轉(zhuǎn)體稱重方案初稿講解

1、新建鐵路滬杭甬客運專線上海至杭州段（88+160+88）m自錨上承式拱橋轉(zhuǎn)體施工不平衡稱重試驗方案北京交通大學(xué)土木工程試驗中心中鐵十二局集團公司第四工程公司2010.4一 項目概況新建鐵路滬杭甬客運專線上海至杭州段跨高速公路特大橋在鐵路里程DK59+075.555DK59+413.555設(shè)計為88m+160m+88m自錨上承式拱橋，其中主跨跨越滬杭高速公路主線，滬杭高速公路與滬杭客專軸線夾角為57°，滬杭高速公路凈高要求5.5m。拱肋采用拋物線線形，矢跨比為1/6，邊、中跨拱肋跨中截面高4.0m，邊、中跨拱肋拱腳處截面高6.0m。主拱截面采用單箱單室箱形截面，頂板寬7.5m，頂、底板

2、及腹板厚度均采用60cm，拱腳處局部加厚。邊拱在主拱的端部、拱腳、拱上立柱等處各設(shè)相應(yīng)厚度的橫隔板。中拱主拱的拱腳、拱上立柱、中合龍等處各設(shè)相應(yīng)厚度的橫隔板。為減少上部結(jié)構(gòu)施工對行車安全的影響，確定采用平衡轉(zhuǎn)體的施工技術(shù)。根據(jù)高速公路管理部門的要求，路兩側(cè)兩個轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行一前一后順序施工。轉(zhuǎn)體完畢精確就位后立即鎖定，然后進行封鉸施工,使全橋貫通。每個轉(zhuǎn)體重量約16800噸，球鉸半徑8米。轉(zhuǎn)體施工法的關(guān)鍵技術(shù)問題是轉(zhuǎn)動設(shè)備與轉(zhuǎn)動能力,施工過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度保證,結(jié)構(gòu)的合攏與體系的轉(zhuǎn)換。總的來看，橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)的原理相同、轉(zhuǎn)體技術(shù)也日漸成熟。然而，對于不同的橋梁，必須根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式、施工過程和場

3、地及環(huán)境條件等特點制定出合理可行的轉(zhuǎn)體方案，以便確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和強度要求，不至于由于轉(zhuǎn)體而影響到結(jié)構(gòu)的正常受力或?qū)е虏豢煽刂频木置妗?為此，設(shè)計要求在試轉(zhuǎn)前，進行不平衡稱重試驗，測試轉(zhuǎn)體部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩阻系數(shù)等參數(shù)，實現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重，達到安全施工、平穩(wěn)轉(zhuǎn)體的目的。二 試驗?zāi)康膰@該橋的結(jié)構(gòu)和施工特點，本項目將在轉(zhuǎn)動體的不平衡力矩、摩阻系數(shù)、轉(zhuǎn)體配重、轉(zhuǎn)體偏心控制等方面開展工作，以保證轉(zhuǎn)體階段的結(jié)構(gòu)安全,為類似轉(zhuǎn)體橋梁的設(shè)計和施工積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為橋梁運營期間的技術(shù)管理和技術(shù)評估提供依據(jù)。達到進一步完善橋梁水平轉(zhuǎn)體施工方法、提升企業(yè)施工技術(shù)能力的目的。三 試驗內(nèi)容轉(zhuǎn)體豎向

4、不平衡力矩測試、摩阻系數(shù)測試、轉(zhuǎn)體姿態(tài)分析、轉(zhuǎn)體平衡配重。四 試驗方案1、試驗方法沿橋梁軸線的豎平面內(nèi)，由于球鉸體系的制作安裝誤差和拱體質(zhì)量分布差異以及預(yù)應(yīng)力張拉的程度差異，導(dǎo)致兩側(cè)拱段剛度不同，質(zhì)量分布不同，從而產(chǎn)生不平衡力矩，使得懸臂段下?lián)铣潭炔煌?。為了保證轉(zhuǎn)體過程中，體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，要求預(yù)先調(diào)整體系的質(zhì)量分布，使其質(zhì)量處于平衡狀態(tài)。原理如下：以球鉸為矩心，順、反時針力矩之和為零，使轉(zhuǎn)動體系能平衡轉(zhuǎn)動，當結(jié)構(gòu)本身力矩不能平衡時，需加配重使之平衡。即：M左一M右= M配式中：M左 左側(cè)懸臂段的自重對鉸心的力矩；M右 右側(cè)懸臂段的自重對鉸心的力矩；M配 配重對鉸心的力矩。根據(jù)實測偏心結(jié)果，對于縱

5、向偏心，采用在結(jié)構(gòu)頂面的偏心反向位置，距離墩身中心線一定距離的懸臂段，堆碼加沙袋作為配載糾偏處理法。要使球鉸克服靜摩阻力發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，需要的轉(zhuǎn)動力矩應(yīng)大于等于靜摩阻力矩。靜摩阻力矩可由下式計算：式中，N 為轉(zhuǎn)體重量，R 為球鉸球面半徑，0 為靜摩擦系數(shù)。2 摩阻系數(shù)及偏心距轉(zhuǎn)動體球鉸靜摩擦系數(shù)的分析計算稱重試驗時，轉(zhuǎn)動體球鉸在沿梁軸線的豎平面內(nèi)發(fā)生逆時針、順時針方向微小轉(zhuǎn)動，即微小角度的豎轉(zhuǎn)。摩阻力矩為摩擦面每個微面積上的摩擦力對過球鉸中心豎轉(zhuǎn)法線的力矩之和(見圖1-1)。RZ軸球鉸中心O任意截面平面圓的圓心OOO圖1-1 轉(zhuǎn)動體球鉸繞Z軸轉(zhuǎn)動摩擦系數(shù)計算示意圖由圖可以得到：所以： 其中，；當

