大噸位T型剛構橋轉體法成橋關鍵技術綜述

1、 6附件4附件4鑒鑒 定 文 件工 作 報 告巖溶區(qū)大跨跨大噸位位T型剛構構橋轉體法成橋橋關鍵技技術綜述述中鐵十一局局集團有有限公司司中鐵十一局局集團第第三工程程有限公公司二一四年年八月 1901 工作報報告新建余家灣灣上行特特大橋是是武漢至至黃石城城際客運運專線的的重要組組成部分分（該專專線起自自武昌（漢漢）站，終終于黃石石大冶北北站，全全長977公里，設設計時速速2000公里，建建成后，武武漢至黃黃石直達達時間226分鐘鐘），其其跨越京京廣線的的21115.8m預預應力混混凝土TT型剛構構梁與營營業(yè)線夾夾角288，跨跨越京廣廣線上、下下行線各各3股道，采采用平轉轉法施工工。橋梁梁轉體全全長

2、2331.66m，總總重量1145000t，轉轉體角度度26，為目目前國內內跨度和和噸位均均最大的的T型剛構構轉體梁梁，其單單墩一次次轉體跨跨越多股股道既有有線的轉轉體施工工在我國國橋梁建建設中也也尚屬首首次。同同時，工工程位于于臨近既既有線的的巖溶嚴嚴重發(fā)育育不良地地區(qū)，安安全風險險大、技技術難度度高，被被列為武武黃城際際鐵路的的頭號控控制性工工程。該該橋建設設面臨著著一系列列難點，如如在既有有線中間間復雜巖巖溶等地地質條件件下進行行樁基施施工作業(yè)業(yè)，鄰近近既有線線深基坑坑承臺施施工及既既有線安安全防護護，復雜雜地質條條件下大大跨度大大噸位預預應力混混凝土TT型箱梁梁支架法法分段現(xiàn)現(xiàn)澆施工工

3、，T構轉體體施工與與多次體體系轉換換、線形形控制等等。鑒于此，中中鐵十一一局集團團有限公公司和中中鐵十一一局集團團第三工工程有限限公司在在總結國國內外同同類橋梁梁施工技技術的基基礎上，針針對武黃黃城際鐵鐵路余家家灣上行行特大橋橋跨京廣廣線鐵路路轉體橋橋的實際際情況提提出“跨跨客專大大懸臂TT構空間間非對稱稱轉體與與防護施施工技術術研究（編編號111-100C）”課課題。上上述研究究成果和和工程實實踐豐富富了橋梁梁轉體技技術，為為跨越既既有線的的轉體橋橋施工及及質量控控制提供供了參考考依據(jù)和和技術支支持，對對推廣轉轉體施工工技術在在類似地地區(qū)的應應用，具具有重要要的現(xiàn)實實意義與與理論價價值。11

4、.1 工程概概況余家灣上行行特大橋橋位于湖湖北省武武漢市洪洪山區(qū)余余家灣車車站附近近，為整整個武黃黃城際鐵鐵路工程程的關鍵鍵性節(jié)點點，中心心里程WWSDKK1+2204.3000，全長長16880.0065mm。余家家灣上行行特大橋橋20號墩墩222號墩上上跨京廣廣既有線線，與既既有線夾夾角為228，采采用21155.8mm T型型剛構梁梁一次跨跨越京廣廣上、下下行線，其其中200號墩（里里程WSSDK11+0226.225）-211號墩（里里程WSSDK11+1442.1155）墩墩跨越京京廣上行行線（里里程K112144+8113-KK12114+9917）；21號墩墩（里程程WSDDK1

5、+1422.1555）-222號墩（里里程WSSDK11+2558.006）墩墩跨越京京廣下行行線，（里里程K112144+9117- K12215+0044）。21155.8mm T型型剛構梁梁設計為為轉體結結構，全全長2331.66m，在在京廣線線上、下下行之間間的夾心心地帶采采用現(xiàn)澆澆支架法法完成TT型剛構構梁，然然后轉體體，完成成全橋的的連接，轉轉體角度度26、轉體體總重量量達1445000t。橋梁的結構構形式：1、樁基：采用882.55m+222.00m鉆孔孔樁基礎礎，長度度50.065.0m。2、承臺：承臺縱縱向尺寸寸為155.2-17.65mm，橫向向尺寸為為15.2-117.6

