大吨位T型刚构桥转体法成桥关键技术综述

1、 6附件4附件4鉴鉴 定 文 件工 作 报 告岩溶区大跨跨大吨位位T型刚构构桥转体法成桥桥关键技技术综述述中铁十一局局集团有有限公司司中铁十一局局集团第第三工程程有限公公司二一四年年八月 1901 工作报报告新建余家湾湾上行特特大桥是是武汉至至黄石城城际客运运专线的的重要组组成部分分（该专专线起自自武昌（汉汉）站，终终于黄石石大冶北北站，全全长977公里，设设计时速速2000公里，建建成后，武武汉至黄黄石直达达时间226分钟钟），其其跨越京京广线的的21115.8m预预应力混混凝土TT型刚构构梁与营营业线夹夹角288，跨跨越京广广线上、下下行线各各3股道，采采用平转转法施工工。桥梁梁转体全全长

2、2331.66m，总总重量1145000t，转转体角度度26，为目目前国内内跨度和和吨位均均最大的的T型刚构构转体梁梁，其单单墩一次次转体跨跨越多股股道既有有线的转转体施工工在我国国桥梁建建设中也也尚属首首次。同同时，工工程位于于临近既既有线的的岩溶严严重发育育不良地地区，安安全风险险大、技技术难度度高，被被列为武武黄城际际铁路的的头号控控制性工工程。该该桥建设设面临着着一系列列难点，如如在既有有线中间间复杂岩岩溶等地地质条件件下进行行桩基施施工作业业，邻近近既有线线深基坑坑承台施施工及既既有线安安全防护护，复杂杂地质条条件下大大跨度大大吨位预预应力混混凝土TT型箱梁梁支架法法分段现现浇施工工

3、，T构转体体施工与与多次体体系转换换、线形形控制等等。鉴于此，中中铁十一一局集团团有限公公司和中中铁十一一局集团团第三工工程有限限公司在在总结国国内外同同类桥梁梁施工技技术的基基础上，针针对武黄黄城际铁铁路余家家湾上行行特大桥桥跨京广广线铁路路转体桥桥的实际际情况提提出“跨跨客专大大悬臂TT构空间间非对称称转体与与防护施施工技术术研究（编编号111-100C）”课课题。上上述研究究成果和和工程实实践丰富富了桥梁梁转体技技术，为为跨越既既有线的的转体桥桥施工及及质量控控制提供供了参考考依据和和技术支支持，对对推广转转体施工工技术在在类似地地区的应应用，具具有重要要的现实实意义与与理论价价值。11

4、.1 工程概概况余家湾上行行特大桥桥位于湖湖北省武武汉市洪洪山区余余家湾车车站附近近，为整整个武黄黄城际铁铁路工程程的关键键性节点点，中心心里程WWSDKK1+2204.3000，全长长16880.0065mm。余家家湾上行行特大桥桥20号墩墩222号墩上上跨京广广既有线线，与既既有线夹夹角为228，采采用21155.8mm T型型刚构梁梁一次跨跨越京广广上、下下行线，其其中200号墩（里里程WSSDK11+0226.225）-211号墩（里里程WSSDK11+1442.1155）墩墩跨越京京广上行行线（里里程K112144+8113-KK12114+9917）；21号墩墩（里程程WSDDK1

5、+1422.1555）-222号墩（里里程WSSDK11+2558.006）墩墩跨越京京广下行行线，（里里程K112144+9117- K12215+0044）。21155.8mm T型型刚构梁梁设计为为转体结结构，全全长2331.66m，在在京广线线上、下下行之间间的夹心心地带采采用现浇浇支架法法完成TT型刚构构梁，然然后转体体，完成成全桥的的连接，转转体角度度26、转体体总重量量达1445000t。桥梁的结构构形式：1、桩基：采用882.55m+222.00m钻孔孔桩基础础，长度度50.065.0m。2、承台：承台纵纵向尺寸寸为155.2-17.65mm，横向向尺寸为为15.2-117.6

