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《鐵道建筑技術(shù)雜志》2014年第S1期

1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新建橋采用2×50mT型剛構(gòu)橋上跨既有津山鐵路，橋面和結(jié)構(gòu)均采用分幅的布置形式。橋梁結(jié)構(gòu)平面位于R=10000m的圓曲線上，豎曲線半徑R=12000m，線形相對(duì)比較復(fù)雜。由于上跨津山鐵路后與高速公路互通立交橋相連，行車(chē)道外側(cè)要增設(shè)加、減速車(chē)道，本橋橋面寬度處于變寬段。左幅跨鐵路孔橋型布置如圖2所示。

1．1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算荷載(1)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)①道路等級(jí):高速公路。②設(shè)計(jì)荷載:公路－Ⅰ級(jí)，主橋活載考慮1．3倍的增大系數(shù)作為安全儲(chǔ)備。③橋梁標(biāo)準(zhǔn)斷面:0．5m(防撞護(hù)欄)+4．0m(緊急停車(chē)帶)+3×3．75m(行車(chē)道)+0．75m(路緣帶)+0．5m(防撞護(hù)欄)+1．5m(中間分隔帶)+0．5m(防撞護(hù)欄)+0．75m(路緣帶)+3×3．75m(行車(chē)道)+4．0m(緊急停車(chē)帶)+0．5m(防撞護(hù)欄)，橋面總寬度35．5m。④橋下凈空:跨越既有津山鐵路凈高≥8．2m。(2)計(jì)算荷載梁部結(jié)構(gòu)運(yùn)用橋梁博士程序分別按照施工階段、成橋狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析。成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載主要有:自重、支座沉降、活載、溫度荷載、風(fēng)荷載及收縮、徐變引起的次內(nèi)力。①結(jié)構(gòu)自重:一期恒載包括主梁、橫梁等結(jié)構(gòu)自重，容重26．0kN/m3，橫梁自重按集中荷載考慮。二期恒載包括防撞護(hù)欄、橋面鋪裝及調(diào)平層混凝土重量等。②基礎(chǔ)變位(不均勻沉降):按1cm考慮。③活載:公路－I級(jí)荷載。④溫度:升溫溫差取25℃，降溫溫差取－20℃;主梁上緣溫差按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)取值。⑤風(fēng)荷載按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)計(jì)算。⑥混凝土收縮、徐變引起的次內(nèi)力按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62－2004)進(jìn)行計(jì)算。

1．2上部結(jié)構(gòu)(1)主梁主梁采用單箱雙室斜腹板箱形截面，中支點(diǎn)處梁高為5．0m，梁端處梁高為2．5m，梁端等高梁段長(zhǎng)6．45m，梁底線形按圓曲線變化。左幅箱梁頂板寬20．24～21．0m，右幅箱梁頂板寬21．0～23．46m，箱型截面兩側(cè)懸臂段長(zhǎng)3．0m，懸臂段端部厚20cm，懸臂根部厚50cm。箱梁頂板厚度為30cm，中墩頂和邊支點(diǎn)處增至50cm;底板厚度為28～80cm，轉(zhuǎn)體墩處局部加厚成160cm;邊腹板、中腹板厚度為60～100cm。中支點(diǎn)處對(duì)應(yīng)墩身設(shè)置兩道橫隔板，板厚為150cm，邊支點(diǎn)處端橫梁厚為150cm。主梁梁體采用縱、橫向預(yù)應(yīng)力體系，其中縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用15－s15．2、17－s15．2鋼絞線，M15－15和M15－17錨具或其它同類(lèi)型產(chǎn)品，錨下張拉控制應(yīng)力為1395．0MPa。端橫梁、中橫梁的橫向預(yù)應(yīng)力采用15－s15．2、17－s15．2鋼絞線，M15－15、M15－17錨具，兩端張拉，端橫梁橫向預(yù)應(yīng)力錨下張拉控制應(yīng)力為1357．8MPa;中橫梁橫向預(yù)應(yīng)力錨下張拉控制應(yīng)力為1357．8MPa。橋面板的橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用4－s15．2鋼絞線，沿順橋向間距50cm布置，單端交錯(cuò)張拉，采用BM15－4和BM15－4P錨具，錨下張拉控制應(yīng)力為1395．0MPa。(2)主墩主墩采用單箱雙室矩形截面，墩身順橋向尺寸為5．0m，左幅橋墩身橫橋向尺寸為10．909～7．0m，右幅橋墩身橫橋向尺寸為11．048～7．0m;橋墩墩壁厚均為1．0m，上、下部設(shè)直1．0m長(zhǎng)的實(shí)體段。(3)橋面附屬設(shè)施橋面鋪裝共分2層:上層為4cm細(xì)粒式瀝青混凝土，下層為6cm中粒式瀝青混凝土。主梁梁頂設(shè)置10cm厚C50防水混凝土調(diào)平層。在梁頂混凝土調(diào)平層頂面和橋面瀝青混凝土鋪裝層之間設(shè)置防水層，防水層采用FYT－1改進(jìn)型橋面專用防水層或其它同類(lèi)型防水層。上跨鐵路段主梁頂加強(qiáng)防護(hù)欄設(shè)計(jì)，防撞等級(jí)采用SS級(jí)，護(hù)欄頂距路面高度1．3m。為防止橋上雜物落下影響鐵路行車(chē)安全，本橋在跨鐵路孔防護(hù)欄上設(shè)置防護(hù)屏，防護(hù)屏頂距橋面的距離為2．5m，防護(hù)屏在橋墩處做接地處理。

