北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北京市五环路石景山南站高架桥主桥为 (45 + 65 + 95 + 40) m 四跨连续独塔单索面预应力混凝土部分 斜拉桥 ,塔 、梁 、墩为固结体系 ,主桥以 49°斜交角跨越 石景山编组站的丰沙 、京原等干线及各种专用线路共 7 条 。为了尽可能减少对铁路正常运输的干扰 ,保证 电气化铁路和主桥施工的安全 ,该桥采用平转法施工 , 转体重量 N = 137 500 kN ,球铰中心转盘球面半径 R = 8 m ,上转盘球缺高 11230 m ,下转盘球缺高 01228 m、直 径 318 m ,定位中心转轴的直径为 260 mm。球铰下面 板上镶嵌四氟乙烯片 ,在上下板面间填充黄油四氟粉 以减小摩擦 。
点的支反力 (kN) 。
213 转动体球铰静摩擦系数的分析计算
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过球铰中
心竖转法线的力矩之和 (见图 4) 。 d MZ = Rcosθd F , d F = μ0σdA , dA = 2πrd s , r = Rsinθ, d s = Rdθ, σ = σ竖 cosθ, σ竖 = NΠ(πR2 sin2α) ,
3) 由称重试验确定转动体球铰微小竖转静摩擦系 数时 ,在球铰球面半径较大且矢高较小的情况下 ,将摩 擦面近似按平面计算即可满足精度要求 。
参考文献 [1 ]钟启宾 ,马景含. 大里营刚性索斜拉桥转体施工设计新技术 [J ] . 铁道标准设计 ,1997 , (2) :26228. [2 ]宝成德. 桥梁转体施工工艺的研究与应用 [J ] . 辽宁交通科 技 ,2003 , (6) :15216. [3 ]郭恒. 北盘江大桥 12 000 t 转体球铰的研制与应用 [J ] . 材料 开发与应用 ,2001 ,16 (5) :36239. [4 ]杨梦蛟. 广州市环城公路丫髻沙大桥施工监测总报告 [ R ] . 北京 :铁道科学研究院铁道建筑研究所 ,2000.
摘要 :在北京市五环路转体重万吨以上的斜拉桥转动体施工中 ,为确保转体过程的安全和转体施工的顺 利进行 ,在转体前对转动体进行部分称重试验 。文章重点介绍对转动体不平衡力矩 、摩阻力矩 、偏心距 及转动球铰静摩擦系数的测试分析 。 关键词 :斜拉桥 转体施工 球铰 不平衡重 试验分析 中图分类号 :U448127 文献标识码 :B
随着转动体部分施工支架的拆除 ,转动体的不平 衡力矩和球铰的摩阻力矩将逐渐发挥作用 ,参与转动 体的平衡体系 。施工支架拆除后 ,转动体的平衡体系 将出现下列两种情况中的一种 :转动体球铰摩阻力矩 小于转动体不平衡力矩 ;转动体球铰摩阻力矩大于转 动体不平衡力矩 。
当转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩 时 ,意味着支架拆除后 ,转动体部分在自身的不平衡力 矩作用下发生转动 。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 (图 2) 。记录转动过程中荷重传感器示值和 百分表读数 。
1 工程概况
2 测试方案及分析
自从上个世纪 40 年代国外开始采用竖转法进行 拱桥的施工 ,到 50 年代后期已经建成多座采用平转法 施工的各类桥梁 。我国在 1977 年首次应用平转施工 法修建了四川遂宁建设桥 ; 在铁路桥梁建设中 ,1997 年首次应用平转施工法建成大秦铁路大里营铁路斜拉 桥[1] ,该桥转动体系总质量为3 400 t 。
4
铁 道 建 筑 Railway Engineering
April ,2005
文章编号 :100321995 (2005) 0420004203
北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析
魏 峰 ,陈 强 ,马 林
(铁道科学研究院 铁道建筑研究所 ,北京 100081)
MZ ———转动体球铰摩阻力矩 (kN·m) ; P落 、P升 ———梁体东侧落顶 、升顶时支点的支反
力 (kN) ; L东 、L西 ———梁体东侧 、西侧支点距转动球铰几
