转体桥施工工艺的研究

　　摘要：本文结合2008年奥运工程——北京市西六环路（良乡~寨口段）公路工程（跨军庄铁路分离式立交——转体桥部分），对于转体结构的转体墩、转体施工工艺及流程设计进行了探讨。
　　关键词：转体桥、施工工艺
　　众所都知，传统的施工方法有顶推法、满堂支架法、移动支架法、悬臂法、梁式挂篮浇筑法等。这些方法都需要设置很多临时支架，并且容易引起堵塞交通的状况。尤其是像铁路这样重要的交通要道是不能长时间的停止通行的，这就迫切需要改变传统的施工方法。一种新形式的桥梁施工方法也就由此诞生了，这就是桥梁转体施工法。
　　一、项目背景
　　在北京城市总体规划中，六环路是一条联系北京市郊区新城镇和疏导市际过境交通的高速公路，同时又是规划国家高速公路网的的一部分。规划六环路路线全长约190公里，环的平均半径为20~30公里左右。随着北京市社会经济的发展，高速公路的建设发展迅速，京津塘高速公路、京石高速公路、京哈高速公路、八达岭高速公路、京沈高速公路、京开高速公路、京承高速公路等高等级放射性公路相继建成，市区与远郊区县以及外省市之间的交通联系更加便利，但各远郊区县之间的沟通能力和对外省市过境交通的疏导能力普遍缺乏。
　　本标段处于门头沟区，该段桥梁为跨军庄铁路分离式立交，设计起讫桩号为：左幅桥K31+886~K32+463、右幅桥K31+874~K32+463。左幅桥全长577m、右幅桥全长589m。其中六环路在K32+025.839处与军庄铁路相交，相交角度58度，相交处铁路里程为K04+902。现况军庄铁路为5股线，电气化铁路车站；规划需在现况铁路两侧各增建1股线。
　　正是因为该桥要跨过铁路线，不能影响进京出京的列车，因此采用转体施工法修建桥梁。
　　二、转体结构
　　跨军庄铁路分离式立交桥梁为上、下行分幅、单幅桥宽13.75m的多联连续梁。桥梁具体的分联布置：左幅桥为（35+24）m+（55+65+38）m+3*（40+40+40）m共5联总长577m，右幅桥为：（36+39）m+（38+65+55）m+（36+40+40）m+2*（40+40+40）m共5联总长589m。
　　转体部分桥梁跨径组合为（55+65+38）m、总长为158m刚构桥。桥梁上部结构为单箱双室截面，箱梁全宽13.51m，桥梁梁高由5m二次抛物线渐变到2m；其中转体部分主梁跨径组合为：53m+55mT构。主梁为预应力混凝土结构，纵向预应力筋的布置为：转体部分的顶板、腹板分别布置了纵向预应力筋，该部分预应力筋需在转体部分主梁混凝土达到设计强度的100％后以及转体前全部张拉完毕；合拢段55m跨侧在底板布置了纵向预应力筋，该部分预应力筋需在该部分合拢后混凝土强度达到设计强度的100％后以及合拢部分支架拆除前张拉完毕；合拢段38m跨侧通过在湿接缝处设置连接器的方式将纵向预应力筋布置在腹板内，该部分预应力筋需在该部分合拢后混凝土强度达到设计强度的100％后以及合拢部分支架拆除前张拉完毕。横向预应力分别设置在转动墩横梁以及连续墩横梁内，该部分预应力张拉需结合纵向预应力筋的张拉同时分步地张拉，具体顺序为：张拉1/3的横梁预应力筋→张拉1/3主梁预应力筋→如此相互交替完成张拉→封锚。
　　三、转体桥下部及转动体施工方案
　　该桥为38m+65m+55m的左右分幅的转体刚构桥，转体部分跨径组合为53m+55m，采用左右幅同时对称平面转体施工工艺。
　　（1）下部结构基础施工
　　由于墩基础开挖边线距离铁路路基较近，施工图中给出了基础开挖护坡示意，为了确保施工过程中铁路路基的安全，施工单位应根据现场实际的地形以及地质条件，作出详细的开挖及支护措施方案，并报铁路管理部门同意后进行施工，且在施工过程中严格按照方案进行操作，同时需加强监测。
　　（2）转动体系施工
　　转动体系各构件的加工、运输以及现场安装务必严格按照设计图纸中的要求进行。且每道工序必须经过验收合格后，方可进行下一道工序的施工。待上转盘混凝土达到设计强度的100％后，进行转动体系支承体系的转换。抽去垫板使转台支承于球铰上。施加转动力矩，使转台绕球铰中心轴转动。并检查球铰运转是否正常，同时测定其摩擦系数，为转体施工提供计算依据。摩擦系数可按式μ＝M/(1.13*G)进行测算，其中为μ：摩擦系数、M为转动力矩（KN.m）、G为转台总重量（KN）。设计静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.06，若测出的摩擦系数较设计出入较大，则应分析找出原因，并进行处理，方可进行下一道工序。
　　（3）转体过程施工
　　①、转体结构的牵引力计算
　　启动时静摩擦力Fj=W*μj＝57800*0.1＝5780KN；
　　转动时动摩擦力Fd＝W*μd＝57800*0.06＝3468KN；
　　启动时所需最大牵引力Tj＝2/3*（R*W*μj）/D=2/3*（1.25*5780）/8.5＝567KN；
　　转动过程中所需牵引力Td＝2/3*（R*W*μd）/D=2/3*（1.25*3468）/8.5＝340KN；
　　式中：μj＝0.1为静摩擦系数；
　　μd＝0.06为动摩擦系数；
　　R=1.25m为球铰平面半径；
　　W=57800KN为转体总重量；
　　D=8.5m为转台直径；
　　转体施工前，牵引力需用实测的摩擦系数，根据上述计算公式进行计算，以便正确的指导施工。
　　鉴于实测的摩擦系数与理论的摩擦系数出入不会较大，所以本桥每个转体墩选用两套ZLD100型液压、同步、自动连续牵引系统（牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成），形成水平旋转力偶，通过张拉锚固且缠绕于转动台圆周上的18φ15.24的钢铰线，使得转动体系转动。
　　②、转体施工
　　转体部分防撞墙挂板，施工完毕后，设计的转动体中心与转动轴中心重合，但由于施工过程中不可避免的施工误差，有可能导致上述中心不重合，所以转体前需进行平衡测重，如主梁结构重心与转动轴中心不重合，则通过添加配重的形式来实现，使转动体中心与转动轴中心重合，以确保转动过程的顺利。平衡测重宜重复两次进行，以保证数据的可靠性。
　　平衡测重并确保转动体中心与转动轴中心重合后，方可调试牵引系统，清理、润滑滑道，拆除有碍平转的障碍物。启动牵引系统进行平转，在平转就位处设置限位卡梁，阻止撑脚到位继续转动；转体过程要求转动速度缓慢，确保结构处于安全的受力状态，平转角速度不大于0.015rad/min，主梁端部水平线速度不大于0.8m/min；平转基本就位后，应降低速度，采用点控牵引法对好主梁的中线；焊接上、下转盘的预留钢筋，绑扎钢筋，清除杂物后浇筑上下转盘间的混凝土。

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