6、時，代入公式進行積分可以得到：此時， 當時，此時與平面摩擦的結(jié)果基本一致。所以，當球鉸面半徑比較大，而矢高比較小時，即比較小時，可將摩擦面按平面近似計算。 根據(jù)研究成果及工程實踐，使用四氟乙烯片并填充黃油的球鉸靜摩阻系數(shù)和偏心距可用下列各式為：球鉸靜摩阻系數(shù)： 轉(zhuǎn)動體偏心距： 式中，R為球鉸中心轉(zhuǎn)盤球面半徑；N為轉(zhuǎn)體重量。3、施力設(shè)備及測點布置1）撐腳處施力N =16800t，R =8m，根據(jù)經(jīng)驗?zāi)ψ柘禂?shù)取0 =0.05；得到設(shè)計靜摩阻力矩為：0.98×0.05×168000×8=65856kN.m本試驗擬于上盤承臺施加頂力。在距轉(zhuǎn)體中心線約5.5m處設(shè)置三臺50

7、00kN的千斤頂，分別對轉(zhuǎn)體梁進行頂放,在每臺千斤頂上設(shè)置壓力傳感器,用以測試反力值，同時在上轉(zhuǎn)盤底四周布置4個位移傳感器，用以測試球鉸的微小轉(zhuǎn)動。每臺千斤頂需要的頂力預(yù)計：65856/（3×5.5）=3991kN測點布置見圖1-2圖1-5。2）梁端處施力為減小千斤頂出力，可增大力臂即在懸臂端適當位置處（如距懸臂端2米處）放置千斤頂，施加頂力，如圖1-61-7所示。每臺千斤頂需要的頂力：65856/（2×77）=427kN可采用QLD-50型手動螺旋式千斤頂。但需要在懸臂端位置處布置施力平臺，如圖1-8所示。4、試驗步驟1）轉(zhuǎn)體體系平衡狀態(tài)判定逐步解除臨時固結(jié)措施過程中，在

8、撐腳處布置位移傳感器，如圖1-2所示。測試步驟：兩幅轉(zhuǎn)體施工完成后，布置傳感器，讀取初讀數(shù)。 清理撐腳及滑道，逐步解除支座處的臨時支撐（砂箱），進行連續(xù)測量，并觀察撐腳是否隨砂箱拆除連續(xù)向一側(cè)下沉。判斷轉(zhuǎn)體體系的平衡狀態(tài)。撐腳滑道位移計位移計撐腳II滑道圖1-22）稱重步驟在選定斷面處安裝位移傳感器和千斤頂及壓力傳感器；調(diào)整千斤頂，使所有頂升千斤處于設(shè)定的初始頂壓狀態(tài)，記錄此時壓力傳感器的反力值；千斤頂逐級加力，紀錄位移傳感器的微小位移，直到位移出現(xiàn)突變；繪制出P-曲線；重復(fù)以上試驗；對兩幅轉(zhuǎn)體共進行4次上述頂升試驗；確定不平衡力矩、摩阻系數(shù)、偏心距；確定配重重量、位置及新偏心距。出具供鐵路有

9、關(guān)部門審批用的轉(zhuǎn)體梁稱重試驗報告。圖1-3 測試原理及測點布置（側(cè)立面）MZMG79m79m位移計113m1千斤頂施力點8m14m11m圖1-4 承臺處布置千斤頂平面圖432圖1-5 千斤頂布置立面圖5距轉(zhuǎn)體理論中心77m千斤頂施力點（橫向為腹板位置處）圖1-6 懸臂端布置千斤頂平面圖懸臂端423距轉(zhuǎn)體理論中心77m59m5圖1-7 千斤頂布置立面圖說明：圖1-31-7中，1- LVDT位移傳感器；2-500噸壓力傳感器；3-千斤頂；4-梁底墊鋼板（150mm×150mm×40mm）；5-千斤頂?shù)鬃┝ζ脚_圖1-8懸臂端施力平臺示意圖5、測試儀器和設(shè)備（1） 傳感器 試驗中

10、采用的傳感器及其主要技術(shù)指標如下： 應(yīng)變式位移傳感器：用于測試撐腳處和重心位置處的位移。4個主要技術(shù)指標：量程±5 mm ，精度1/1000，線性度大于0.2%使用條件：受周圍環(huán)境影響不大。 BLR-3型壓力傳感器：用于測試千斤頂處的反力。4個量程：5000kN精度：±1%靈敏系數(shù)：2.0（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本項目采用美國生產(chǎn)的IOTECH Wave Book 512數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。IOTECH Wave Book 512的技術(shù)參數(shù)如下：滿足本次測試的要求。采樣率：100萬次/秒；分辨率：12bit通道： 40個電壓通道，16個動態(tài)應(yīng)變通道（3） 數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)。本次試驗采用美國DADiSP 數(shù)據(jù)分析軟件包。該軟件包可實現(xiàn)本次測試中相關(guān)數(shù)據(jù)的處理及分析，并能做到實時處理，可滿足及時提供主要測試結(jié)果的要求。6、進度安排(1)研究制訂試驗實施方案：1天(2)試驗材料采購及設(shè)備配套：1天(3)儀器的檢測與標定：1天