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李家湾跨焦柳线特大桥转体称重及配重施工研究

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•16. I 5开究成果 I Research Findings ------------------------------------------------------------- ( 2019 年龛 W _

李家湾跨焦柳线特大桥转体称重及配重施工研究

张红阳,雷朝阳

(中交路桥华南工程有限公司,广东中山528400)

摘要

:李家湾跨焦柳线特大桥属于蒙华铁路煤运专线的控制性工程,主桥全长为176m,主跨80m,桥面宽度11.6m,

上跨焦柳线,施工方法使用转体法。桥梁进行转体之前,先对主梁进行称重试验(采用的是转动球铰法),以此对主梁 的不平衡力矩、摩擦系数等转动参数进行明确,这样才能保证桥梁能够顺利合龙。再依据试验结果进一步分析,得到主 梁的配重方案。转体过程表明,主梁的配重方案符合规范及现场受力要求,为桥梁转体完成提供了技木保障。文章对李 家湾跨焦柳线特大桥转体称重及配重施工进行了研究,以供参考。

关键词:转体施工:称重试验:不平衡力矩:配重中图分类号:U445 文献标志码:A

1 工程概况李家湾跨焦柳线特大桥的施工方法选用的是墩顶转 体法,转体和长度和总重量分别为78m和38000kN,转体 段长度78m。28#墩逆时针转到36° , 29#墩逆时针转到 30°。本桥的下转盘是连续梁中墩顶帽:采用的是C50混 凝土,并设有下球铰(其直径是2m)、环形滑道(其中 心半径是2.4m)。上转盘的组成部分主要有上球铰、下钢 护管、夹层钢板、上钢护管,还有撑脚和上转盘牵引预应 力索等。牵引索用的是钢绞线,其强度是fpk= 1860MPa 的2 称重分析方法

在实验过程中,通过定位梁体位移突变确定主梁转

动时参数。该方法在工程实践中采用较多,能够很好地 克服梁体位移在突变之前其他因素的干扰nl。

2.1对球铰的摩阻力矩及转动体的不平衡力矩的计算 方法

整个梁体的平衡状态在完成脱架之后通常主要以两

种不同的形式而存在。

(1)当转动体球铰的摩阻力矩(Mz)比转动体的 不平衡力矩(MJ要大的时候,若转动体的重心往北侧 偏,在北侧施加顶升力P,并逐渐增大,直到球铰发生小 幅度转动,贝IJ:

P,-LI+MC=MZ (1)

再在另一侧的承台施加顶升力P:并逐渐增大,直到球铰发生小幅度转动,贝IJ:

6.V= mg+mz(2)

由式(1) (2)得不平衡力矩

=以

1'摩

2

阻力矩

若转动体的重心向南侧偏,此时在南侧承台施加顶

升力P:并逐渐增加P2直到球铰发生小幅度转动,由平 衡方程:

P2L2= Mg + Mz (3)

当球铰发生小幅度的转动后,千斤顶回落,球铰继

作者简介:张红阳(1988_),男,工程师,研究方向:路

检施工。

文章编号:2096-27 (2019) 19-0016-02

续小幅度转动,力的大小为P2,贝1J:

P2-L2=Mg-Mz

(4)由式(3) (4)得不平衡力矩G

=

+ 2

.々,

摩阻力矩=

2

(2)当转动体球的铰摩阻力矩(Mz)比转动体的

不平衡力矩(MJ要小的时候,假设转动的体重心往南 侧偏,顶升力?2,使转动体发生小幅度转动:

P, ■ L2 = MG + M2 (5)

当顶升到位了,使千斤顶回落直到转动体发生小幅 度的位移,需要的力P::

/>,' ■ L2 = Mc -Mz

(6)

由式(5) (6)得不平衡力矩摩

阻力矩 A/ = P'-'L-~P-

2

2.2对球铰的静摩擦系数以及转动体的偏心矩的计算 方式

在进行称重试验时候,球铰在沿梁轴线的竖平面内

小幅度地转动,摩阻力矩计算如下:

dM = yj (R sin 0 cos/3): +(Rcos〇ydF ; dF = /j:PdA;Pl&=PcosO; P,^N7rR^ sir

;dA = RsmO dp R dO得•• A/, =

RN;—

J | cos 6 sin 6\\]sin 6 cos + cos2 6d/^d6Tcsm'2(1-cos' a)3 sin*

-fizRN

(7)

桥 a = arcsin(1.05 /3.05) = 20。07,4,,,球铰的静摩阻 系数n,

M

M.

0.972RN

转动体偏心距,

N

在上面的列式中:R为球铰中心的转盘的球面半径;

N为转体重量。

2.3试验測点布置

测试时,千斤顶沿桥梁纵向中心线关于球铰中心对

(K年第19面

Research Findings 丨研究成果丨.17.

