•施工技术与测量技术•
跨既有线T构桥转体施工控制关键技术研究
何可，卫星，巨云华，温宗意
(西南交通大学土木工程学院，
610031 #
【摘要】文章结合跨芜宣高速特大桥T形刚构转体施工控制过程，介绍转体体系，总结称重试验现场 经验，
应力分布特点。总结得出：通过有效的施工控制措施，
体安全顺利转体，确保了转体后线
形和应力状态满足预期要求;称重试验可同时测球较水平和登向位移来选择更准确荷载位移曲线；通过配重 使一侧撑脚刚好接触四氟乙烯板，保证转体过程平稳而又不致增大撑脚摩阻；考虑将球铰局部承压钢筋网加 密、球铰包裹钢板包裹范围增大和增厚钢板来改善球铰接触部位应力集中现象。
【关键词】T构桥；转体施工；施工控制；称重试验；应力分析
【中图分类号】
U445.465
在非设计 工
一
【文献标志码】A
位置施工成
工属于平面转体，其转体体系主要由支承系统和转动统组成[6]。
工
体施工
，通过转体就位的 工作业
牵引系
。转体工方法侧，可以避
移至平行于铁路的
21 支承系统
承系统由上转盘、转体球铰、下转盘组成。支承系统
见图 2 所 。
既有铁路正常运行的干扰。随着我国公路、铁路建设，出现 大
跨越既
路的新
，转体工法常常作为经济
跨度的增加
，且
过程的应力
行的方案而得到采用[1_3]。随着转体施工 和 完
的 体
，
工过程的精确控制仍然
球铰
和球铰摩阻系数的测 体安全
析和 定的工程价值[4_5]。
大桥2 x 56. 55 m的转体
文以跨芜宣 ，跨既
体
T构桥为
体
T构桥的转体施工控制关键
总结，为该桥的后期
养制
球铰应力分析作了
料，为同类桥梁的转体施工过 。
考
1工程概况
跨芜宣
大桥位于安徽芜湖三元镇 体
跨既
，转体
夹角为58。，跨越
设计为
面，梁体全长113.1 m， 3.3 m，箱
既
，全
为为。梁点处
上转盘撑脚为转体时保持转体结构平稳的保险腿，在上 转盘周围对称布置6对撑脚，撑脚为两个\"800 m圆
钢管，
钢管内灌注
5 572.86 m。该
142#，边墩为141#、143#， (56.55 +56.55) m的体采用单箱单室，变
6.0 m， 12. 2 m。
T
构，三
mx 16 mm
装就
C50
混凝土，下设24，上球铰安
板宽度6. 7 m，顶板宽度
。
mm厚钢走板。在下
位时即安 体 在
，并在
滑道的 下滑道的
混凝土灌注完
板下支垫10 m
5 mm
T
铁路的位置关系见图1所
m钢板（作为转
滑板，以减小
），
下
工完成后抽掉垫板。转动
时的摩擦力。钢球铰
下两片，球体半径&6 000 mm，上转盘最大
体系，需
球面直径\"3 000 mm，采厂家成套产品。球铰 的核心，心制作、安
体施工的关键，制作安 [7]。
[定稿曰期]2017 -05 -08
2转体体系
体体系
体
的
， T
的
体
[作者简介]何可（1992 ~)，男，硕士研究生在读，研究
方向为 构行为。
四川建筑第37卷5期2017.10
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•施工技术与测量技术•
下 铰、
的
体
滑道等。下
，布置 直径
体系统的下球
不同，从而导致不平衡力矩的出现[8]。而且
球铰摩
9.4 m，高0.84 m，布置
〇. 8 m，滑道中心
共
擦系数的大小直接影响着转体时所需牵引力的大小。为了
体施工的顺利进行，
测试不平衡力矩的大小，得 体过程设备的选择、
。
处
在体前进行称 球铰摩擦系数，为和安全
评估
，
承压钢筋网以 钢筋。滑道宽
4. 0 m。转体完成后，通过封铰混凝土连接，
同
承台。
t
2.2 牵引系统
体牵引系统主要为牵引反力座、牵引索和牵引动力系
统。束
工
引反力座设计为C50钢筋混凝土，牵引索为
4.2平衡状态判定
跨芜宣 向进行 箱拆除 位置在 读数变化。
大桥称
采用位移
不平衡力
定。位移法测试不平衡力矩的原：沙
引起球铰
，按照图4所示
9
515+0预应力钢绞线，转体动力系统由2套YCW200 -
通过高压和
200 液压连续千斤顶、2台ZLYZ - 300E型液压泵站和1台 LYND -016主
体动力系统。
体
的反力座上， 心线水平且 预 钢
引索时
平行对称布置 心
圆 钢
。
面的锈迹、
，并 通
过，将
'：千
承系 预埋钢
侧处的
不平衡力矩作
置
1套
，比较沙箱拆除前后百分
顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过 的夹
置夹
； 体预紧，使
应
钢
预紧，再引索各钢
该束钢 力基
。
致。牵引索索道 心线应在同一标
3线形监控