1．3下部結(jié)構(gòu)(1)主墩基礎(chǔ)剛構(gòu)墩承臺(tái)共分2層，上層承臺(tái)厚3．0m，下層承臺(tái)厚4．0m，基礎(chǔ)設(shè)置有16根1．5m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為70．0m，樁間距為4．0m。上承臺(tái)載面為邊長(zhǎng)9．5m的正方形，下承臺(tái)截面為邊長(zhǎng)14．6m的正方形，下承臺(tái)兩側(cè)各設(shè)置有4．3m×3．0m×3．2m(長(zhǎng)×寬×高)的轉(zhuǎn)體施牽引力反力座基礎(chǔ)，施工時(shí)與承臺(tái)整體澆筑，承臺(tái)采用C50混凝土，鉆孔樁采用C35水下混凝土。

2轉(zhuǎn)體關(guān)鍵技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)

2．1轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)是轉(zhuǎn)體法施工最為關(guān)鍵部位，主要由上、下轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)體球鉸，滑道以及牽引系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)總布置如圖3所示。本橋球鉸平面直徑3．7m，轉(zhuǎn)體球鉸由上下球鉸、滑塊、鋼銷(xiāo)軸及定位鋼骨架組成。球鉸由上、下兩塊40mm厚鋼質(zhì)球面板組成，采用16MnR厚鋼板壓制而成。球面板背部設(shè)置肋條以防止在加工、運(yùn)輸過(guò)程中球面板產(chǎn)生變形，并方便球鉸的定位和加強(qiáng)與周邊混凝土的連接。其中，上面板為凸面，通過(guò)圓錐臺(tái)與上部的牽引轉(zhuǎn)盤(pán)連接;下面板為凹面，嵌固于下轉(zhuǎn)盤(pán)頂面，在下面板上鑲嵌四氟乙烯片，上下面板間填充黃油四氟粉。定位中心轉(zhuǎn)軸的直徑為260mm的鋼銷(xiāo)軸。上轉(zhuǎn)盤(pán)截面為邊長(zhǎng)950cm的正方形，高220cm;上轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)直徑850cm，高度80cm。從轉(zhuǎn)體過(guò)程中的受力情況考慮，為了能保證轉(zhuǎn)體時(shí)結(jié)構(gòu)平穩(wěn)，在上轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)四周對(duì)稱設(shè)置8個(gè)撐腳，撐腳斷面為2個(gè)800mm×16mm的鋼管組成的雙圓柱形，鋼管內(nèi)灌筑C50微膨脹混凝土，下設(shè)24mm厚鋼板。在下轉(zhuǎn)盤(pán)頂面對(duì)應(yīng)撐腳的下方設(shè)有110cm寬的滑道，滑道半徑為R365cm，要求整個(gè)滑道面在一個(gè)水平面上。同時(shí)設(shè)置6組千斤頂反力座，呈同心圓布置，半徑分別為R2．85m、R4．45m，確保轉(zhuǎn)體的啟動(dòng)、止步和姿態(tài)微調(diào)。球鉸結(jié)構(gòu)由鋼面板、四氟塊、混凝土組成，上、下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸配裝如圖4所示，球鉸四氟乙烯滑動(dòng)片平面布置如圖5所示。本橋球鉸下面板鑲嵌750塊6cm的聚四氟乙烯片，總面積為21205．8cm2，聚四氟乙烯片計(jì)算壓應(yīng)力為46．6MPa，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為100MPa。