称布置,设置4个位移测点,位移测点沿着过球铰中心 3.2配重计算结果

的横向线对称布置。

根据球铰转动法理论,对28号墩与29号墩处转动 在称重试验进行过程中,保证施力过程平稳增长, 体的一系列参数进行计算,根据计算结果,进行纵向平 在位移显著发生突变时刻,降低荷载的增长速度,稳定 衡配重分析。平衡配重要在与主梁的重心相反的那侧进 一段时间后在进行卸载工作。

行,这样主梁的重心线才能通过球铰的中心线。配重的 计算方式:

3 称重实验结果

3.1称重试验结果

W =辛 (8)

29#墩先对荆门一侧进行顶升,顶升力临界值P,, 式中:W为所需配重量,e〇为转动体配重之前偏心。 作用力臂LP随着时间改变梁体发生位移;再对襄阳一 丨'为配重距离转动体重心距离。

侧进行顶升,顶升力临界值匕,作用力臂L2,随时间改 配重后体系的重心在一定程度上存在偏移,体系的 变梁体发生位移。

偏心计算方式:

28号墩先对荆门一侧进行顶升,顶升力临界值P,, e' = (wr -Ne0)

(N+W( ) (9)

作用力臂Ll;再对襄阳一侧进行顶升,顶升力临界值 配重计算结果如表2所示。

P2,作用力臂L2,梁体随时间改变而发生位移。

表1纵向不平衡测试的荷载-位移

4 转体施工

4.1试转体

29号墩

28号墩

试转体的目的是检验转体施工方案是否可行,并且 荆门侧施力襄阳侧施力荆门侧施力襄阳侧施力检测整个转体系统的可靠程度,检验操作人员的协同反 位移力位移

力位移

力位移

力应能力。在进行试转体时,对于千斤顶的测验是重中之 (mm)(kN)(nun)(kN)(mm)(kN)(mm)(kN)重,并确定油泵的控制参数以保证在合理转速范围之内, 0. 001. 180.0160.480.007. 300.0152. 18确定转动体在停止牵引之后受到惯性作用大概能产生的 0.05218. 500. 11224. 780. 08265.160. 11217.55转运距离。

0. 154. 150.223. 070. 17426. 330. 18335. 674.2正式转体

0. 25639. 610. 29498. 600.27555. 260.25430. 16在正式转体之前,要结合试转过程中的各项数据来 0. 32744. 880.37608. 130.35684. 190.31524. 66修正其实施方案,并且要人工指挥来控制整个的转体过 0.0474.360. 46717. 670.45845. 350. 37595. 53程。转体过程中注意数据的采集,以便指挥系统能够及 0. 37850.160. 54799. 810.50909. 820.45690. 02时发现问题,并进行调节。人员的分工是极其重要的, 0.39885. 250.62909. 340.571006. 510.53784. 52在转体结构旋转前需要对现场的人员周密部署,保证大 0.41920. 340. 721018.880.601038. 750.60855. 39家在各自应对的岗位上,听从现场总指挥的统一安排, 0. 471025.620.841128.410.711167.680.67926. 26分工合作。

0.551165. 300.871155.790. 731199.910.74997. 140.621236. 170.931210.560. 761232. 140.821068. 015 结束语

0.1271.261.011265. 320. 821296. 610. 881115.25(1)转动体在结构构造上的不对称性以及在施工

0. 661306.361.081320.090. 881328.840. 941162.50过程中存在一定的误差,造成了转动体存在一定的重心

0.691341.451. 111347.470. 981393.300.991209. 75偏移量以及不平衡力矩,通过称重试验,工作人员对转 0.711376. 541. 141374.851. 071415. 541.031233. 38动体的摩阻系数等各项参数有个基石的确定,这是非常 0. 741411. 631. 171402. 231. 181425. 771.051257. 10有意义的,是确保结构能够顺利进行转体施工重要前提。 0.791446. 731.211429. 621. 191425. 771.061257. 10(2) 29#墩转体通过在荆门一侧距球铰中心35m处配 0. 1516.911.241457. 081.20

1425.77

1.08

1257. 10

重68.8kN,使转体重心偏向荆门一侧7cm; 28#墩转体 0. 971552. 001.251457. 08通过在襄阳一侧距球铰中心35m处配重92.4kN,使转 1.061587. 091.27

1457.08

体重心偏襄阳一侧9cm。(3)配重后的主梁顺利转动 1. 08

1587. 09

到预定位置,转体后桥梁顺利合龙,证明配重方案合理、 从表1可以看出,测点位移发生突变的时刻,此时 准确。

对应的顶升力即为球铰克服静摩阻力时的顶升力临界荷 载。根据测试结果,29号墩P,值为1587kN, P2值为 参考文献:

1457kN: 28 号墩 P,值为 1425kN, P2 值为 1257kN»

[I]张连燕.桥梁转体施工[M].北京:人民交通出版社,2003.

表2配重计算结果

转体编号不平衡力矩MG摩阻力矩MZ (kN • ra) (kN • m)初始偏心距e (m)静摩阻系数P配重F(kN)配重作用位置配重后偏心距el

29 纵向称重 250.8 5652.8 0.0066m,偏向荆门一侧 0.0502 68.8 荆门一侧,距球铰中心35m 7cm,偏向荆门一侧28

纵向称重

184.2

4860.2

0.0048m,偏向荆门一侧

0.0431

92.4

襄阳一侧,距球铰中心35m 9cm,偏向襄阳一侧

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