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1、正阳大道秦汉新城段工程二标段正阳大道高架桥第十联转体箱梁转体施工称重试验方案石家庄铁源工程检测有限公司二。一七年五月西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案根据转体结构的状态确定采用何种加力方式（前述4. 2、4.3）进行纵向、 横向不平衡力矩等的测试。逐级施加荷载。过程中测试人员密切注意相应位移传感器的变化，并记录 千斤顶及压力传感器的读数。根据测试结果，对转体结构进行配重。7转体梁配重7.1梁体纵向倾斜配重方案该转体方案的思想初步是，在转体过程中转体梁应在梁轴线方向略呈倾斜态 势，即梁轴线上桥墩一侧的撑脚落下接触滑道，另一侧的撑脚抬起离开滑道。这 样
2、做的好处是使转动体形成两点竖向支承，增加了转动体在转动过程中竖平面内 的稳定性。配重的位置应结合现场装卸操作的难易程度；配重的大小应保证新的重心偏 移量满足5c加e 15cm的要求。配重及重心偏移可按下式计算：需要配重二（摩阻力矩-N*e） /（悬臂长度一配重距梁端距离）重心偏移=配重*（悬臂长度一配重距梁端距离）+ N*e/N7. 2平衡转体配重方案该转体方案的思想是，转体梁在静力状态保持平衡，即通过配重，使转体梁 的重心线通过球较竖轴线。该方案的好处是配重量小，启动所需牵引力相对较小。 由于该方案中对转动体为一点支承，在转动过程中容易导致转体梁在竖平面内的 晃动。因此，若采取该方案，应尽量
3、减小撑脚与滑道间的间隙。配重可按下式计 算：需要配重=N*e/（悬臂长度一配重距梁端距离）配重的大小应保证新的重心通过球校竖轴线。西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案目录1工程概况22平衡称重试验意义及目的23试验内容34试验原理及计算35测点布置及设备76称重试验准备及过程97转体梁配重9西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案1工程概况本项目为西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工 程。桥位处，分布有2条铁路线（3股道），自北向南分别为咸铜铁路、西安铁 路枢纽北环线上、下行线，线间距为5
4、.4、5.3m,桥位向西40m为萧家村车站的 牵出线，牵出线与咸铜铁路的线间距为6.6m。此段铁路的四股道均位于直线上。本工程与既有北环线交点处铁路下行里程为K30+057.3,位于新筑萧家村 区间，与咸铜铁路交叉里程K20+297.5,位于萧家村泾河区间，与铁路的夹角 为77.5。交叉处距离萧家村车站（北环线K31+638,咸铜铁路K18+719）约 1. 5km。为减少上部结构施工对铁路行车安全的影响，确定该桥采用平衡转体的施工 技术。即先在铁路一侧支架现浇梁体，然后通过平面转体使主梁就位、调整梁体 线形、封固球钱转动体系的上、下盘，最后浇筑合龙段,使全桥贯通。转体段梁 长60m+60m；
5、转体角度75. 5；转体重量达17000t。2平衡称重试验意义及目的2.1试验意义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。尽管桥梁转体技术的原理相同、转体技术也日渐成熟，但对于不 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。理想的转动体系必须具备易于转动和安全稳定这两个基本条件。转体施工的关键构件就是承载整个转动体重量的转动球较,而转动球较摩 擦系数的大小直接影响着转体时所需牵引力矩的大小；转体桥梁在沿梁轴线的竖平面内，
6、由于球校体系的制作安装误差和梁体质 量分布差异以及预应力张拉的程度差异，可能导致桥墩两侧悬臂梁段质量分布不 同以及刚度不同，从而产生不平衡力矩。另外，当转体桥处于曲线上时，还存在 曲线效应带来的横桥向偏心问题。在转体之前必须解决由于偏心带来的不平衡力 矩问题，使得在施工支架完全拆除后以及在转体过程中，转动体在自平衡或配重西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案平衡下工作，这对施工过程的安全性起着至关重要的作用。为了保证桥梁转体的顺利进行,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、摩阻力矩、 偏心距
7、及摩擦系数。并据此进行平衡配重。2. 2试验目的围绕西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程的 结构特点和施工特点，本试验将在转体梁施工最重要的环节，即转体梁施工平衡 称重方面开展工作。通过测试转动体部分的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩 擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求，为该桥转体施工的指挥和决策提供依 据。也为类似转体桥梁的设计和施工积累经验和数据，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。3试验内容本试验在支架完全拆除后和转体前进行，测试工作内容主要包括：(1)转动体部分的纵桥向、横桥向不平衡力矩；(2)转动体部分的纵桥向、横桥向偏心距；(