2．2轉(zhuǎn)體關(guān)鍵技術(shù)(1)球鉸制造要求本橋球鉸直徑為3700mm，上、下面板厚度為40mm，是轉(zhuǎn)動(dòng)體系的關(guān)鍵部位，有嚴(yán)格的制作及安裝精度要求。球鉸制造精度要求如表1所示。球鉸下板面在工廠制造時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)位置先預(yù)留四氟乙烯滑動(dòng)片鑲嵌孔，同時(shí)應(yīng)設(shè)置適量的混凝土振搗孔，以方便下板面下混凝土的施工。(2)球鉸安裝要求下球鉸混凝土灌筑完成后，將轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸260mm鋼棒放入下轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)埋套筒中。然后進(jìn)行下球鉸聚四氟乙烯滑動(dòng)片和上球鉸的安裝。四氟乙烯滑動(dòng)片安裝完成后，各滑動(dòng)片頂面應(yīng)位于同一球面上，其誤差不大于1mm。球鉸安裝時(shí)應(yīng)注意確保球鉸上、下板面不發(fā)生變形，并保證球鉸面的光潔度及橢圓度;球鉸范圍內(nèi)與球鉸連接的混凝土振搗務(wù)必密實(shí);安裝時(shí)應(yīng)防止混凝土漿或其它雜物進(jìn)入球鉸摩擦面。球鉸安裝精度要求如表2所示。(3)轉(zhuǎn)體施工工藝流程(見(jiàn)圖6)

2．3轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)重心控制本橋左右幅均位于曲線上，且橋面變寬，由于施工等原因造成的橫向、縱向不平衡彎矩也較大，嚴(yán)重影響單鉸轉(zhuǎn)體的安全。由于右幅橋橋面寬度變化較大，為了消除轉(zhuǎn)體過(guò)程中梁部自重產(chǎn)生的縱向不平衡彎矩，設(shè)計(jì)中考慮在現(xiàn)澆轉(zhuǎn)體部分梁段時(shí)，預(yù)制梁段長(zhǎng)為(44．95+43．95)m，以確保轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)重心在承臺(tái)中心附近。對(duì)應(yīng)于平轉(zhuǎn)施工的各階段體系轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮最不利情況轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)部分的受力，施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行稱重、配重，以保證轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的安全。

2．4轉(zhuǎn)體牽引力計(jì)算轉(zhuǎn)體牽引力計(jì)算公式:本橋選用2套ZLD200連續(xù)張拉千斤頂，每套2臺(tái)。千斤頂連續(xù)提供牽引力形成水平旋轉(zhuǎn)力偶，通過(guò)拽拉錨固且纏繞于直徑8．5m的上轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上的15－s15．2鋼絞線，使得結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)至設(shè)計(jì)位置。

3結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)體法是一種技術(shù)比較成熟的橋梁施工方法。近年來(lái)，越來(lái)越多的既有營(yíng)業(yè)線上跨橋梁采用轉(zhuǎn)體法施工，既能確保既有線行車(chē)安全，又能減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾。隨著在實(shí)例工程中的廣泛應(yīng)用，該方法在橋梁建設(shè)中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，產(chǎn)生的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益也越來(lái)越好。

作者：王彥單位：北京鐵路局總工室