6、65m，高高7.99m，呈呈不规则则七边形形，承台台分为上上转盘、下下转盘两两部分、中中间设置置球铰。3、墩身采采用矩形形空心墩墩，墩高高5m，墩墩身纵向向长8mm，横向向宽7.4m，纵纵向壁厚厚1.88m，横横向1.9m，墩墩顶及墩墩底设梗梗胁过渡渡。4、主梁为为单线预预应力混混凝土TT型刚构构箱梁，主主梁跨中中部分为为曲线梁梁，在2231.6m的的1/22长度内内共分55个梁段段及3个合拢拢段，其其中第一一梁段长长26mm，第二二梁段长长21mm，湿接接缝C长3m，第第三梁段段长211m，湿湿接缝BB长3m，第第四梁段段长211m，湿湿接缝AA长3m，第第五梁段段长300.8mm。21号主

7、主墩桩基基础为882.55m+222.00m桩基基，承台台基础采采用转盘盘设计，承承台高77.9mm（上下下两层分分别为33.4mm和4.55m）；主墩上上承台：顺桥向向横桥向向厚度为为13.0m13.0m2.55m。上上下承台台中间有有0.99m高的的平转空空间，设设上下转转盘，上上下转盘盘均采用用C555混凝土土，上、下下转盘球球铰周围围采用CC55混混凝土，转转动结束束后封铰铰混凝土土采用CC55微微膨胀混混凝土。20号辅墩墩高10.5米，距京广上行线7.3米；22号辅墩墩高11.5米，距京广下行线6.9米。T构梁底距京广上行线轨顶最低高度为9.0米，距京广下行线轨顶最低高度为10.0米

8、。1.2主要要问题余家湾上行行特大桥桥2311.6mm长单线线预应力力混凝土土T型刚构构梁跨越越多股道道既有线线单墩一一次转体体施工在在我国桥桥梁建设设中尚属属首次，缺缺乏针对对性的既既有经验验可供借借鉴。该该工程需需要解决决如下八八项问题题：既有有线中间间复杂岩岩溶地质质条件下下进行桩桩基施工工；既有有线边深深基坑承承台施工工及既有有线安全全防护，大大跨度大大吨位预预应力混混凝土TT型箱梁梁转体控控制，复复杂地质质条件下下大跨大大吨位TT型箱梁梁支架结结合施工工，大跨跨大吨位位T型箱梁梁分段现现浇湿接接缝段连连接施工工控制、大大跨大吨吨位T型箱梁梁支架拆拆除及落落梁，转转体施工工中的多多次体

9、系系转换和和线形控控制，以以及邻近近铁路既既有线安安全施工工综合管管理。1.3 国国内外研研究现状状国外首座应应用转体体施工的的桥梁是是意大利利的多姆姆斯河桥桥，为竖竖转法施施工，跨跨径达770m。采采用此方方法修建建的跨径径最大的的桥梁是是德国的的阿根托托贝尔（Argentobel）桥，其跨径为150m。该方法在国外桥梁修建中应用较为广泛，它一般利用桥台结构竖向组拼或现浇拱肋脚手架，最终将拱肋由上而下旋转至设计位置。我国的竖转法多应用于山涧或者季节性河流，一般是搭设简单的支架将拱肋进行拼装或者现浇，最终由下而上将桥体旋转至设计标高。竖转法多应用于钢筋混凝土拱肋桥中，随着跨径的增大，拱肋过长、

10、搭架过高、转动也变的相对困难，因而竖转法多应用于跨径较小的桥梁中。平转法于119766年首次次在奥地地利维也也纳的多多瑙河桥桥上应用用，该桥桥为斜拉拉桥，跨跨径布置置为555.7mm+1119m+55.7m，转转体重量量达40000tt。此后后平转法法在法国国、德国国、日本本、中国国等国家家得到大大量应用用。迄今今为止，转转体重量量最大的的是比利利时的本本艾因桥桥，该桥桥为斜拉拉桥，跨跨径布置置为3442m+1688m，转转体重量量达1.95万万吨，于于19991年建建成。我国19775年完完成了第第一座转转体施工工桥的建建设，其其结构形形式是拱拱桥，极极具中国国特色，采采用竖转转施工方方法。