8、3) 转体球校的摩阻力矩及摩擦系数；(4)完成转体梁的配重。4试验原理及计算试验原理这里仅以纵桥向测试为例对测试原理予以说明。采用球较转动测试不平衡力矩，这种方法采用测试刚体位移突变的方法进行 测试，受力明确，而且只考虑刚体作用，而不涉及挠度等影响因素较多的参数， 结果比较准确。当脱架完成后，整个梁体的平衡表现为两种形式之一，见图4-1: (1)转动 体球较摩阻力矩(Mz)大于转动体不平衡力矩(Mg)。此时，梁体不发生绕球较 的刚体转动，体系的平衡由球较摩阻力矩和转动体不平衡力矩所保持；(2)转 动体球较摩阻力矩(Mz)小于转动体不平衡力矩(Mg)。此时，梁体发生绕球较西安市西咸新区正阳大道秦
9、汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案的刚体转动，直到撑脚参与工作，体系的平衡由球较摩阻力矩、转动体不平衡力 矩和撑脚对球心的力矩所保持。图4-24.1 转动体球较摩阻力矩大于转动体不平衡力矩设转动体重心偏向小里程侧，在大里程侧承台实施顶力P/ （见图4-1）。当 顶力P/逐渐增加到使球较发生微小转动的瞬间，有:(4-1)设转动体重心偏向大里程侧，在大里程侧承台实施顶力P2 （见图4-2）。当 顶力P2逐渐增加到使球较发生微小转动的瞬间，有:西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案P2 - L2 = M G + M解方程(4-1)和(4
10、-2),得到,不平衡力矩:摩阻力矩:当每侧有不止一个顶力及对应的力臂情况下，上述公式中的PL、P2L2也可认 为是相应的力矩之和。4. 3转动体球较摩阻力矩小于转动体不平衡力矩设转动体重心偏向小里程侧，此种情况下，只能在小里程侧承台实施顶力P2 (见图4-2)。当顶力P2 (由撑脚离地的瞬间算起)逐渐增加到使球较发生微小 转动的瞬间，有：P2L2 =Mg+Mz(4-5)当顶升到位(球较发生微小转动)后，使千斤顶回落，设尸2为千斤顶逐渐 回落过程中球较发生微小转动时的力，则P2L2 =Mg-Mz(4-6)解方程(4-5)和(4-6),得到，不平衡力矩： Mg = 2/+A &(4-7)2摩阻力矩
11、： =，222-舄，2(4-8)当每侧有不止一个顶力及对应的力臂情况下，上述公式中的PL、PL2也可 认为是相应的力矩之和。称重试验时，转动体球较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较 中心竖转法线的力矩之和(见图4-3)o西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案图4-3转动体球较绕Z轴转动摩擦系数计算示意图图4-3转动体球较绕Z轴转动摩擦系数计算示意图由图可以得到：dM = J(Rsin-cos6)2 + (Reos。)2 dFdF - juzPdA , dA = Rsh9
12、d0 Rd。，- Pcos3%二一N 2“ 兀R sin2 a所以：M_ = f f cos 3 sin sin2 cos2 /? + cos2 Od/3d0Trsin a其中,e 0,27V；当。=工时，代入公式进行积分可以得到: 6RNMz4-x 0.732619 = 0.93328, RN)sin a此时,此时,从=- 2 0.9328AN当a = -时,5.75尸”,此时与平面摩擦的结果基本一致。 RN西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案所以，当球较面半径比较大，而矢高比较小时，即。比较小时，可将摩擦面 按平面近似计算。根据研究成果及工程实践
13、，使用四氟乙烯片并填充黄油的球较静摩阻系数和 偏心距可用下列各式为：球较静摩阻系数：4 = *；转动体偏心距： =也0.98RNN式中，R为球较中心转盘球面半径；N为转体重量。5测点布置及设备测点布置在梁的承台底面布置如图5-1的千斤顶和位移传感器，实施梁的不平衡力矩 测试。5.1 测试中所用设备及性能：(1) 500吨油压千斤顶四台，用于施加顶力，由甲方提供。(2)量程50mm、30mm的百分表及支架共4只。千斤顶、百分表的布置见图5-1。西安市西咸新区正阳大道秦汉新城段与北环线、咸铜铁路立交桥工程T构转体称重试验方案曲驰制曲线稗图5-1 32号墩称重设备布置图6称重试验准备及过程安装中间合龙段施工模板（另一个T构不需要），另一端配与合龙段相应 的重量；撤除梁顶所有材料、机具、设备；检查上转盘撑脚间隙；测量梁体标高；（4）根据千斤顶安放位置的高度，确定是否需要千斤顶支撑结构，需要则预 先准备；安放千斤顶（之前应进行标定或在有效标定期内）、压力传感器、位移传 感器；但压力传感器部分不与梁底接触，以免拆架过程中转盘下沉导致设备的破 坏；拆除支架、砂箱，拆除过程中不能碰触位移传感器；结构稳定后，再次测量梁体标高、检查上转盘撑脚间隙、位移传感器读数, 并据此确定转体结构是否倾斜及倾斜方向