称重技术在沈阳四环跨秦沈客专转体桥中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 称重技术在沈阳四环跨秦沈客专转 体桥中的应用 摘要：研究目的：为了确保秦沈 客专既有线行车安全和减少对铁路运营 的干扰，沈阳四环快速路秦沈客专公铁 分离立交桥采用 2-80mT 型钢构转体工 艺。转体桥转体，最重要的是保证转动 的平稳性，理论上水平转体应该对保证 转体中心支点两端重量一致，保证转体 桥两端达到平衡状态。在转体过程中， 转动体的自平衡或配重平衡对施工过程 的安全性和转体顺利转动起着至关重要 的作用，本文结合该工程对转体桥施工 中重要的称重原理及简要操作步骤进行 阐述。 中国论文网 /4/view-12702894.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 研究结论：在转体桥施工中，其 技术核心是转体，而转体桥实施转体的 关键在称重，通过称重，测试转体部分 的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距、上 下球铰间的摩擦系数等参数，通过参数 测定与计算，判定转体桥的平衡与稳定 状况，如果转体桥体经称重计算梁体两 端重量不平衡，则需通过配重来调整梁 体重心，使梁体的重心位置居中，从而 已达到梁体平衡，保证转体顺利与安全。 关键词：转体桥 称重试验 沈阳 四环 1 概述 2012 年 9 月 25 日，沈阳四环快 速路转体桥成功转体，该桥于 K3+667.4 处同既有秦沈客专（K679+420 处）交 叉，转体角度 52，梁端转动长度 63.530m。上部结构为 2 孔 80mT 型刚 构连续箱梁，箱梁顶宽 17.1m，梁高 3.6m7m，梁底为二次抛物线，单幅 桥转体重量 11800t。本文结合该工程对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 转体桥施工中非常重要的称重原理及简 要操作步骤进行阐述。 平衡转体桥作为近年来一种新工 艺发展较快，因在施工支架完全拆除后 以及在转体过程中，转动体的自平衡或 配重平衡对施工过程的安全性和转体顺 利实施起着至关重要的作用。为确保转 体的顺利实施，对其结构进行称重试验， 测试转动体部分的不平衡力矩、摩阻力 矩、偏心距、摩擦系数，并完成配重。 2 称重试验原理 2.1 转动体球铰摩阻力矩 MZ 大 于转动体不平衡力矩 MG 采用球铰转动测试不平衡力矩， 这种方法采用测试刚体位移突变的方法 进行测试，受力明确，而且只考虑刚体 作用，而不涉及挠度等影响因素较多的 参数，结果比较准确。 当脱架完成后，整个梁体的平衡 表现为两种形式之一： 转动体球铰摩阻力矩 MZ 小于 转动体不平衡力矩 MG。此时，梁体发 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 生绕球铰的刚体转动，直到撑脚参与工 作，体系的平衡由球铰摩阻力矩、转动 体不平衡力矩和撑脚对球心的力矩所保 持。 转动体球铰摩阻力矩 MZ 大于 转动体不平衡力矩 MG。此时，梁体不 发生绕球铰的刚体转动，体系的平衡由 球铰摩阻力矩和转动体不平衡力矩所保 持。 当转动体球铰摩阻力矩 MZ 小于 转动体不平衡力 矩 MG 时，意味着支架拆除后， 转动体部分在自身的不平衡力矩作用下 即发生转动。以沈阳四环转体桥为例， 此时进行不平衡称重试验，转动体东侧 支点落顶，使转动体在沿梁轴线的竖平 面内发生顺时针方向微小转动，同时西 侧支反力为零。然后东侧支点升顶，发 生逆时针方向微小 转动，同时西侧支反力为零。记 录转动过程中百分表读 数。 （图 1） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 假设转动体重心偏向东（边跨） 侧， 东侧落顶时有 P 落 L 落 +MZ=MG， 东侧升顶时有 P 升 L 东 =MG+MZ， 则 MG=，MZ=。 式中：MG转动体不平衡力 矩， MZ转动体球铰摩阻力矩， P 落、 P 升梁体东侧落顶、 升顶时支点支反力， L 东、L 西梁体东、西侧支 点距转动球铰几何中心的距离。 当转动体球铰摩阻力矩 MZ 大于 转动体不平衡力矩 MG 时，意味着支架 拆除后，转动体部分在自身的不平衡力 矩作用下不能发生转动。此时进行不平 衡称重试验，分别从转动体东、西侧支 点顶梁，使转动体在沿梁轴线的竖平面 内发生逆时针、顺时针方向微小转动， 记录转动过程中百分表读数。 （图 2） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 假设转动体重心偏向东（边跨） 侧， 从东侧顶梁时有 P 东 L 东 =MG+MZ， 从西侧顶梁时有 P 西 L 西 +MG=MZ， 则 MG=， MZ= 式中：P 东、P 西 梁体发生 微小转动时东侧、西侧支点支反力。 2.2 转动体球铰静摩擦系数 称重试验时，转动体球铰在沿梁 轴线的竖平面内发生逆时针、顺时针方 向微小转动，即微小角度的竖转。摩阻 力矩为摩擦面每个微面积上的摩擦力对 球铰中心竖转法线的力矩之和（图 3） 。 