何中心的距离 (m) 。 当转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩 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 (见图 3) ,记录转动过程中荷重传感器示值和百分表读数 。 假设转动体重心偏向东 (边跨) 侧 :
计算结果两者相差 2 % ,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计算 μ0 。
3 测试结果分析
转动体部分施工支架完全拆除后 ,转动体未发生 转动 ,转动体平衡体系出现方案中的第二种情况 ,即转 动体球铰摩阻力矩较大且大于转动体不平衡力矩 。根 据测试数据 ,东 (边跨) 侧顶梁时使转动体发生微小转 动时东侧支点的支反力 P东 = 301 kN (图 5) ,西 (主跨) 侧顶梁时使转动体发生微小转动时西侧支点支反力 P西 = 244 kN (图 6) 。 转动体不平衡力矩 :
则 d MZ = 2πR3μ0σ竖 sinθcos2θdθ,
∫ MZ =
α
dMZ
0
=
2
(1 3si
nc2oαs3α)μ0
NR
,
6
铁 道 建 筑
April ,2005
图 4 转动体球铰静摩擦系数计算示意图
将球铰参数代入得 :μ0 = MZΠ(01985 NR) ; 摩擦面 按平面计算时 :μ0 = MZΠ( NR) 。
MG = (301 - 244) ×7413Π2 = 2 118 kN·m , 转动体球铰摩阻力矩 : MZ = (301 + 244) ×7413Π2 = 20 247 kN·m ,
图 6 西侧顶梁转动时球铰位移 —支点支反力曲线图
转动体偏心距 :
e = MGΠN = 2 118Π137 500 = 01015 m , 转动体球铰静摩擦系数 : μ0 = MZΠ( RN) = 20 247Π(137 500 ×8) = 0102 。
假设转动体重心偏向东 (边跨) 侧 : 东侧落顶时 : P落 L东 + MZ = MG ,
2005 年第 4 期
北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析
5
图 1 千斤顶 、压力传感器及百分表测点布置图 (单位 :mm)
图 2 转动体球铰摩阻较小时称重试验示意图
东侧升顶时 : P升 L东 = MG + MZ , 则 MG = ( P升 + P落 ) L东Π2 , MZ = ( P升 - P落 ) L东Π2 , 式中 MG ———转动体不平衡力矩 (kN·m) ;
图 3 百度文库转动体球铰摩阻较大时称重试验示意图
从东侧顶梁时 : P东 L东 = MG + MZ ,
从西侧顶梁时 : P西 L西 + MG = MZ , 则 MG = ( P东 L东 - P西 L 西 ) Π2 ,
MZ = ( P东 L东 + P西 L 西 ) Π2 , 式中 P东 、P西 ———梁体发生微小转动时东侧 、西侧支
4 结语
1) 在转体斜拉桥施工中 ,尤其是在转体重达万吨 以上的桥梁施工中 ,为了确保转体过程的安全性 ,及时 为大桥转体阶段的指挥和决策提供依据 ,有必要在转 体前对转动体部分进行称重试验 。
2) 该斜拉桥转动体部分实测不平衡重重心从球铰 中心偏向东 (边跨) 侧 01015 m ,符合转体设计要求 ,即 主要由球铰承担转动体部分的重量 ,转体时不需要平 衡配重 。
北京市五环路石景山南站高架桥转体部分施工完 成后 ,为确定是否配重 ,确保转体过程的顺利进行 ,拟 进行斜拉桥转动体部分称重试验 ,对不平衡力矩 、偏心 距 、摩阻力矩及静摩擦系数进行测试[4] 。 211 测点布置及说明
在斜拉桥转动体主跨侧 (西) 和边跨侧 (东) 的临时 支承处布置 8 台手动式千斤顶 ,用以在称重试验时对 转动体进行顶放 ,在每台千斤顶上设置荷重传感器 ,测 试试验过程中临时支点的支反力值 。在球铰上转盘四 周布置 4 个百分表 ,用以判断转动体在称重试验过程 中是否发生转动 (见图 1) 。 212 测试方法及分析
图 5 东侧顶梁转动时球铰位移 —支点支反力曲线图
修回日期 :2005 - 01 - 17
(责任审编 白敏华)
