（中铁十二局集团第四工程有限公司 陕西 咸阳 712099）
【摘 要】通过分析西咸北环线高速公路西吴枢纽转体桥结构转体称重试验，工作的开展针对的是转体梁施工中的最关键环节——转体桥施工称重平衡。通过对西咸北环线高速公路跨陇海铁路转体桥称重试验的相关的分析，在一定程度上为今后类似转体桥梁的施工提供了丰富的经验，同样也有助于桥梁转体施工水平的进一步有效提高。
【关键词】转体桥；平转法；结构转体；称重试验
【中图分类号】U446.1 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）14-0148-02
1.工程概况
西吴枢纽立交上跨陇海铁路转体桥是西咸北环线高速公路重点控制性工程，采用主跨为50m+50m预应力混凝土T构，上部结构采用单箱双室斜腹板箱型截面，中支点梁高为5.0米，端部梁高为2.5米，左幅箱梁顶板宽20.75米，右幅箱梁顶板宽17.0米，转盘结构采用环道与中心支承相结合的球铰转动体系，左幅转体重量为7000吨，右幅转体重量为6000吨，主桥跨越既有陇海铁路，施工时为了不影响铁路线的正常运营，采用平转法施工。
2.转体桥中的问题
2.1 较短的转体时间
基于桥梁本身的重量往往都非常大，在转体过程中急停、急起以及非匀速转动所产生的惯性力极易出现，进而会导致整个梁体出现变形的情况，严重的情况下还会导致裂缝的出现。再加上，转体在实际施工过程中极易受到铁路运输方面的限制。
2.2 悬臂长度的影响
悬臂长度过长会导致球铰转动体系在竖平面内极易受到不平衡力的影响而出现微小的转动，并且在转体悬臂段的端部位置还会导致放大竖向位移的产生。
2.3 转体的重量过大
在西咸北环线高速公路西吴枢纽旋转桥结构中左幅转体重量为7000吨，右幅转体重量为6000吨，转体的总质量过大，不得不需要通过摩擦力减小和转动力矩提高的方式来确保转体施工的顺利进行。
3.具体施工方案
3.1 主梁施工
在进行主梁的基础施工时，需要完成上下转盘的施工和转体系统的安装；可以沿着陇海铁路的两侧，在现浇梁体范围内完成对地基的处理和支架的搭设，在此基础上进行预压，对整个梁体进行分段浇筑，待每个阶段混凝土强度在95%以上、混凝土龄期在7天以内时，便可以实现对强度和弹模的共同控制，各节段预应力的钢束也可以进行拉长处理。同时，在施工桥面的两侧增加一定的防撞护栏和防护屏，沿着顺时针的方向将T构逐渐转体到成桥的位置，通过对梁体线形的调整来完成转体系统上下盘的封固。
3.2 转动结构
3.2.1 转体下盘
下盘在一定程度上是将整个转体结构的总重量得以撑起的重要基础，完成转体后便可以和上转盘共同形成整个桥梁的基础。下转盘多采用的混凝土主要以C50为主，通常会将转动系统的下球铰、转体拽拉千斤顶的反力座以及保险撑脚环形滑道等。
3.2.2 制造与安装球铰
钢球铰的直径一般控制在3700毫米左右，厚度在40毫米之间，主要包括上下两片，在一定程度上共同组成了转体进行施工的重要转动体系，然而转动球铰是其转动的主要核心，也是转体进行施工的重要结构之一，因此对于制作和安装的精度具有非常高的要求，必须是精心的制作与要求。
钢球铰面在工厂进行制造的过程中，要严格的按照置四氟板镶嵌孔对下球铰面的位置进行设计，将混凝土振捣孔在下球铰面上进行适量的设计，以此便能够为球铰面下混凝土的施工提供巨大的便利。施工过程中要对下球铰进行精确的安装，待完成对下球铰的精密对位以后便可以将其锁定下来，可以在灌注混凝土之前精确的将球铰中心轴的预埋套筒定位下来并在此基础上进行固定，方便中心轴进行转动。
