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铁路连续梁墩顶转体技术研究与应用

发表时间：2021/4/26 来源：《基层建设》2020年第33期作者：张文国

[导读] 摘要：在桥墩比较高或者是地下水位的埋深比较浅时，铁路连续梁墩底转体面临着大吨位球铰加工运输难度比较大、高墩转体施工安全风险系数高等因素。

        中铁三局集团广东建设工程有限公司广东番禺 511400
        摘要：在桥墩比较高或者是地下水位的埋深比较浅时，铁路连续梁墩底转体面临着大吨位球铰加工运输难度比较大、高墩转体施工安全风险系数高等因素。在铁路连续梁墩顶转体施工技术分析阶段，经过把转体系数布置在墩顶，梁底设置上转盘，墩顶就是下转盘，应用钢管混凝土转铰装置，将其布置在两垫石的中间，减小结构尺寸同时受力的要求。转体之后经过体系的转换，转铰的装置就是抗震防落梁挡块，永久性的支座顶推就位。对于铁路连续梁墩顶转体技术，能够有效减轻转体质量，实现对工程造价的合理降低，提升转体施工稳定性，在国内诸多项目都得到广泛的应用。本文主要从作者的实际工作经验进行入手，简要的分析铁路连续梁墩顶转体技术，希望对有关从业人员带来帮助。
        关键词：铁路工程；连续梁；墩顶转体；技术
        前言：随着我国高速铁路的发展，新建铁路和既有铁路、高速公路的交叉越来越多，预应力混凝土连续梁因为刚度比较大、造价比较低是常见的结构形式，转体施工就成为交叉跨越的首选施工方法。传统的铁路连续梁转体就采用了墩底转体，转体质量主要包含了梁体、桥墩、上层承台三部分，转体就位之后的转体机构封闭在承台中。在桥墩比较高和转体质量比较大的时候，墩底的转体就面临着大吨位球铰加工运输难度比较大，高墩转体的施工稳定性比较差，安全风险系数高等问题。下面就对其进行简要分析。
        1 总体构思分析
        常规墩底转体，转体系统的布置在上层承台和下层承台之间，上层承台主要是上转盘，下层承台就作为下转盘，转体质量包含了梁体、桥墩、上层承台三部分，墩顶的转体，转体系统布置在桥墩顶部，桥墩和梁体之间，梁底设置上转盘，墩顶就是下转盘，转体的质量是梁体的质量。对于铁路连续梁墩顶转体技术难点在于下面两点：第一，墩顶的位置是十分有限，常规的转体机构布设、桥梁支点位置的结构形式、支座的位置等相互冲突。第二，转体机构应该适应连续梁在使用阶段的要求。对于转体球铰结构的特点，结合永久性支座布置和连续梁抗震的要求，提出不仅满足转体施工的需要，还可以满足桥梁结构正常使用功能的墩顶转体系统布置、转铰装置、转体施工工艺是解决这个问题的关键。
        2 关键技术分析
        2.1 墩顶转体系统的布置
        梁底设置圆形上转盘，墩顶是下转盘，上下转盘之间设置了转铰的装置，在转体就位之后，转铰装置作为防落梁设施永久性保留。
        上转盘高度为0.7—1m，布置牵引索钢绞线，梁部的图纸研究采用了悬浇施工通用的参考图，只是对0号块进行局部的调整。为有效的满足转体工况的受力需要，0号块的底板、腹板局部加厚，其余的节段尺寸不变，能够更好的适应工法的变更。和常规的桥墩进行比较，墩顶的横向尺寸是不变的，墩顶的纵向尺寸适当的加大，使得满足转体系统布置的需要。墩顶布置滑道、牵引索反力座，墩顶的尺寸主要是受到了滑道、牵引索反力座的布置影响，在正式的转体之前，上下转盘之间还需设置出临时的支撑，避免球铰的受力。经过充分考虑经济性、施工便利性和景观效果等因素，推荐采用放置在墩顶砂箱作为转体之前临时的支撑，落梁十分方便。墩顶的顺桥向尺寸适当的增大，顶帽主要是采用了圆曲线的过渡花瓶式。
        2.2 钢管混凝土转铰装置
        铁路连续梁两垫石之间的空间是比较小的，为实现对结构尺寸的控制，并且满足局部受力的需要，还需采用钢管混凝土转铰装置，将其布置在两垫石的中间，利用钢管套箍的方式提升混凝土局部的承压能力。

