浅谈桥梁T构转体称配重的方案

浅谈桥梁T构转体称配重的方案

陈德杰

廉江市第一建筑工程有限公司广东省湛江市廉江市524400

摘要：桥梁连续体施工技术，其关键技术之一是转动体进行称配重。本文重点对墩顶转体称配重进行分析，确保桥梁顺利转体提供依据，对同类型工程具有借鉴意义。

关键词：墩顶；转体；称重；配重

一、工程概况

某高速公路在K217+757.682处与京广高铁交叉，位于京广高铁马鞍山特大桥广州侧的115#和116#墩之间，公路与铁路斜交角度为78.24°，上跨桥梁采用2×90m分幅T构悬浇施工，悬浇施工完成后双幅同步转体实现跨越京广高铁，单幅转体重量达13500吨。

图1（2×90）mT构梁转体后与线路的关系

1左幅L39#墩称重试验和配重方案

1.1称重试验

解除施工砂箱、钢支撑及撑脚处楔形块约束后，撑脚未与滑道钢板接触，说明转动体的平衡处于球铰摩阻力矩大于其不平衡力矩的状态。图2为L39#墩称重试验千斤顶和百分表布置图，经多次测试后，测试结果一致性良好。

图2左幅L39#墩称重试验千斤顶布置图

通过对千斤顶逐级加载和观测百分表，得出的试验数据见表1。

表1L39#墩称重试验过程数据结果

根据试验数据，整理得出荷载与位移的关系曲线，详见图3和图4。

由测试得知：在L39#墩小里程端千斤顶1和千斤顶2处同步均匀加载，当总荷载P1逐级加载到5200kN时，使转动体克服最大静摩擦绕水平轴转动力矩；在大里程端千斤顶3和千斤顶4处同步均匀加载，当总荷载P2逐级加载到7400kN时，使转动体克服最大静摩擦绕水平轴转动反向力矩。

通过分析：

不平衡力矩：

转动体摩力矩：

转动体偏心距：，偏向于大里程侧

依据经验公式，球铰静摩阴系数：

1.2配重方案

根据实测结果可知，L39#墩梁体系原偏心距为3.22cm，偏向大里程侧。采用平衡转体，即新的重心偏移量满足0≤e≤5cm，且偏向远离京广高铁侧（即L39#墩偏向小里程侧，偏安全考虑）。因此，39#墩：G配重=135000×0.0322/(75−15)=72.42kN。如图5所示。

在小里程侧距离梁端15m处，配置重量72.42kN，即7.242吨，利用2.4t重混凝土立方体共3块。此时，e=0cm。

2左幅R41#墩称重试验和配重方案

2.1称重试验

解除施工砂箱、钢支撑及撑脚处楔形块约束后，撑脚未与滑道钢板接触，说明转动体的平衡处于球铰摩阻力矩大于其不平衡力矩的状态。左幅R41#墩千斤顶和百分表布置同图1。

图3L39#墩称重过程中小里程侧加载荷载位移曲线

图4L39#墩称重过程中大里程侧加载荷载位移曲线

图5L39#墩纵向不平衡配重方案示意图

通过对千斤顶逐级加载和观测百分表，得出的试验数据见表2。

表2R41#墩称重试验过程数据结果

根据试验数据，整理得出荷载与位移的关系曲线，详见图6和图7。

图6R41#墩称重过程中小里程侧加载荷载位移曲线

图7R41#墩称重过程中大里程侧加载荷载位移曲线

由测试得知：在大里程端千斤顶1和千斤顶2处同步均匀加载，当总荷载P1逐级加载到7650kN时，使转动体克服最大静摩擦绕水平轴转动力矩；在小里程端（跨高铁侧）千斤顶3和千斤顶4处同步均匀加载，当总荷载P2逐级加载到6400kN时，使转动体克服最大静摩擦绕水平轴转动反向力矩。

