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转体梁桥称重配重试验应用分析

发表时间：2021/6/18 来源：《基层建设》2021年第6期作者：季英瑞

[导读] 摘要：对跨径组合（60+100+60）m连续梁采用平转法施工，在转体前应对梁体进行称重试验及配重，通过测试转动体部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩擦系数等参数，对梁体进行配重，保证梁体顺利转体并合龙。

        山东方盾工程检测技术有限公司山东济南 250000
        摘要：对跨径组合（60+100+60）m连续梁采用平转法施工，在转体前应对梁体进行称重试验及配重，通过测试转动体部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩擦系数等参数，对梁体进行配重，保证梁体顺利转体并合龙。
        关键词：转体梁称重试验配重
        1.引言
        桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作。通过转体就位的一种施工方法。它将障碍（复杂水域、铁路线等）上空的作业转化为具备施工条件的岸上或地面作业。转体法按结构转体方向分为竖向转体施工法、水平转体施工法（竖转和平转），以及平转竖转结合方法。其中平转法应用最多。
        2.工程背景
        青岛某跨径组合（60+100+60）m连续梁跨越胶济铁路线上方，转体结构长98m，41#墩转体重量为5890t，转角23°44′，42#墩转体重量为6139t，转角23°53′。转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。下转盘尺寸为14.6m*14.6m*3.0m；上转盘为八角形，高2.0m，转台直径为7.6m，高度为0.8m，上转盘球铰直径4.2m，下转盘球铰直径3.0m，厚度均为40mm。上下转盘均采用C50混凝土。本论文只讨论41#墩。
        3.试验内容
        3.1 试验方法
        采用球铰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2：（1）转动体球铰摩阻力矩（Mz）大于转动体不平衡力矩（MG）。此时，梁体不发生绕球铰的刚体转动，体系的平衡由球铰摩阻力矩和转动体不平衡力矩所保持；（2）转动体球铰摩阻力矩（Mz）小于转动体不平衡力矩（MG）。此时，梁体发生绕球铰的刚体转动，直到撑脚参与工作，体系的平衡由球铰摩阻力矩、转动体不平衡力矩和撑脚对球心的力矩所保持。
        3.1测点布置及设备
        梁脱架后，对撑脚进行观察。如果发现所有撑脚均未与滑道钢板接触，说明梁的平衡处于“转动体球铰摩阻力矩大于转动体不平衡力矩”的状态。根据该状态的测试方法，在主墩上承台底面布置千斤顶和位移传感器，实施梁的不平衡力矩测试。
        3.2试验步骤
        称重步骤：
        ① 在选定断面处安装位移传感器和千斤顶；
        ② 调整千斤顶，使所有顶升千斤顶处于设定的初始顶压状态，记录压力传感器及位移传感器读数；
        ③ 千斤顶逐级加力，记录位移传感器和压力传感器数值，直到位移出现突变；
        ④ 绘制出P-Δ曲线，判断临界力；
        ⑤ 移动设备至另一侧，重复以上试验；
        ⑥ 计算确定不平衡力矩、摩阻力矩、摩阻系数、偏心距；
        ⑦ 计算配重重量、位置及配重后的偏心距。
        4.试验数据结果及分析
        41#墩的荷载-位移测试结果列于表1和图6、7中。在青岛侧加载情况下的荷载-位移变化表明，当荷载小于3560kN时，荷载-位移呈线性变化，当荷载大于3560KN时，位移迅速增加。由此判别出P2=3560KN时，球铰处于克服静摩阻力的临界状态。在荣城侧加载情况下的荷载-位移变化表明，当荷载小于2010KN时，位移很小，荷载-位移呈线性变化，当荷载大于2010KN时，位移迅速增加。由此判别出P1=2010KN时，球铰处于克服静摩阻力的临界状态。
        表1 41#墩称重的位移-荷载

        5.称重参数计算
        根据现场试验结果发现，41#墩梁的平衡属于球铰摩阻力矩大于体系的不平衡力矩，因此体系的不平衡力矩和摩阻力矩按4.1.1情况计算，摩阻系数和偏心矩按4.2计算。计算结果见表3。表3 41#墩转体参数计算结果

        6.转体梁配重
        根据现场实际情况采用重量平衡转体配重方案，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铰竖轴线。此时，配重可按下式计算：
        需要配重=N*e/（悬臂长度－配重距梁端距离）
        该方案的好处是配重量小，启动所需牵引力相对较小。
        具体配重结果如下：
        在41#墩在荣城侧距悬臂端29m处配重，经计算配重量为12.8t。
        7.结束语
        桥梁转体技术原理基本相同，转体技术也日渐成熟。然而，对于不同的桥梁，必须根据其结构形式，施工过程，场地特点等条件制定出合理的转体方案，以确保结构的稳定，不至于因为转体影响到结构的正常受力和不可控的局面。根据转体成果来看，本次试验结果可靠，可为以后类似转体桥的试验提供借鉴作用。