图2 振捣孔大样图
4.立交桥转体桥结构转体称重实验
4.1 实验原理——转体梁竖向不平衡力矩测试
利用球铰转动来对不平衡力矩进行测试的原理主要来自于刚体位移突变，这种方法的优点主要表现在：明确的受力，整个测试过程中只需要对刚体的作用进行充分的考虑，不需要对影响较多的参数如挠度等进行考虑，结果往往具有非常大的准确性。当完成脱架以后，整个梁体平衡的表现形式主要有两种。
（1）转动体球铰摩阻力矩比转动体不平衡力矩大时，绕球铰刚体转动的情况不会在梁体中发生，维持整个体系的平衡主要依靠的是球铰摩阻力矩和转动体不平衡力矩。
（2）转动体球铰摩阻力矩比转动体不平衡力矩小时，绕球铰刚体转动的情况经常会发生在梁体中，并且转动会一直维持到撑脚参与工作为止，这时整个体系平衡的维持主要依靠的是球铰摩阻力矩、撑脚对球心的力矩以及转动体不平衡力矩。
4.2 称重试验并配重称重试验
称重试验并配重称重试验的主要内容包括：转体竖向不平衡力矩测试、摩阻系数测试、转体姿态分析以及转体平衡配重。试验方法及原理沿桥梁轴线的竖平面内，由于球铰体系的制作安装误差和拱体质量分布差异以及预应力张拉的程度差异，导致两侧拱段刚度不同，质量分布不同，从而产生不平衡力矩，使得悬臂段下挠程度不同。为了保证转体过程中，体系平稳转动，要求预先调整体系的质量分布，使其质量处于平衡状态。为将转体结构的配重量与重心位置确定下来，需要对转体结构进行称重，以此科学的测试偏心距、静摩擦系数、摩阻力以及不平衡力矩。
第一，将千斤顶设置在转体主跨侧与边跨侧的称重墩处，在称重试验时需要预放转动体，测试过程中需要将支点力反力值作为临时支点，将4个百分表布置在球铰的转盘上，以此当做转动体在整个试验过程中发生转动的重要依据，并且将相对于轴心的转动结构的重心位置和不平衡弯矩计算出来。第二， 测试摩擦阻和不平衡力矩，在拆除转盘的临时固结以后，转动体平衡体系将出现两种不同的情况，为此需要采取针对性的措施予以解决。
原理如下：以球铰为矩心，顺、反时针力矩之和为零，使转动体系能平衡转动，当结构本身力矩不能平衡时，需加配重使之平衡。即：M左一M右= M配式中：M左为左侧悬臂段的自重对铰心的力矩；M右为右侧悬臂段的自重对铰心的力矩；M配为配重对铰心的力矩。根据实测偏心结果，对于纵向偏心，采用在结构顶面的偏心反向位置，距离墩身中心线一定距离的悬臂段，配载纠偏处理法。
要使球铰克服静摩阻力发生微小转动，需要的转动力矩应大于等于静摩阻力矩。静摩阻力矩计算：；转动体偏心距：；其中N为转体重量，R 为球铰球面半径，μ0为静摩擦系数。
4.3 施加顶力并测试
采用上转盘处施加顶力，分别对转体梁进行顶放,在每台千斤顶上设置压力传感器,用以测试反力值，同时在上转盘底四周布置4个位移传感器，用以测试球铰的微小转动。
5.结语
本文以西咸北环线高速公路跨陇海铁路转体桥为例，从工程概况、转体桥中的问题、具体施工方案等方面进行了细致的分析，在此基础上经过深入的思考，对立交桥转体桥结构转体称重试验进行了科学的讲解。
参考文献
[1]李建存.中宁县石碱公路上跨包兰铁路立交桥转体桥结构转体称重实验[J].民营科技,2014,（09）.
论文作者:李大伟
论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期
论文发表时间:2017/7/17
标签：力矩论文; 称重论文; 陇海铁路论文; 结构论文; 不平衡论文; 悬臂论文; 转盘论文; 《建筑知识》2017年14期论文;