通过分析：

不平衡力矩：

转动体摩力矩：

转动体偏心距：，偏向于大里程侧

依据经验公式，球铰静摩阴系数：

2.2配重方案

根据实测结果可知，R41#墩梁体系原偏心距为1.76cm，偏向大里程侧，偏心距很小，满足0≤e≤5cm和偏向远离高铁的要求（偏安全考虑），因此，可以不进行配重。

3横向不平衡的调整

3.1L39#墩横向不平衡重及配重

L39#墩横向不平衡重考虑内外两侧防护墙等施工所产生主要明显存在的部分，验算过程如表3。

表3L39#墩横向明显存在的不平衡重及配重方式

转体过程横向不平衡一般因其配重时力臂较小，所需使用的配重块较多，一般转体过程中，也可以不考虑因曲线引起的横向不平衡。

L39#墩横向不平衡，其曲率变化平缓，梁面横向中心偏离球铰中心不超过15cm，梁面曲线形成的横向不平衡力矩估算如下:

M=G1/2×0.15=30000×0.15=4500kN.m

L39#墩因防撞墙内外侧不同明显存在的横向不平衡与其曲线变化形成的横向不平衡刚好相反，两者共同作用后总横向不平衡力矩：

M=4500-2088.2=2411.8kN.m，小于摩擦力矩Mz=27650kN.m，

桥面钢盖板所产生的力矩1260kN.m，因其位置可以在横向任意放置，因此可以将其由原来的内侧放置改为外侧相应位置放置，待转体完成后，将钢盖板一一放回原位置。

此时M=4500-2088.2-1260×2=-108.2kN.m。（偏向距小于5cm），因此L39#墩横向不平衡配重时不需要另外利用混凝土立方块。

3.2R41#墩横向不平衡重及配重

R41#墩横向不平衡重考虑内外两侧防护墙等施工所产生主要明显存在的部分，验算过程如表4所示。

表4R41#墩横向明显存在的不平衡重及配重方式

R41#墩横向不平衡，因其曲率较大，变化平缓，梁面横向中心偏离球铰中心不超过2cm，（梁面重量取G1=60000kN），梁面曲线形成的横向不平衡力矩估算如下:M=G1/2×0.02=30000×0.02=600kN.m，远小于称重试验结果摩擦力矩

Mz=24885kN.m，可以忽略。因此，R41#墩仅需将明显存在的横向不平衡重予以配平。如图8所示。

图8R41#墩横向不平衡配重方案

4、牵引力估算

转体系统在平衡状态下，球铰承受转体系统全部重量，牵引力按以下公式计算：

启动时：T=2/3×（R×G×μ）/D=1213.5kN，即单侧约121t转动时：T=527.8kN，即单侧约53t。R---球铰平面半径，R=2m；

G-转体总重量，G=135000kN；

D-转台直径D=8.9m;μ静=0.06（经验值），μ动=0.0261（试验值）。

5、结论

5.1L39#墩纵向不平衡配重方法：在小里程侧距离梁端15m处，配置重量72.42kN，即7.242吨，利用2.4t重混凝土立方体共3块。此时，e=0cm。

5.2L39#墩横向不平衡配重方法：将钢盖板改成放置在桥梁外侧距离横向中心线6.73m处。此时，横向偏心距e小于5cm。

5.3R41#墩纵向不平衡配重方法：偏心距偏向远离高铁侧的大里程侧1.76cm，满足e小于5cm，不需要另外的配重。

5.4R41#墩横向不平衡配重方法：利用33个2.4t的混凝土立方块将明显存在的横向不平衡重予以配平（如图8所示），横向偏心距e小于5cm。

5.5根据经验静摩擦系数，转体启动时，单侧牵引力约121t，经验测试得到的动摩擦系数，转体时，单侧牵引力约为53t。

5.6通过测试转体部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力距及摩擦系数等参数计算，实现桥梁转体的配重要求，使转动体在配重平衡下顺利转动。保证了转体过程的安全。对同类工程具有重要借鉴意义。

参考文献

[1]谷松博.蒙古营印河特大桥墩顶转体称配重研究[J].交通环保，2015，（21）：248-251.

[2]宋满荣柳炳康杨玉龙冯然.跨大秦铁路大桥转体称重试验及配重研究[J].世界桥梁，2015，(6)：63-67.

[3]王树良.京秦高速公路万吨级转体桥不平衡称重试验研究[J].市政公用建设，2016,26(1):39-44.