在
的满堂
工过
，梁段立模标高的
一
确
图4位移法百分表布置
现场砂箱拆除
处
读数变化，得到小侧位移变形差为2. 84
侧发生
。
里程侧位移变形差为0. 7 mm，大
定是关系到主梁的 否平顺、是否符合设计的个
，而的；相
问题。如在确定立模标高时考虑的因素比较符 且加以正确的控制， 反，如考虑的因素和
会与设计
较为
情况不符合，控制不力，则
mm。因此判定不平衡力矩使
4. 3\"
称
向大
较大的偏差。可以说 制主要变
、静
431
称
原理
过
直
加
力
的，但
球
立模标高的确定。本工考虑了恒载变形、 活
载
变
，
测得情况数据计算得出预（图
3)。
情况下只能通过施加力产生力矩。施加的外力作 铰时，其作
力
。
工 主 采
称
。
称
，通过
为
力矩和力
，
需的只是
的原体施加转
设梁体可以绕球铰发生刚体 力矩，并测试球铰的切向
位移，得 者的关系曲线，
力力
位移发生突变时，所应的状态为球铰在 、不平衡力 此，可以直
节段施工周期的
全面的测量，
已完成所有节段进行
静摩阻力矩作用下平衡的临界状态[9]。因制顶力-位移曲线，找
界点。
称
测试的是球铰刚体位移突变，受力明确，未考虑挠度变形 等其它参数因素而仅考虑刚体作用，得的
比较准确。
节段变形观测和现场相关实测参数，及
下
工
预
时地对已出现地误差进行分析， 测和
。
4 3 2 置
设置情况，在1 #和5 #
的两侧50 cm处对，
心距
'■盘
进行
4 T构称重试验
4.1称重试验的意义
称放置两个400 t的
约为80Cm。在1#、5# ，以判断
在
、
体系 顺
平体
(图5)。
目前，称 的原
体在称
设置竖向和水平2个过
否发生
I
：验
T
、
构转体 体过
的体 等方面的精确控制，是全 通常测试球铰的竖向位移，从称
的关键环节。悬臂端沿顺桥向的竖平面 球铰在工厂预制和
时出现误差，梁体在施工
受力差异，
称的，但如果看，应该是测试沿球铰
的
向
向的位移最为合
位移不
置
。 由 直 测球铰
体的
表，
过
造
不均以及预应力张拉时 会引起 滑，所以通过同时测试竖向及
162
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•施工技术与测量技术\"
(8) 布置
(g)现场百分表布置 图5 千斤顶称重测点布置
水平位移，也消除 确性，起
竖向位移的不利影响和增加数据
测试球铰切向位移相同的效果。
4.3.3不平衡力矩计算方
由
箱拆除后％个撑脚全部悬空，可以判定悬臂
转动时球铰受到摩阻力矩（：z)大于不平衡力矩（：=)。在 大里程侧承台实施顶力生
的
N
，当顶力
N
+M
逐渐增加到使球铰发
，有：
P
- 二 M=_ (1)
式中+ 力
。
为不平衡力矩（为摩阻力矩
；N
•为顶
在小里程侧实施顶力生
的
，有：
P*，当顶力逐渐增加到使球铰发
⑵
从 均值。
(3)(4)
次序
(g)大里程侧加栽曲线 图7 大小里程荷栽-位移曲线
-位移图可得出大 述计算公
加载至临界
压力（表1)。
P* •=*+：=\":_
根据式（1)、式(2)可计算得到：不平衡力矩 + M= \" (P- • L- -摩阻力矩：M_ \" (P- • L- +称
计算出称
P* • L*)%
P* • L*)/2
表1称重试验计算结果
P1，kN
P2/kN
摩擦系数计算简图如图％所示。
体球铰绕
)m=/
m)(kN • m)(kN •
M
_/e/ m
=
Z :
(M_ • 3sin2
静摩阻系数：
a)1
)R
440040004800
280024003200
143101272015900
318031803180
0.0520.0520.052
0.0390.0350.044
/[2( 1 - cos3a • X]
(5)
23
( = 14. 477。，由式（5)可得:
M_ /(0.98 R • X )
转动体偏心距:L= Mg/X
:R为球铰中心 球面半径;X为转体重量。
球铰静摩阻系数:：）=
4.3.5配重方案
在转体过，若采
体绝对平
案，转体
的重心线此时是通过球铰的竖
体极易受
扰，导致
，偏心距为零。这样过
体的
。跨
4.3.4称重试验结果
通过三 向位移变化曲
，从得到的
-位移曲
看，测得竖
宣特大桥工程在
板
阻力。
采
侧通过调整使
又不压
，
板以减小摩
设置在
变不明显，不得 界状态时的临界荷现明显拐点，能够较
-位移曲线如
安全，同时 体纵向 = (M= +
。而同时测得的水平位移变化曲 确的得 图7 所 。
界
，大
加载时的
侧，可按下式计算：
G
Mg)% = 154.5 kN
(6)
