浅谈转体施工工艺及计算WORD版

1浅 谈 连 续 梁 转 体 施 工 工 艺 及 转 体 计 算摘 要 ：桥梁转体施工是上世纪 40 年代以后发展起来的一种架桥工艺，现在很多跨铁路及跨公路桥中都用到了桥梁转体施工技术。本文简单介绍了长株潭城际铁路 214#-217#墩跨越湘潭东车站连续梁转体施工工艺及转体计算。关键词：连续梁转体 牵引力 助推力 制动距离一、工程概况新建长株潭城际铁路 CZTZH-标湘潭特大桥在 214#217#墩（75.5+125+75.5）m 预应力混凝土连续梁跨越湘潭东车站，起始里程为：XDK44+306.525XDK44+582.925。考虑到常规施工连续梁梁体对既有线的影响大，该连续梁采用转体施工方案，先在既有线两侧将两个 T构预制好后，通过转体球铰结构及连续千斤顶转体施工使两个 T构转体到位并合拢成桥。二、转体施工工艺及注意事项（一）转体结构简述本桥转体部分悬臂长度为 61.5m，于 215#、216#墩中心对称。转体重量为 11000吨，通过转体牵引系统转动上转盘使梁体轴线与设计位置重合。下转盘中心设钢转轴，上转盘中心设定位轴套管，使上下转盘中心重合。转体过程按“中心承重”的思路来进行，不考虑支撑脚的支撑作用。（二）主要技术参数1.转动角度：215#墩为逆时钟 36，216#墩为逆时钟 26；2.梁端转动弧长：215#墩为 19.31m，216#墩为 13.95m；3.转体重量：11000 吨；4.转体几何尺寸：悬臂长度为 61.5m，桥面宽 12.2m，0#块高 9.036m；（三）转体牵引体系及转体所需设备1.转体牵引体系本桥的牵引体系由千斤顶、牵引索、反力架、锚固端组成。千斤顶采用连续顶进千斤顶，牵引索共 2束，反力架采用预埋型钢浇筑混凝土成反力墩，锚固端采用 OVM体系。2.转体设备（1）同步连续牵引系统2350吨连续千斤顶 2台，泵站 2台，主控台 2套。（2）助推系统50吨千斤顶 4台，电动油泵 4台。（四）转体施工过程及注意事项1.转体施工准备（1）转体过程中的液压及电器设备出厂前要进行测试和标定，并在场内进行试运转；（2）空载试运行，并检查设备运行是否正常。安装牵引索。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住，先用 1-5KN逐根对钢绞线预压，再用牵引千斤顶在 2Mpa油压下对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。（3）转体施工时风速不能大于 10m/s（即 5级大风），转体前一周与气象部门及时沟通，保证转体不在大风天气下进行。（4）在转体施工前，完成转体的栏杆、电缆槽等桥面附属工程，避免转体时和转体后桥面施工坠物造成武广高铁的行车安全。（5）在转体前将桥面的杂物和不用的机械设备清理干净，以免风大吹落物体。（6）对转体半径覆盖范围内的施工设备清理干净、场地平整、材料机具码放，做好文明现场。（7）在上转盘上安装转动角速度标尺。2.试转正式转动前两天，进行结构转体试运转，全面检查一遍牵引动力系统是否状态良好。试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：（1）每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧度距离，应将转体速度控制在设计要求内。（2）控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因和采取相应措整改后方可继续试转。3.正式转体连续千斤顶逐级加载，每次 1吨直至转动开始，如果开始转动则连续千斤顶进入自动连续工作状态。转体过程尽量一次到位，在接近到位 1m左右的时候采用点动操作方式，点动时间由试转时确定。（1）分析试转的各项数据，整理出控制转体的详细数据；3（2）转体结构旋转前要做好人员分工，根据各个关键部位、施工环节、对现场人员做好周密部署，各司其职，分工协作，由现场总指挥同意安排；（3）液压控制系统、要点审批、气象条件、结构物等全部就绪并满足转体要求，各岗位人员到位，转体人员接到指挥长的转体命令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行；（4）设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况，左右幅梁每转过 5度，向指挥长汇报一次。