6、65m，高高7.99m，呈呈不規(guī)則則七邊形形，承臺臺分為上上轉盤、下下轉盤兩兩部分、中中間設置置球鉸。3、墩身采采用矩形形空心墩墩，墩高高5m，墩墩身縱向向長8mm，橫向向寬7.4m，縱縱向壁厚厚1.88m，橫橫向1.9m，墩墩頂及墩墩底設梗梗脅過渡渡。4、主梁為為單線預預應力混混凝土TT型剛構構箱梁，主主梁跨中中部分為為曲線梁梁，在2231.6m的的1/22長度內內共分55個梁段段及3個合攏攏段，其其中第一一梁段長長26mm，第二二梁段長長21mm，濕接接縫C長3m，第第三梁段段長211m，濕濕接縫BB長3m，第第四梁段段長211m，濕濕接縫AA長3m，第第五梁段段長300.8mm。21號主

7、主墩樁基基礎為882.55m+222.00m樁基基，承臺臺基礎采采用轉盤盤設計，承承臺高77.9mm（上下下兩層分分別為33.4mm和4.55m）；主墩上上承臺：順橋向向橫橋向向厚度為為13.0m13.0m2.55m。上上下承臺臺中間有有0.99m高的的平轉空空間，設設上下轉轉盤，上上下轉盤盤均采用用C555混凝土土，上、下下轉盤球球鉸周圍圍采用CC55混混凝土，轉轉動結束束后封鉸鉸混凝土土采用CC55微微膨脹混混凝土。20號輔墩墩高10.5米，距京廣上行線7.3米；22號輔墩墩高11.5米，距京廣下行線6.9米。T構梁底距京廣上行線軌頂最低高度為9.0米，距京廣下行線軌頂最低高度為10.0米

8、。1.2主要要問題余家灣上行行特大橋橋2311.6mm長單線線預應力力混凝土土T型剛構構梁跨越越多股道道既有線線單墩一一次轉體體施工在在我國橋橋梁建設設中尚屬屬首次，缺缺乏針對對性的既既有經(jīng)驗驗可供借借鑒。該該工程需需要解決決如下八八項問題題：既有有線中間間復雜巖巖溶地質質條件下下進行樁樁基施工工；既有有線邊深深基坑承承臺施工工及既有有線安全全防護，大大跨度大大噸位預預應力混混凝土TT型箱梁梁轉體控控制，復復雜地質質條件下下大跨大大噸位TT型箱梁梁支架結結合施工工，大跨跨大噸位位T型箱梁梁分段現(xiàn)現(xiàn)澆濕接接縫段連連接施工工控制、大大跨大噸噸位T型箱梁梁支架拆拆除及落落梁，轉轉體施工工中的多多次體

9、系系轉換和和線形控控制，以以及鄰近近鐵路既既有線安安全施工工綜合管管理。1.3 國國內外研研究現(xiàn)狀狀國外首座應應用轉體體施工的的橋梁是是意大利利的多姆姆斯河橋橋，為豎豎轉法施施工，跨跨徑達770m。采采用此方方法修建建的跨徑徑最大的的橋梁是是德國的的阿根托托貝爾（Argentobel）橋，其跨徑為150m。該方法在國外橋梁修建中應用較為廣泛，它一般利用橋臺結構豎向組拼或現(xiàn)澆拱肋腳手架，最終將拱肋由上而下旋轉至設計位置。我國的豎轉法多應用于山澗或者季節(jié)性河流，一般是搭設簡單的支架將拱肋進行拼裝或者現(xiàn)澆，最終由下而上將橋體旋轉至設計標高。豎轉法多應用于鋼筋混凝土拱肋橋中，隨著跨徑的增大，拱肋過長、

10、搭架過高、轉動也變的相對困難，因而豎轉法多應用于跨徑較小的橋梁中。平轉法于119766年首次次在奧地地利維也也納的多多瑙河橋橋上應用用，該橋橋為斜拉拉橋，跨跨徑布置置為555.7mm+1119m+55.7m，轉轉體重量量達40000tt。此后后平轉法法在法國國、德國國、日本本、中國國等國家家得到大大量應用用。迄今今為止，轉轉體重量量最大的的是比利利時的本本艾因橋橋，該橋橋為斜拉拉橋，跨跨徑布置置為3442m+1688m，轉轉體重量量達1.95萬萬噸，于于19991年建建成。我國19775年完完成了第第一座轉轉體施工工橋的建建設，其其結構形形式是拱拱橋，極極具中國國特色，采采用豎轉轉施工方方法。