理想的转动体系统必须具备易于转动和安全稳定 这两个基本条件[2] 。转体施工的关键构件就是承载整 个转动体重量的转动球铰 ,而转动球铰摩擦系数的大 小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小[3] 。在施工 支架完全拆除后及在转体过程中 ,转动体的自平衡或 配重平衡又对施工过程的安全性起着至关重要的作 用 。为了保证桥梁转动体形成整体后拆架过程中的安 全和转体过程的顺利进行 ,及时为大桥转体阶段的指 挥和决策提供依据 ,有必要在转体前进行转动体称重 试验 ,测试转动体部分的不平衡力矩 、偏心距 、摩阻力 矩及静摩擦系数 。
点的支反力 (kN) 。
213 转动体球铰静摩擦系数的分析计算
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过球铰中
心竖转法线的力矩之和 (见图 4) 。 d MZ = Rcosθd F , d F = μ0σdA , dA = 2πrd s , r = Rsinθ, d s = Rdθ, σ = σ竖 cosθ, σ竖 = NΠ(πR2 sin2α) ,
3) 由称重试验确定转动体球铰微小竖转静摩擦系 数时 ,在球铰球面半径较大且矢高较小的情况下 ,将摩 擦面近似按平面计算即可满足精度要求 。
参考文献 [1 ]钟启宾 ,马景含. 大里营刚性索斜拉桥转体施工设计新技术 [J ] . 铁道标准设计 ,1997 , (2) :26228. [2 ]宝成德. 桥梁转体施工工艺的研究与应用 [J ] . 辽宁交通科 技 ,2003 , (6) :15216. [3 ]郭恒. 北盘江大桥 12 000 t 转体球铰的研制与应用 [J ] . 材料 开发与应用 ,2001 ,16 (5) :36239. [4 ]杨梦蛟. 广州市环城公路丫髻沙大桥施工监测总报告 [ R ] . 北京 :铁道科学研究院铁道建筑研究所 ,2000.
摘要 :在北京市五环路转体重万吨以上的斜拉桥转动体施工中 ,为确保转体过程的安全和转体施工的顺 利进行 ,在转体前对转动体进行部分称重试验 。文章重点介绍对转动体不平衡力矩 、摩阻力矩 、偏心距 及转动球铰静摩擦系数的测试分析 。 关键词 :斜拉桥 转体施工 球铰 不平衡重 试验分析 中图分类号 :U448127 文献标识码 :B
随着转动体部分施工支架的拆除 ,转动体的不平 衡力矩和球铰的摩阻力矩将逐渐发挥作用 ,参与转动 体的平衡体系 。施工支架拆除后 ,转动体的平衡体系 将出现下列两种情况中的一种 :转动体球铰摩阻力矩 小于转动体不平衡力矩 ;转动体球铰摩阻力矩大于转 动体不平衡力矩 。
当转动体球铰摩阻力矩小于转动体不平衡力矩 时 ,意味着支架拆除后 ,转动体部分在自身的不平衡力 矩作用下发生转动 。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 (图 2) 。记录转动过程中荷重传感器示值和 百分表读数 。
1 工程概况
2 测试方案及分析
自从上个世纪 40 年代国外开始采用竖转法进行 拱桥的施工 ,到 50 年代后期已经建成多座采用平转法 施工的各类桥梁 。我国在 1977 年首次应用平转施工 法修建了四川遂宁建设桥 ; 在铁路桥梁建设中 ,1997 年首次应用平转施工法建成大秦铁路大里营铁路斜拉 桥[1] ,该桥转动体系总质量为3 400 t 。
4
铁 道 建 筑 Railway Engineering
April ,2005
文章编号 :100321995 (2005) 0420004203
北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析
魏 峰 ,陈 强 ,马 林
(铁道科学研究院 铁道建筑研究所 ,北京 100081)
MZ ———转动体球铰摩阻力矩 (kN·m) ; P落 、P升 ———梁体东侧落顶 、升顶时支点的支反
力 (kN) ; L东 、L西 ———梁体东侧 、西侧支点距转动球铰几
何中心的距离 (m) 。 当转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩 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 (见图 3) ,记录转动过程中荷重传感器示值和百分表读数 。 假设转动体重心偏向东 (边跨) 侧 :
计算结果两者相差 2 % ,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计算 μ0 。