图 3 转动体球铰静摩擦系数计算 示意图 dMZ=RcosdF， dF=0dA， dA=2rds，r=Rsin，ds=Rd -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 ， = 竖 cos， 竖=， 则 dMZ=d， MZ=0NR， 将此球铰参数 =13.725代入得： 球铰静摩阻系数 0=，摩擦面按平面 计算时：球铰静摩阻系数 0=。计算 结果两者相差 1.4%，故当球铰球面半 径较大而矢高较小时，可将摩擦面近似 按平面来计算 0。 2.3 偏心距 根据研究成果及工程实践，使用 聚四氟乙烯片并填充黄油的球铰，其偏 心距可用下列各式计算： 转动体偏心距 e=MG/N，式中： MG 为不平衡力矩； N 为转体重量。 2.4 称重试验各项参数估算 u=Mz/0.986NR， Mz转动球铰摩阻力矩， R球铰球径为 8.008m， N转体重量为 11800t（118000kN） 。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 根据研究成果及工程实践 u 值约 在 0.02-0.04 之间，故假设 u=0.03，反 算 Mz=27951 kN.m。 Mz=（ F 左 L 左+F 右 L 右）/2， 假设 F 左=F 右，L 左=L 右，取 L=5.4m， 计算得 F=5176kN。 称重时千斤顶顶力约在 5200kN。 2.5 梁体纵向配重 采用重量平衡转体配重方案。该 转体方案的思路是：通过配重，使转体 梁在静力状态保持平衡，即转体梁的重 心线通过球铰竖轴线。此时，配重可按 下式计算： 需要配重=N e /配重悬臂长度。 该方案的好处是配重量小，启动 所需牵引力相对较小。由于该方案中对 转动体为一点支承，在转动过程中易导 致转体梁在竖平面内的晃动。因此，若 采取该方案，应尽量减小撑脚与滑道间 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 的间隙。 3 测点布置 在两幅梁的承台底面布置如图 4 的千斤顶和位移传感器，在上转盘下用 千斤顶施加力，分别用位移计测出球铰 由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值， 从而测出梁体的不平衡力矩。 图 4 测点布置图 4 仪器设备及其安装（表 1） 仪器设备安装布置图 5。 5 称重工艺试验分析 5.1 前期梁体施工的进度要求 所有张拉、压浆工作完成； 梁体（包括梁体护栏）装修做 完，防抛网安装完成； 连续千斤顶作业平台搭设完成； 基坑、上下转盘和反力座凿毛， 撑脚、滑道清理，基坑杂物清理完成； 牵引设备安装调试到位，钢绞 线清理穿钢绞线并预紧； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 转体牵引配电箱安装连接到位； 撑脚间隙砂子清理干净； 称重前撤除梁顶所有材料、机 具、设备； 千斤顶校准完成。 5.2 梁顶标高、轴线测量准备； 撑脚编号，撑脚间隙测点标示；在梁顶 用白水泥线将配重块放置区域画出。然 后测量梁顶标高、复测梁体轴线；测量 撑脚间隙。安放位于上下承台之间临时 支撑，临时支撑销紧。最后再次复测梁 面标高、轴线及撑脚间隙。 5.3 安放称重千斤顶，全部施加 5 吨预顶力，并检查排除影响梁体转动 的障碍物。随后拆除砂箱，测量撑脚间 隙，之前配重块和吊车需提前就位，这 时方可拆除临时固结，然后再拆除临时 支撑。 5.4 称重前初步观察百分表，察 看梁体倾斜方向，初步判断梁体平衡或 偏移状态；再次查看撑脚间隙。称重时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 缓慢顶升，分级加载读数。称重时考虑 从偏心侧施加顶力，分级施加顶力的大 小及加载步骤（见表 2） ；称重时观测梁 端高程变化与千斤顶行程、压力及百分 表读数之间的关系。 表 2 称重千斤顶加载施力等级表 注：此表实际应用时根据千斤顶 校准报告换算为压力表的压力分级表。 5.5 落顶、读数。每次完成称重， 待指针稳定后读数、计算。计算主要内 容有：e、Mz、MG，同时计算出配 重量并按计算结果配重。配重完成后要 进行二次称重，检验配重情况；直到两 端平衡。 5.6 配重完成，上临时支撑，最 后再次复测梁体标高、轴线、撑脚间隙。 5.7 试验结果汇总。通过拆架时 观测数据表明：转动体纵向球铰摩阻力 矩大于转动体不平衡力矩（偏向大里程） 。纵向称重试验实测位移、顶力数据见 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 图 6、图 7。 17#墩转体纵向不平衡力矩估 算为：不平衡弯矩 MG= 1338.75kN m，偏心距 e=0.011m；MZ=55781.25KN m；0=0.0589。 15#墩转体纵向不平衡力矩估 算为：不平衡弯矩 M=3137kN m，偏 心距 e=0.026m。 6 结论 为保证转体的同步、缓慢匀速转 动，其转体结构的称重、配重是该转体 施工中核心工作，通过对转体球铰部位 摩擦力、不平衡力矩的测试，掌握梁体 的稳定与平衡情况，在通过配重，使梁 体达到平衡，为标高调整、变位和受力 状况提供依据，从而确保转体结构安全。 6.1 通过以上论述发现，通过称 重，能够准确确认转体