11、119977年四川川省遂寧寧縣的鋼鋼筋混凝凝土拱肋肋轉體施施工試驗驗橋作為為全國首首次采用用平轉法法成功建建成，轉轉體結構構重量為為12000t。19993年，鄭鄭州鐵路路局修建建一座跨跨越鐵路路編組站站的拱橋橋，為了了不干擾擾交通的的正常進進行，采采用了平平轉與豎豎轉相結結合的施施工工藝藝，最終終建成了了跨徑為為1500m的安安陽鋼管管混凝土土橋。119999年，為為了不影影響珠江江口通航航，廣州州丫髻沙沙大橋采采用豎轉轉與平轉轉相結合合的轉體體施工工工藝，建建成跨徑徑達3444m鋼鋼管混凝凝土中承承式系桿桿拱，轉轉體質量量達1336855t。此此后轉體體施工技技術在我我國得到到了大量量的應

12、用用，并成成功實施施了上百百座橋梁梁，施工工的噸位位也從最最初的千千噸上升升到萬噸噸位。轉轉體法為為T型剛構構平轉的的代表有有：如下下表1.3-11所示:表1.3-1 部分分已建TT型剛構構橋橋名橋型國名跨徑/m噸位年份轉法運河橋T型剛構橋橋原東德53+5221976平轉綿陽橋T型剛構橋橋中國701990平轉謝疊橋T型剛構橋橋中國681994平轉西安亭橋T型剛構橋橋中國1281992平轉雅瑤橋T型剛構橋橋中國951994平轉跨津山鐵路路轉體橋橋T型梁中國612008平轉運糧河特大大橋T型箱梁中國1002009平轉大跨度轉體體施工橋橋的施工工工藝復復雜，施施工工序序較多，隨隨著施工工階段的的不斷

13、進進行，轉轉體橋的的結構形形式、邊邊界條件件、荷載載傳遞方方式以及及混凝土土材料特特性都在在發(fā)生變變化，施施工過程程中施工工荷載可可能比應應用荷載載更為不不利，這這個過程程中施工工荷載和和外界條條件（風風荷載等等）可能能導致轉轉體結構構倒塌或或者破壞壞。目前對轉體體施工橋橋的研究究主要集集中于施施工工藝藝的改進進、轉盤盤及定位位銷釘?shù)牡膽Ψ址治龊吞靥厥夂奢d載（風荷荷載）下下球鉸應應力的分分析較少少。中鐵鐵橋梁工工程設計計研究院院徐升橋橋結合了了轉盤三三向預應應力鋼筋筋的影響響，對石石景山斜斜拉橋轉轉盤進行行了應力力分析。華華南理工工大學交交通學院院顏全勝勝對丫髻髻沙大橋橋的平轉轉和豎轉轉階段

14、進進行計算算并對其其控制截截面進行行應力分分析；中中鐵十八八局鐘啟啟斌結合合數(shù)學積積分方法法對轉體體施工的的轉體牽牽引力作作了細致致計算。平轉施工過過程中，一一般轉速速較小以以保持轉轉體過程程平穩(wěn)，無無突發(fā)事事件前提提下，轉轉體結構構控制截截面的受受力相對對較小，因因而對轉轉動球鉸鉸關鍵部部位的受受力分析析鮮有文文獻提及及。橋梁梁的穩(wěn)定定問題與與強度問問題同等等重要，最最初的橋橋梁設計計沒有注注重橋梁梁穩(wěn)定性性分析，出出現(xiàn)了多多起穩(wěn)定定問題造造成的橋橋梁倒塌塌事故。比比如，119700年澳大大利亞墨墨爾本附附近的西西門橋在在架設合合攏鋼箱箱時，上上翼板在在跨中失失穩(wěn)導致致1200m長的的主梁整

15、整跨倒塌塌。T型懸臂臂梁，在在轉體施施工前依依靠單點點支撐，施施工前及及施工過過程中極極易發(fā)生生傾覆等等問題。之之前的實實際工程程中多采采用避開開大風等等惡劣天天氣來降降低影響響橋梁穩(wěn)穩(wěn)定的外外界荷載載，彌補補對于不不定因素素對橋梁梁影響不不明確的的不足，進進而確保保轉體能能成功實實施。T型懸臂梁梁轉體施施工結構構對稱且且為自平平衡體系系，轉體體結構的的重心多多位于轉轉體結構構豎向中中心軸線線，因此此轉體過過程中控控制結構構的重心心位置相相當關鍵鍵。對于于控制重重心位置置的研究究，鐵道道科學研研究院魏魏峰和陳陳強曾采采用千斤斤頂和壓壓力傳感感器對轉轉體橋的的實際位位置進行行詳細測測量以確確保轉

