摘要：桥梁平转过程的稳定是平转施工控制的关键，本文以鹦鹉洲长江大桥两岸接线工程梅家山立交跨铁路工程为例，分析了牵引动力系统、转体速度、环境风速等参数对桥梁平转过程中的影响，保障桥梁在转体过程中的稳定性。
关键词：转体；上跨；计算；稳定性
1 工程概况
武昌岸接线梅家山立交上跨京广铁路立交桥位于武昌火车站南咽喉，距武昌火车站700m左右，桥下有京广上下行客车线、京广上下行货车线、武客机出段线、武客机入段线共计6股道，公路里程为K14+056～K14+241，全长185米，标准断面为主线双向6车道+E匝道与主线并线渐变段（桥宽35.0～26.0米）；主线桥采用50+85+50m变高度预应力混凝土连续梁体系，主要采用单箱四室斜腹板箱型截面。
铁路东西侧ZW220#，ZW221#墩现浇悬臂梁，承台上设转体球铰，主桥采用50+85+50m预应力混凝土连续箱梁，转体法施工。ZW220号墩单幅转体总重量W为100000KN, 转体角度为62˚。ZW221号墩单幅转体总重量W为100000KN, 转体角度为70˚。转体系统由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统、转体助推系统等组成。转台直径8.7m,球铰平面半径为1.75m。
2 牵引设备
2.1 牵引动力系统
转体系统由2 套QDCLT2000-300型连续转体千斤顶、2台YTB液压泵站和1台LSDKC－8主控台通过高压油管和电缆线连接组成1套转体动力系统。每套连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，额定油压25MPa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶（前、后顶）前端均配有夹持装置。
2.2 牵引索
每个转体上转盘埋设有两束索引索，每束由12根，强度等级为1860MPa的Φ15.24mm钢绞线组成。预埋的牵引索经清除每根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过QDCLT2000-300型连续转体千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，预紧力由10KN逐根降至5KN，再用牵引千斤顶在2MPa油压下对该束钢绞线整体预个紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。
3 转体结构的相关计算
3.1 转体索引力、安全系数计算
转体总重量W为100000KN
其磨擦力计算公式: F=W×μ
启动时静磨擦系数按μ=0.1 ,静磨擦力F= W×μ=10000KN
转动过程中的动磨擦系数按μ=0.06
动磨擦力F= W×μ=6000KN
转体牵引力计算:
T=2/3×(R×W×μ)/D
R为球铰平面半径,R=1.75m
D为转台直径,D=8.7m
转体角度：θ=70°
μ为球铰磨擦系数,μ静=0.1～0.12,μ动=0.06～0.09
计算结果:
启动时所需最大索引力T=2/3×(R×W×μ静)/D=1609KN
转动过程中所需牵引力 T=2/3×(R×W×μ动)/D=805KN
动力储备系数2×2000KN/（2×1609KN）=1.24
钢绞线的安全系数：
2台×12根/台×20T/根×9.8KN/t /1609KN=2.92
计算结果表明千斤顶动力储备和钢绞线的安全系数均达到了本类型工程施工的要求。
3.2 转体时间的计算
千斤顶的牵引理论速度 （mm/min）=泵头流量（L/min）/(2×伸缸面积)。
理论上由于泵头的实际流量可根据要求从0到36L/min进行选择，所以转体的速度可根据设计的要求而设定在规定的时间范围内实现施工要求。
根据ZW220号墩转体角度62°及上转盘半径4.35m，计算出钢绞线牵引长度L=4.7m。50米梁端转过弧线长度为61.06m。
ZW220号墩转体时间计算：
现将YTB泵站流量调整为13L/min。
计算出千斤顶运作速度V=（13÷0.163992）×60=4.8m/h。
（1）转体所用时间t=L/V=0.98h=59min。
牵引钢绞线速度：0.08m/min。
（2）转体角速度：1.05°/min，即 0.018rad/min；
（3）转体悬臂端线速度：61.06÷63=1.03m/min。
根据Z221号墩转体角度70°及上转盘半径4.35m，计算出钢绞线牵引长度L=5.31m。50米梁端转过弧线长度为61.06m。
ZW221号墩转体时间计算：
现将YTB泵站流量调整为14L/min。
计算出千斤顶运作速度V=（14÷0.163992）×60=5.1m/h。
（1）转体所用时间t=L/V=1.04h=63min。
牵引钢绞线速度：0.08m/min。
（2）转体角速度：1.11°/min，即 0.019rad/min；
（3）转体悬臂端线速度：61.06÷63=0.97m/min。
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011）规定，转体角速度不大于0.01~0.02 rad/min，转体悬臂端线速度不大于1.5~2.0m/min。上述计算数据均满足规范要求。
3.3 摩阻系数测定
通过实际张力计算滑道、转盘摩阻系数是否与理论计算摩阻系数相符，为转体提供依据。待上转盘混凝土达到设计强度后，先抽去撑脚垫板，使转台支承于球铰上，进行整个转动系统支承体系的转换，然后施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。检查球铰的运转是否正常，摩擦系数按下式测算：
μ=M/1.13G
其中M为力矩，G为上转盘总重；设计静摩擦系数为0.1~0.12，动摩擦系数为0.06~0.09，若测出的摩擦系数较设计出入较大，应分析原因，并找出处理办法进行相应处理，才能保证转体顺利进行。
3.4 转体过程中整体稳定性计算
（1）竖向风荷载：
一侧梁段受垂直向上风荷载1/2Pv，一侧梁段受垂直向上风荷载Pv，设计风速按6级风风速取值，Vd=13.8m/s。
式中
为阵风风速；
为阵风系数；
为空气密度；
为阻力系数；
为桥梁断面全宽。
（2）不平衡力矩
①考虑40t的不平衡荷载，作用在梁端时最不利：
不平衡荷载引起的力矩：40t×40.75m=1630t•m
②风荷载引起的力矩：
(0.406-0.406/2)×(40.75-2)×[40.75-(40.75-2)/2]=168.1 t•m
平转时的最大不平衡力矩为168.1＋1630=1798.1t•m
（3）抵抗力矩
上转盘传递至球心摩擦副和转心的竖向荷载：11800t（已含有转盘自重）。
当上下转盘间发生顺桥向的相对滑移趋势，上下转盘球形摩擦副之间的总水平摩擦阻力为F=11800t×0.06=708t，水平摩擦阻力对球心的力矩为：MF=708t×3.5m=2478 t•m。
磨心采用直径270mm的钢销轴，材质为Q235B，则磨心可承受的水平剪力为F=
，磨心抗剪承载力对球心的力矩为：MF=458.1t×3.5m=1603.35 t•m。
则上转盘有效支撑提供的抵抗力矩为：2478 t•m＋1603.35 t•m=4081.35 t•m。
（4）纵向滑移稳定性
K=4081.35 t•m/1798.1t•m=2.3>1.5，满足规范要求。
4 结语
桥梁转体施工是利用埋设在上转盘的牵引索、连续转体千斤顶，克服转体结构之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位。本文经过对转体结构的相关计算，能够对桥梁在转体过程中的稳定性起到保障作用。
参考文献
[1]CJJ 2－2008城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].北京: 中国建筑工业出版社，2002.
[2]JTG/T F50－2011公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社，2011.
[3]JTG/T D60－01－2004公路桥涵抗风设计规范 [S].北京:人民交通出版社，2004.
论文作者:唐晨霖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
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