11、119977年四川川省遂宁宁县的钢钢筋混凝凝土拱肋肋转体施施工试验验桥作为为全国首首次采用用平转法法成功建建成，转转体结构构重量为为12000t。19993年，郑郑州铁路路局修建建一座跨跨越铁路路编组站站的拱桥桥，为了了不干扰扰交通的的正常进进行，采采用了平平转与竖竖转相结结合的施施工工艺艺，最终终建成了了跨径为为1500m的安安阳钢管管混凝土土桥。119999年，为为了不影影响珠江江口通航航，广州州丫髻沙沙大桥采采用竖转转与平转转相结合合的转体体施工工工艺，建建成跨径径达3444m钢钢管混凝凝土中承承式系杆杆拱，转转体质量量达1336855t。此此后转体体施工技技术在我我国得到到了大量量的应

12、用用，并成成功实施施了上百百座桥梁梁，施工工的吨位位也从最最初的千千吨上升升到万吨吨位。转转体法为为T型刚构构平转的的代表有有：如下下表1.3-11所示:表1.3-1 部分分已建TT型刚构构桥桥名桥型国名跨径/m吨位年份转法运河桥T型刚构桥桥原东德53+5221976平转绵阳桥T型刚构桥桥中国701990平转谢叠桥T型刚构桥桥中国681994平转西安亭桥T型刚构桥桥中国1281992平转雅瑶桥T型刚构桥桥中国951994平转跨津山铁路路转体桥桥T型梁中国612008平转运粮河特大大桥T型箱梁中国1002009平转大跨度转体体施工桥桥的施工工工艺复复杂，施施工工序序较多，随随着施工工阶段的的不断

13、进进行，转转体桥的的结构形形式、边边界条件件、荷载载传递方方式以及及混凝土土材料特特性都在在发生变变化，施施工过程程中施工工荷载可可能比应应用荷载载更为不不利，这这个过程程中施工工荷载和和外界条条件（风风荷载等等）可能能导致转转体结构构倒塌或或者破坏坏。目前对转体体施工桥桥的研究究主要集集中于施施工工艺艺的改进进、转盘盘及定位位销钉的的应力分分析和特特殊荷载载（风荷荷载）下下球铰应应力的分分析较少少。中铁铁桥梁工工程设计计研究院院徐升桥桥结合了了转盘三三向预应应力钢筋筋的影响响，对石石景山斜斜拉桥转转盘进行行了应力力分析。华华南理工工大学交交通学院院颜全胜胜对丫髻髻沙大桥桥的平转转和竖转转阶段

14、进进行计算算并对其其控制截截面进行行应力分分析；中中铁十八八局钟启启斌结合合数学积积分方法法对转体体施工的的转体牵牵引力作作了细致致计算。平转施工过过程中，一一般转速速较小以以保持转转体过程程平稳，无无突发事事件前提提下，转转体结构构控制截截面的受受力相对对较小，因因而对转转动球铰铰关键部部位的受受力分析析鲜有文文献提及及。桥梁梁的稳定定问题与与强度问问题同等等重要，最最初的桥桥梁设计计没有注注重桥梁梁稳定性性分析，出出现了多多起稳定定问题造造成的桥桥梁倒塌塌事故。比比如，119700年澳大大利亚墨墨尔本附附近的西西门桥在在架设合合拢钢箱箱时，上上翼板在在跨中失失稳导致致1200m长的的主梁整

15、整跨倒塌塌。T型悬臂臂梁，在在转体施施工前依依靠单点点支撑，施施工前及及施工过过程中极极易发生生倾覆等等问题。之之前的实实际工程程中多采采用避开开大风等等恶劣天天气来降降低影响响桥梁稳稳定的外外界荷载载，弥补补对于不不定因素素对桥梁梁影响不不明确的的不足，进进而确保保转体能能成功实实施。T型悬臂梁梁转体施施工结构构对称且且为自平平衡体系系，转体体结构的的重心多多位于转转体结构构竖向中中心轴线线，因此此转体过过程中控控制结构构的重心心位置相相当关键键。对于于控制重重心位置置的研究究，铁道道科学研研究院魏魏峰和陈陈强曾采采用千斤斤顶和压压力传感感器对转转体桥的的实际位位置进行行详细测测量以确确保转