3 测试结果分析
转动体部分施工支架完全拆除后 ,转动体未发生 转动 ,转动体平衡体系出现方案中的第二种情况 ,即转 动体球铰摩阻力矩较大且大于转动体不平衡力矩 。根 据测试数据 ,东 (边跨) 侧顶梁时使转动体发生微小转 动时东侧支点的支反力 P东 = 301 kN (图 5) ,西 (主跨) 侧顶梁时使转动体发生微小转动时西侧支点支反力 P西 = 244 kN (图 6) 。 转动体不平衡力矩 :
则 d MZ = 2πR3μ0σ竖 sinθcos2θdθ,
∫ MZ =
α
dMZ
0
=
2
(1 3si
nc2oαs3α)μ0
NR
,
6
铁 道 建 筑
April ,2005
图 4 转动体球铰静摩擦系数计算示意图
将球铰参数代入得 :μ0 = MZΠ(01985 NR) ; 摩擦面 按平面计算时 :μ0 = MZΠ( NR) 。
MG = (301 - 244) ×7413Π2 = 2 118 kN·m , 转动体球铰摩阻力矩 : MZ = (301 + 244) ×7413Π2 = 20 247 kN·m ,
图 6 西侧顶梁转动时球铰位移 —支点支反力曲线图
转动体偏心距 :
e = MGΠN = 2 118Π137 500 = 01015 m , 转动体球铰静摩擦系数 : μ0 = MZΠ( RN) = 20 247Π(137 500 ×8) = 0102 。
假设转动体重心偏向东 (边跨) 侧 : 东侧落顶时 : P落 L东 + MZ = MG ,
2005 年第 4 期
北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析
5
图 1 千斤顶 、压力传感器及百分表测点布置图 (单位 :mm)
图 2 转动体球铰摩阻较小时称重试验示意图
东侧升顶时 : P升 L东 = MG + MZ , 则 MG = ( P升 + P落 ) L东Π2 , MZ = ( P升 - P落 ) L东Π2 , 式中 MG ———转动体不平衡力矩 (kN·m) ;
图 3 百度文库转动体球铰摩阻较大时称重试验示意图
从东侧顶梁时 : P东 L东 = MG + MZ ,
从西侧顶梁时 : P西 L西 + MG = MZ , 则 MG = ( P东 L东 - P西 L 西 ) Π2 ,
MZ = ( P东 L东 + P西 L 西 ) Π2 , 式中 P东 、P西 ———梁体发生微小转动时东侧 、西侧支
4 结语
1) 在转体斜拉桥施工中 ,尤其是在转体重达万吨 以上的桥梁施工中 ,为了确保转体过程的安全性 ,及时 为大桥转体阶段的指挥和决策提供依据 ,有必要在转 体前对转动体部分进行称重试验 。
2) 该斜拉桥转动体部分实测不平衡重重心从球铰 中心偏向东 (边跨) 侧 01015 m ,符合转体设计要求 ,即 主要由球铰承担转动体部分的重量 ,转体时不需要平 衡配重 。
北京市五环路石景山南站高架桥转体部分施工完 成后 ,为确定是否配重 ,确保转体过程的顺利进行 ,拟 进行斜拉桥转动体部分称重试验 ,对不平衡力矩 、偏心 距 、摩阻力矩及静摩擦系数进行测试[4] 。 211 测点布置及说明
在斜拉桥转动体主跨侧 (西) 和边跨侧 (东) 的临时 支承处布置 8 台手动式千斤顶 ,用以在称重试验时对 转动体进行顶放 ,在每台千斤顶上设置荷重传感器 ,测 试试验过程中临时支点的支反力值 。在球铰上转盘四 周布置 4 个百分表 ,用以判断转动体在称重试验过程 中是否发生转动 (见图 1) 。 212 测试方法及分析
图 5 东侧顶梁转动时球铰位移 —支点支反力曲线图
修回日期 :2005 - 01 - 17
(责任审编 白敏华)
理想的转动体系统必须具备易于转动和安全稳定 这两个基本条件[2] 。转体施工的关键构件就是承载整 个转动体重量的转动球铰 ,而转动球铰摩擦系数的大 小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小[3] 。在施工 支架完全拆除后及在转体过程中 ,转动体的自平衡或 配重平衡又对施工过程的安全性起着至关重要的作 用 。为了保证桥梁转动体形成整体后拆架过程中的安 全和转体过程的顺利进行 ,及时为大桥转体阶段的指 挥和决策提供依据 ,有必要在转体前进行转动体称重 试验 ,测试转动体部分的不平衡力矩 、偏心距 、摩阻力 矩及静摩擦系数 。