跨津山铁路主桥转体称重方案北方交大

天津集疏港公路一期工程跨津山铁路主桥工程转体施工及试验方案

北京交通大学

中铁六局集团公司

2008.1.26

一项目概况

天津集疏港公路一期工程跨津山铁路主桥是一座65m+65m预应力混凝土连续刚构桥,全桥宽56m。上部结构采用左、右两幅反对称布置的单箱三室斜腹板箱梁。单幅箱梁顶板宽27m，底板宽14.1—17.1m。两幅之间的净距2m。中支点梁高5.5m ,端部梁高2.5m，端部等高段长8.9m。下部结构中墩采用墩梁固结、单箱双室截面。转盘结构采用环道与中心支承相结合的球铰转动体系。

为减少上部结构施工对铁路行车安全的影响，确定采用平衡转体的施工技术。即先在铁路两侧浇筑梁体,然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下盘，最后浇筑合拢段,使全桥贯通。转体段梁长61m+61m，现浇合拢段长4m。转体角度75o，转体重量达13300t。

转体施工法的关键技术问题是转动设备与转动能力,施工过程中的结构稳定和强度保证,结构的合拢与体系的转换。总的来看，桥梁转体技术的原理相同、转体技术也日渐成熟。然而，对于不同的桥梁，必须根据其结构形式、施工过程和场地及环境条件等特点制定出合理可行的转体方案，以便确保结构的稳定和强度要求，不至于由于转体而影响到结构的正常受力或导致不可控制的局面。

天津集疏港公路一期工程跨津山铁路主桥转体施工的特点主要体现在如下方面：1、左、右两幅梁同步水平转体。

左右两幅梁转体到位后的表面间距为2m，如此巨大的两个转动物体，特别是在转体到位的瞬间，若两幅梁的转体角度偏差超过 1.878o时，就会导致两幅梁在梁端发生碰撞。此外，转体过程中有可能出现的非匀速转动或急起、急停所产生的惯性力也会导致梁体变形、甚至产生裂缝。因此，保持左、右两幅梁的同步、缓慢匀速转动是该桥转体施工的关键环节。

2、转体梁悬臂长度达到61m。

如此长的悬臂长度意味着，在竖平面内由于不平衡力矩使球铰转动体系产生0.01o的微小转动时，在转体悬臂段的端部就会产生大约11mm的竖向位移（此时，在撑脚处产生大约0.6mm的竖向位移）。因此，无论在转体过程中，还是在梁体线形的调整中，精确控制悬臂段的标高和转体体系的质量平衡，提高体系的抗倾覆稳定能力，就成为保证施工质量、顺利完成边跨合拢段施工的重要环节。

3、转体总重量约13300吨。

转体总重量大，因此减小摩阻力，提高转动力矩是保证转体顺利实施的两个关键。桥梁的转体过程比较复杂、技术难度较大、精度要求高,一般来说是全桥施工的关键步骤。尽管桥梁的转体施工技术日趋成熟，但具体桥梁均有其特殊性，这一技术的应用仍在不断完善中。结合天津集疏港公路一期工程跨津山铁路主桥的特点，进行双幅、大悬臂、自重大的水平转体梁的施工技术研究是十分必要的。

4、转体过程中有客车通过的可能

该桥成桥后跨越津山线。球铰的位置距铁路线很近，只有 m。按照设计要求，该桥转体过程需时约65分钟。津山线是一条繁忙的运输通道，能拿出65分钟的时间限制列车（特别是客车）通过而供桥梁转体的可能性不大。众所周知，当列车通过时会诱发周围地基土体的振动，尽管振动的大小与地基土环境和列车速度、载重等有关，但一般情况下人体能感知到这种振动。从结构上讲，脱架后或平衡转体过程中，转体梁的姿态和抗倾覆稳定性完全靠球铰的静、动摩擦力和撑脚反力来保证。列车通过时诱发的振动通过球铰传递到巨大的悬臂转体梁上，相当于一次有感知的地面运动输入。那么，这种振动究竟对转体梁有多大影响？特别是能否影响转体梁的整体安全呢？所看到的资料还未对此做出过分析和估计。因此，分析和估计列车通过时对转体梁的影响也是该桥转体技术应该把握的环节之一，以便做到未雨绸缪。

5、转体过程中有受风力影响的可能

塘沽地处海边，风力较大，最大风速达到 km/h。根据历次桥梁转体的经验，特别是当转体实施当天风力较大时，确定是否按时进行转体就成为所有参与人员（包括领导、技术人员甚至媒体工作者）非常关心的焦点问题。天津集疏港公路一期工程跨津山铁路主桥转体段属于宽幅、大悬臂结构。受风面积大，受风力就大。尤其在阵风频带与转体段的自振频率接近时，转体梁在风激励下的响应将会很大。这种响应究竟对转体梁有多大影响？能否影响转体的正常进行呢？显然，分析风对转体梁的影响，确定转体风力（风速）阈值供转体时决策使用，是十分必要的。

6、转体梁幅宽达27m

该桥的另一特点是宽幅，转体梁幅宽达27m，横/纵向尺度比接近1/2。类似于纵桥向混凝土分布不均匀、不对称而产生纵向不平衡力矩，混凝土的横向分布不均匀也

产生横向不平衡力矩。桥面越宽，产生横向不平衡力矩的可能性越大。这种横向不平衡力矩使球铰侧转、使转体梁受扭。如何估计横向不平衡力矩以及对转体梁有多大的影响？是该桥主桥转体施工中应该把握的问题之一。

二项目目的

围绕该桥的结构和施工特点，本项目将在转动梁体的不平衡力矩、转体配重、摩阻系数、风力对转体的影响、列车通过时对转体梁的影响、脱架过程及不对称脱架对梁体受力的影响等方面开展工作。对该桥的施工转体全过程进行监测、监控。通过计算与测试分析,为转体施工过程中梁体的标高调整，变位和受力状态的控制提供依据,以保证转体施工阶段的结构安全,提高施工质量。为类似转体桥梁的设计和施工积累经验和数据，为桥梁运营期间的技术管理和技术评估提供依据。达到进一步完善桥梁水平转体施工方法、提升企业施工技术能力的目的。

三项目内容

本项目内容包括三个方面：

1、脱架后转体梁段的变形和竖向位移计算分析；

2、阵风作用下转体梁施转的安全性分析；

3、过路列车诱发的地面振动对转体梁稳定姿态的影响分析；

4、宽幅转体梁横桥向不平衡力矩估算；

5、转体梁竖向不平衡力矩测试、摩阻系数测试及配重。

四试验方案

1、试验目的

通过测试及分析,为转体施工过程中梁体的标高调整，变位和受力状态的控制提供依据,以保证转体施工阶段的结构安全,提高施工质量。为类似转体桥梁的设计和施工积累经验和数据，为桥梁运营期间的技术管理和技术评估提供依据。