16、體體橋的平平穩(wěn)實施施。T型懸臂臂梁在轉轉體之前前單點支支撐，風風荷載是是影響其其穩(wěn)定的的一個重重要因素素，不僅僅要保證證施工過過程和成成橋階段段轉體橋橋的穩(wěn)定定安全，還還要確保保轉體過過程中在在風荷載載作用下下結構的的安全性性和抗傾傾覆穩(wěn)定定性?？箍癸L穩(wěn)定定性分析析時注意意，針對對不同的的地區(qū)、不不同的季季節(jié)選取取不同的的荷載工工況和不不同的抗抗風標準準，轉體體結構在在設計風風荷等級級下應具具備足夠夠的抗風風強度。西西南交通通大學風風工程試試驗研究究中心周周述華等等人對山山東大里里營斜拉拉橋做了了風洞試試驗，該該實驗主主要針對對成橋階階段斜拉拉索的抗抗風性能能，另外外對丫髻髻沙大橋橋轉體過過程

17、中的的抗傾覆覆穩(wěn)定和和風致振振動進行行了模擬擬分析和和風洞試試驗?？伎紤]到懸懸臂狀態(tài)態(tài)主梁穩(wěn)穩(wěn)定性較較差，轉轉體過程程一般選選擇避開開惡劣天天氣和地地震等不不利因素素，并且且限制在在較小風風速下進進行，盡盡量使外外部環(huán)境境對轉體體施工影影響最小小。圖1.3-1 全橋立立面示意意圖綜上所述，目目前國內內外T型剛構構轉體梁梁懸臂段段長度均均在1000m以以下，噸噸位均在在100000噸噸以下，轉轉體梁段段總噸位位達1445000噸，單單邊懸臂臂長度達達1155.8mm，且一一次性轉轉體到位位、轉體體端部無無合攏段段的轉體體橋施工工還是首首次。1.4研究究內容及及技術路路線本文研究內內容如下下：（1

18、）通過過地質分分析、方方案比選選和理論論計算，進進行夾液液化粉砂砂層的巖巖溶區(qū)橋橋梁鉆孔孔樁施工工技術和和臨近既既有線地地段深基基坑開挖挖防護技技術研究究，解決決沙層液液化和地地表沉降降難題。（2）通過過理論分分析與試試驗研究究，研發(fā)發(fā)出不設設合攏段段、一次次轉體到到位、轉轉體梁直直接落于于邊墩支支座的新新型轉體體技術及及成套裝裝備，解解決轉體體完成后后由于銷銷軸空隙隙及轉動動傾斜后后需要橫橫、豎向向多次精精調的難難題，通通過模擬擬準確計計算重心心位置，提提前使其其與轉動動球鉸中中心重合合，轉體體前再次次稱重檢檢測重心心位置，解解決了非非對稱小小曲線半半徑轉體體橋傾覆覆難題。（3）通過過數(shù)值模

19、模擬與現(xiàn)現(xiàn)場預壓壓，研發(fā)發(fā)復雜地地形地質質下大跨跨、大噸噸位T構梁支支撐技術術，解決決巖溶區(qū)區(qū)和復雜雜工況條條件下轉轉體梁的的支撐難難題。（4）通過過理論計計算和數(shù)數(shù)值模擬擬，研發(fā)發(fā)大跨、大大噸位TT構轉體體梁澆筑筑和支架架拆除、落落梁及大大坡道頂頂梁技術術及施工工工藝。（5）通過過理論分分析、數(shù)數(shù)值模擬擬和原位位監(jiān)測，考考慮恒載載、施工工荷載、預預應力、混混凝土收收縮與徐徐變、溫溫度變化化等因素素的影響響，全面面分析各各個工況況條件下下轉體梁梁段關鍵鍵截面的的受力特特性。（6）通過過采用改改進的灰灰色關聯(lián)聯(lián)分析法法進行風風險源辨辨識，研研發(fā)橋梁梁施工期期安全風風險辨識識方法。1.5應用用效益及及前景研究成果克克服了復復雜巖溶溶地區(qū)樁樁基及支支架地基基處理、T構梁位于S形小半徑不對稱曲線的線形控制、轉體懸臂長、轉體精度要求高、千斤頂兩次反頂梁等多項施工難題，為武黃城際鐵路的按期通車提供了技術支撐，為今后同類橋梁的施工積累了寶貴經(jīng)驗。1.5.11 應用用效益1、經(jīng)濟效效益武漢黃石城城際鐵路路跨京廣廣鐵路余余家灣上上行特大大橋在施施工過程程中，由由于T型剛構構支架采采用墩梁梁式支架架法方案案，減小小了鐵路路接觸網(wǎng)網(wǎng)遷改數(shù)數(shù)量及兩兩側大量量管線的的遷改過過渡和恢恢復工