（5）转体结构接近设计位置 100cm时系统“暂停”。为防止结构超转，先借助惯性结束后，动力系统改由“手动”状态下改为点动操作。每点操作一次，测量人员报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。4.转体就位（1）转体就位采用全站仪中线校正， 允许其中线偏差不大于 1cm；在箱梁两端的边跨直线段上布置 2台全站仪，把每台仪器的视线方向设定在箱梁理论中心方向，然后进行转体就位过程观测；在箱梁的两端各布置一台水平仪，用来观测箱梁端部就位后的梁顶高程。（2）转体就位采用全站仪中线校正，轴线调整到位后，准确测量各悬臂端实际标高，利用千斤顶在转台位置施加力，调整各和合拢段之间的标高，测量达到要求后，利用钢楔块将钢撑脚与滑道之间间隙塞死并焊接牢固。三、转体结构牵引力、助推力及制动距离计算（一）牵引力及助推力计算本桥 215#墩设计转动重量(T 构总重)90630kN，216#墩设计转动重量 96200kN。球铰竖向承载力为 100000kN，满足要求。转动体系采用钢球铰，分上下两片，平面直径R=1500mm=1.5m，采用厂家成套产品。上转盘底座半径 550cm，则牵引力偶臂为 2550cm=11m。据桥规计算公式，转体牵引力计算公式为 T=2fGR/(3D) 式中：T-牵引力；G-转体最大总重力； R-球铰水平半径；D-牵引力偶臂；f -摩擦系数，静摩擦力系数 0.1，动摩擦力系数 0.06。215#墩转体：启动时所需要最大牵引力 T=2906300.11.5/(311) kN=824kN；转动时所需要最大牵引力 T=2906300.061.5/(311) =494kN。4216#墩转体：启动时所需要最大牵引力 T=2962000.11.5/(311) kN=875kN kN；转动时所需要最大牵引力 T=2962000.061.5/(311) kN=525kN kN。则动力储备安全系数 350t/87.5t=4；钢绞线的安全系数 27（根/台）23.5（t/根）/87.5(t)=3.76。考虑动摩擦力矩与静摩擦力矩间的差值全部由上转盘撑脚处的两台助推千斤顶承受，则有助推力 T2为：215#墩助推力 T2 =(8245.5)-(4945.5)/(4.5)=403KN50t；216#墩助推力计算T2 =(8755.5)-(5255.5)/(4.5)=428KN50t。简化计算考虑其设置撑脚，可能为单撑脚系统，使用简化公式计算其牵引力 T=GR/D式中：T-牵引力；G-转体最大总重力； R-滑道中心半径；D-牵引力偶臂；f -摩擦系数， 启动和滑动均取 0.03。215#墩转体所需要最大牵引力 T=906300.034.5/11=1112kN；216#墩转体所需要最大牵引力 T=962000.034.5/11=1180kN kN。故综合考虑，千斤顶的牵引力至少需要 1200KN。由于动静摩擦力的不同，启动时动静摩擦力之间的力矩差由助推力平衡。助推系统为 50吨千斤顶（二）制动距离计算转体结构快要就位前，张拉千斤顶应停止牵引。靠惯性转动就位，此时阻止整个转体继续转动的力量是下转盘对转体的动摩擦力。假设，停止牵引时，梁体的转动角速度为 =0.02rad/min。按绕轴心旋转的杆计算梁体转动惯量，重量取 m=0.5G/g，长度为 L=261.5则215#墩制动距离 I1=1/12mL2=1/120.5906300123123=5.71108kgm2；转动动能 W1=1/2 I12=1/25.711080.020.02=1.143105J。制动力由球铰磨心和滑到共同提供，可认为其等于转动时牵引力力偶 M1=111210311=1.22107，所以制动转角 = W1/ M=9.3510-3rad。计算得制动梁端中心差距为 d=l=9.3510-361.5=0.58m。即当梁端的中心距离相差 0.58m时，考虑停止千斤顶。216#墩制动距离 I2=1/12mL2=1/120.59620000123123=6.07108kgm2；转动动能 W2=1/2 I22=1/26.071080.020.02=1.21105J；制动力由球铰磨心和滑到共同提供，可认为其等于转动时牵引力力偶 M2=111210311=1.30107；所以制动转5角 = W2/ M=9.3310-3rad；计算得制动梁端中心差距为 d=l=9.3310-361.5=0.57m。即当梁端的中心距离相差 0.57m时，考虑停止千