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式中：R为配重为配重后偏心力矩。
应力分析 ，
体桥在远离转体 立全
处的
递至下
球铰 。但在球铰
在球铰的上下
区域受力
处，等效应力
的
传
，
区域应力集
5球铰应力分析
圣维南原理[1°]，'
影响
[11]。所以首先采用Mi
进行静力分析，
通过包裹钢板
应力状态，对球铰应力
现象明显。
球铰处应力集中现象，提取球铰接触区域应力，结
果如图10所
。
das 有限元软件对 T 构转体
得到恒荷载作用下桥墩墩底反力为6 1737 kN，并以此作为 球铰 情 析。采用通
元模型的加载依据进行球铰局部应力分元计算软件ANSYS对转体
采
进行球铰球面，下球铰面共
个实造建
受力分析。混凝土 面 常数 立
元
体单元sild65;包球铰混凝
元立 大桥球铰
土的钢板采用壳单元she11181，同时定义
情况，上球铰采用cwta174 采用targe170单元建立目标面，上下球铰
。 跨宣
，模型如图8所。
(a)下球较接触面
图8球铰有限元模型
划分网格的过 的球铰
为了
计算效率和
。
(g)上球铰接触面
图10球铰接触面等效应力
可见，应力分布总体 以内，而在下
球铰包裹钢板的
26.9 MPa。可以考虑 比如全球铰包裹，避 力集中，或
钢板起
加
，等效压应力大小在16. 3 MPa位置出现应力集中现象，正好也位置，最大等效压应力可达到球铰包裹钢板包 现球铰 承压钢筋
（下
围增大，以考虑
和材料的突变带来的应
，对所关心网格相对
元划分网格更加精细，其他
如图）所
疏。求解球铰应力，
冲压应力的作用。
6结束语
跨芜宣
大 和 制 ，就关键
时52 min成功体到位，通过节重点监控，达 的
和施工
工操作安全可
：
问题总结了几点经
工关键 靠， 工过
，转体平稳顺利的预期目的。在工
验:（1)称 选择更准确 况下可通过
通过同时测球铰水平位移和竖向位移来位移曲线；（2)摩阻弯矩大于不平衡弯矩情使一侧
摩阻；（3)
板， 以考虑将球铰围增大和
钢板来
体
过程平稳而又不致增大 改善球铰
承压钢筋网加密、球铰包裹钢板包
(g)球较连接部分等效应力分布
图9球铰等效应力
位应力集中现象。
(下转第167页）
1
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#0 mm。
2.5.2坞口航道施工
根据现场的 情况，坞口 深水区开口往坞里退，约80 m为 完成;第二期待
，
， 从 水区 口 2.5 基础施工
地质勘探资料揭示:地面以下5 m基本为淤泥层、
砂层，以下为残积土层、风化岩层。为满足地基承载力和变
，坞承载力不足时，应进行进行地基处理。地处
石
、搅拌等。在地板施工前，需进行换填，
换填深度为1 m。自上而下依次为+420 mm厚1 - #级配碎 石，且用120 kN压路机分层碾压；150 mm厚C15混凝土垫 层;直为110PVC直沟管；最后为150 mm厚普通层（120 kN压碾机碾压）。
m#， 使用大量的
砂、碎石堆
水，不
水、漏砂孔洞，漏水、砂，以
墙力
墙体
压旋喷注浆补漏。
砂孔洞通过反滤体仅
期进行:第一期从
期，石 需60d完毕后暴
点，采
石方再爆阶
的
的稳定，然后在漏水、漏砂洞墙
另外监测的项目包括:墙的位移与沉降、 、土体
段土
破，需#0d完成。坞口需爆破开挖岩石厚度为0~6m，可按
工程地
向 坞 退。
侧向位移、 侧土压力、地下水位、地面沉降四周建筑
沉降 等。 墙 墙体位移、 坑周 地面沉降等监测项目加大监测频率[7]，通过监测、收集、整 种资料， 采
工。对监测项目未达到标准的地
时或不符
时进
行相应改整。发现关键点受
，应即刻
，进行修复。
结束语
汾江路南延线工程在制定了干坞工程总说明等详细施
下，按照施工流程进行作业，
考虑了整个
3
工方案的 维护等
工程选址特点，
设条件进行地基降排水处理以及边坡
2.6 管理及监测
加 监测。
坞内管段预制完 进主体 体
行
。
，坞需灌水，进行管段的
&
浮运工作[6]。因此，在干坞内灌水前应对南岸已完工主体结
的目的为+(1)坞灌水
。（#)
已完成
已完成主体结
的软化。（2)坞灌水 水层遭受 起浮的出现。针
述问题，同时考虑到造价、施工复杂程度和施工
如下+采
；
工管理，建立专职监测小组，对基坑进行及时
。在安全作业情况下， 确 工 和进。 坞工程的顺利完成，离不 确的 和 的管，整个工过程顺利完成，为后续沉管预制施工作参考。
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