16、体体桥的平平稳实施施。T型悬臂臂梁在转转体之前前单点支支撑，风风荷载是是影响其其稳定的的一个重重要因素素，不仅仅要保证证施工过过程和成成桥阶段段转体桥桥的稳定定安全，还还要确保保转体过过程中在在风荷载载作用下下结构的的安全性性和抗倾倾覆稳定定性。抗抗风稳定定性分析析时注意意，针对对不同的的地区、不不同的季季节选取取不同的的荷载工工况和不不同的抗抗风标准准，转体体结构在在设计风风荷等级级下应具具备足够够的抗风风强度。西西南交通通大学风风工程试试验研究究中心周周述华等等人对山山东大里里营斜拉拉桥做了了风洞试试验，该该实验主主要针对对成桥阶阶段斜拉拉索的抗抗风性能能，另外外对丫髻髻沙大桥桥转体过过程

17、中的的抗倾覆覆稳定和和风致振振动进行行了模拟拟分析和和风洞试试验。考考虑到悬悬臂状态态主梁稳稳定性较较差，转转体过程程一般选选择避开开恶劣天天气和地地震等不不利因素素，并且且限制在在较小风风速下进进行，尽尽量使外外部环境境对转体体施工影影响最小小。图1.3-1 全桥立立面示意意图综上所述，目目前国内内外T型刚构构转体梁梁悬臂段段长度均均在1000m以以下，吨吨位均在在100000吨吨以下，转转体梁段段总吨位位达1445000吨，单单边悬臂臂长度达达1155.8mm，且一一次性转转体到位位、转体体端部无无合拢段段的转体体桥施工工还是首首次。1.4研究究内容及及技术路路线本文研究内内容如下下：（1

18、）通过过地质分分析、方方案比选选和理论论计算，进进行夹液液化粉砂砂层的岩岩溶区桥桥梁钻孔孔桩施工工技术和和临近既既有线地地段深基基坑开挖挖防护技技术研究究，解决决沙层液液化和地地表沉降降难题。（2）通过过理论分分析与试试验研究究，研发发出不设设合拢段段、一次次转体到到位、转转体梁直直接落于于边墩支支座的新新型转体体技术及及成套装装备，解解决转体体完成后后由于销销轴空隙隙及转动动倾斜后后需要横横、竖向向多次精精调的难难题，通通过模拟拟准确计计算重心心位置，提提前使其其与转动动球铰中中心重合合，转体体前再次次称重检检测重心心位置，解解决了非非对称小小曲线半半径转体体桥倾覆覆难题。（3）通过过数值模

19、模拟与现现场预压压，研发发复杂地地形地质质下大跨跨、大吨吨位T构梁支支撑技术术，解决决岩溶区区和复杂杂工况条条件下转转体梁的的支撑难难题。（4）通过过理论计计算和数数值模拟拟，研发发大跨、大大吨位TT构转体体梁浇筑筑和支架架拆除、落落梁及大大坡道顶顶梁技术术及施工工工艺。（5）通过过理论分分析、数数值模拟拟和原位位监测，考考虑恒载载、施工工荷载、预预应力、混混凝土收收缩与徐徐变、温温度变化化等因素素的影响响，全面面分析各各个工况况条件下下转体梁梁段关键键截面的的受力特特性。（6）通过过采用改改进的灰灰色关联联分析法法进行风风险源辨辨识，研研发桥梁梁施工期期安全风风险辨识识方法。1.5应用用效益及及前景研究成果克克服了复复杂岩溶溶地区桩桩基及支支架地基基处理、T构梁位于S形小半径不对称曲线的线形控制、转体悬臂长、转体精度要求高、千斤顶两次反顶梁等多项施工难题，为武黄城际铁路的按期通车提供了技术支撑，为今后同类桥梁的施工积累了宝贵经验。1.5.11 应用用效益1、经济效效益武汉黄石城城际铁路路跨京广广铁路余余家湾上上行特大大桥在施施工过程程中，由由于T型刚构构支架采采用墩梁梁式支架架法方案案，减小小了铁路路接触网网迁改数数量及两两侧大量量管线的的迁改过过渡和恢恢复工