5m，墩底尺寸8m×4．2m，墩顶尺寸9．6m×7．2m。梁体全长145．5m，计算跨度为(40+64+40)m，中支点处截面最低点处梁高5．2m，跨中2m及边跨9．75m直线段截面最低点处梁高2．7m，梁体下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0．75m，梁缝分界线至梁端0．1m;桥梁建筑总宽11．5m，梁体宽度10．8m，挡砟墙内侧净宽8．7m。连续梁采用支架现浇、墩顶转体，中跨合龙段采用钢壳法施工，在57号、58号墩搭设支架浇筑62m长梁段，形成平衡转动结构，57号墩、58号墩转体梁段逆时针旋转45°，平转角度不大于0．02rad/min，转体最大总重量23200kN;结构平转至最终桥位后，进行边跨合龙及中跨合龙。

1．2墩顶转体工艺原理

将转体机构布置于墩顶，采用钢管混凝土转铰装置并设置夹层钢板，墩顶设置临时支撑，转体梁段在支架上现浇施工，落梁形成自平衡转动体系，转体就位后边跨合龙，顶梁并抽掉钢管混凝土转台的夹层钢板，永久支座顶推就位，落梁，完成体系转换，中跨合龙。转体机构由下转盘、球铰、上转盘及牵引系统组成。顶帽设计为下转盘并布置环形滑道，梁底转盘下设钢管混凝土转台，上下转盘之间设置钢管混凝土转铰装置。钢管混凝土转台分上下两段，中间设置夹层钢板。钢管混凝土转铰装置布置在两支座中间，转体后，通过抽取夹层钢板使上下球面分离，由球铰支撑转换为永久支座支撑，完成体系转换。具体施工工艺流程:施工准备→墩顶转体系统施工→转体梁段施工→转体→边跨合龙→顶梁→抽取夹层钢板→永久支座顶推就位→落梁→中跨合龙。

2转体过程数据分析

2．1试转体目的

1)确定启动牵引力T0和正常牵引力T1大小，分析确定正常牵引力状态下转动速v及惯性滑动行程度s。2)分别统计分析点动(1s，3s，5s，10s四组点动)和线动时下端梁和转盘行程数据。3)检查测试泵站电源、液压和牵引系统的工作状态。4)通过试验模拟，提升指挥系统、安全防护系统和操作系统人员的沟通协调能力。5)经过试转体，缩小转体角度，减少转体剩余工作量。

2．2试转数据总结分析

同既有线单位沟通选取合理的天窗施工点，进行试转体。

2．2．1设计及点位参数设定转盘半径3．6m、直径7．2m，滑道中心线半径2．15m、直径4．3m，墩中心处滑道至梁顶高6．987m，梁宽10．8m，墩中心至桥端长度31m，57号墩中心至梁端测点30．5m，58号墩中心至梁端测点30．5m。

2．2．2转动参数设定转动1°时转盘弧长6．283cm，梁端测点弧长253．232cm;转动5°时转盘弧长26．616cm，梁端测点弧长279．252cm;转动45°时转盘弧长282．745cm，梁端测点弧长2395．464cm。

2．2．3数据采集分析1)57号墩试转过程。数据采集见表1～表5。2)58号墩试转过程。数据采集见表7～表11。 

2．2．4试转数据结果分析1)根据57号墩惯性行程14mm，58号墩惯性行程11mm，综合现场读数误差和人工操作情况，再考虑以上数据分析结果，为防止超转，在梁端距设计位置2m(转盘距离终点232mm，即23．2cm)时停止连续牵引作业，然后采取点动操作就位。2)转盘刻度剩余30cm开始倒读数，每厘米读一次，从“10，9，8，7，……，3，2，1，停”用对讲机报数。3)本转体采用不平衡转动，即靠近中跨处两组撑脚与滑道密贴，根据试转情况，梁端有向中跨降落的迹象，靠中跨处的两组撑脚下的四氟乙烯板是盯控重点，及时发现随时处理，以保证连续转动。

3结语

试转取得数据仅作为正式转体时操作的参考，正式转体时尤其是点动牵引阶段必须以梁端实测数据为操作依据，加强接近到位阶段的观测。转前检查障碍物(滑道钢楔、牵引钢绞线切线处预留钢筋、混凝土块、碎石等)、黄油涂刷状况。转动中，检查四氟乙烯板是否在撑脚下、黄油中有无杂物、钢楔是否侵入滑道。经过试转对试转体过程的数据分析和经验总结，有助于对转体桥施工过程遇到的问题及时进行修正，对可能遇到的风险提前规避，试转体是转体桥施工中一项重要的前置工序，本文从水曹铁路上跨迁曹特大桥试转过程的控制及数据采集进行总结，为转体桥试转施工提供经验和借鉴。

参考文献:

［1］钟勇勇，朱洪洲，陈天培．桥梁转体施工方案研究［J］．绿色环保建材，2020(3):214-215．

［2］潘静．跨铁路既有线转体桥施工技术研究［J］．工程建设与设计，2020(5):190-192．

［3］刘晋权．铁路连续梁转体施工过程控制及及时要点［J］．建材与装饰，2019(1):275-277．

［4］太铁师［2016］368号，水曹铁路上跨迁曹、曹南、龙城铁路专用线立交桥设计方案对接的复函［Z］．

［5］Q/CR9652—2017，客货共线铁路桥涵工程施工技术规程［S］．

［6］铁运［2015］75号，关于印发中国铁路总公司关于加强邻近既有线施工安全管理的通知［Z］．

作者：敖岩 单位：中铁三局集团天津建设工程有限公司