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考虑到施工操作空间的需要，上下转盘之间的距离不能小于1米，梁底的转盘下缘距离墩顶竖向间距是1米的，由此可以确定出转铰装置高度。
        2.3 墩顶转体的施工工艺分析
        采用转体之后安装永久性支座方案，梁底的预埋支座套筒，永久性的支座则是放置在墩旁，转体之后永久制作的顶推就位。在体系转换之后，上下球铰必须进行脱开，使得满足梁体能够在顺桥向、横桥向的位移要求。在转体完成之后，把中间夹层的钢板进行抽出来，重新将其上下两层钢板利用高强螺栓进行拧紧，使得上下球铰脱开，并且上下钢护筒形成一个整体，作为桥梁永久结构的防落梁装置。为确保墩顶的转体可以顺利进行，建议采取下面的措施进行应对：
        第一，0号块的设置梁底制作预埋钢板，保证支座预埋的钢板水平设置。第二，上转盘的混凝土在浇筑之前，还需注意预留销轴抽出孔道，确保梁体的底板预留销轴孔的畅通，转体之后销轴便可取出。第三，因为取消助推千斤顶的反力座，还需适当的增大牵引索安全储备，按照称重、试转的情况，对其穿索的根数进行确定出来。第四，进行全过程的监控，在完成转体梁段的浇筑之后，落梁之前进行理论偏心的计算，并且进行初次的配重。在落梁之后，进行称重的试验，测试静摩擦系数、不平衡的弯矩，按照测试的结果确定出配重的方案。第五，在转体之前，还需核对好垫石预埋钢筋，保证转体过程中不与球铰、钢护筒夹层钢板相互碰撞。第六，转体之前还需全面的检查转动设备，以避免首次不能正常的起动或者是牵引系统的故障，防止转动过程中千斤顶夹片的故障问题出现。
        3 工程应用分析
        铁路连续梁的桥墩顶转体技术能够有效的减少转体过程桥墩与上层承台的质量，有效的降低了工程施工难度和造价。转体在就位之后，转体球铰作为连续梁防落梁的措施，实现了永久与临时的结合。
        与墩底转体的比较，墩顶转体能够有效的减少转体的质量，降低球铰制造、运输、安装难度及其费用。转体的结构布置在墩顶，承台结构尺寸比较小，有利于减小主跨跨径、转体的长度，承台基坑防护工程数量也在相应的减少，转体重心的降低，使得提升转体稳定性，并且不需要等待梁体转体就位后再封闭基坑，有效的缩短了承台基坑的敞口时间，就跨越线路的安全性也得到明显的提高。
        截止到现在为止，这个技术现已在诸多城市的项目中得到广泛应用，经济效益、社会效益都比较显著。
        结束语：
        总的来说，经过提出铁路连续梁墩顶转体系统的布置，实现转体机构布置在墩顶的目标，解决高墩转体大吨位球铰加工运输难度比较大，高墩转体施工安全风险系数高的问题。首创的钢管混凝土转铰装置，实现对上转盘结构尺寸的减小，解决墩顶转体空间小的问题，实现抗震防落梁挡块和转铰装置永久性与临时性的结合。提出墩顶的转体、永久支座安装，结构体系的转换等全套施工工艺，在一定程度上简化结构构造，确保施工整体的安全性，解决常规的墩底转体施工稳定性比较差的问题。对于这个技术的应用，有效的推动我国铁路桥梁转体技术的进步，确保铁路桥梁工程的跨线施工安全性、社会效益、经济效益。
        参考文献：
        [1]焦亚萌，徐升桥，简方梁，等.（145+240+110）m子母塔单索面转体斜拉桥设计创新[J].铁道标准设计，2020，（5）.78~82.
        [2]李辉，邹永伟，徐升桥，等.永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究[J].铁道标准设计，2019，（2）.66-70.
        [3]井江永.（50+85+50）m跨铁路连续梁不对称转体设计研究[J].铁道标准设计，2018，（9）.67-71.