轉(zhuǎn)體稱重方案

1、新 建 鐵 路 滬 杭 甬 客 運(yùn) 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(yàn)方案北京交通大學(xué)土木工程試驗(yàn)中心中鐵十二局集團(tuán)公司第四工程公司2010.41 / 10一 項(xiàng)目概況新建鐵路滬杭甬客運(yùn)專線上海至杭州段跨高速公路特大橋在鐵路里程DK5

2、9+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、

3、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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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、施工過程和場地及環(huán)境條件等特點(diǎn)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(qiáng)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?/p>

4、局面。為此，設(shè)計要求在試轉(zhuǎn)前，進(jìn)行不平衡稱重試驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重，達(dá)到安全施工、平穩(wěn)轉(zhuǎn)體的目的。二 試驗(yàn)?zāi)康膰@該橋的結(jié)構(gòu)和施工特點(diǎn)，本項(xiàng)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(yàn)和數(shù)據(jù)，為橋梁運(yùn)營期間的技術(shù)管理和技術(shù)評估提供依據(jù)。達(dá)到進(jìn)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(yàn)內(nèi)容2 / 10轉(zhuǎn)體豎向不平衡力矩測試、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(yàn)

5、方案1、試驗(yàn)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榱吮ＷC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(dāng)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(shí)測偏心結(jié)果，對于縱向偏心，采用在結(jié)構(gòu)頂面的偏

6、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：M = 0.98m × N × Rz0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(yàn)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

7、 1-1)。3 / 10Z 軸O球鉸中心 OROp R2 sin 2 a任意截面平面圓的圓心 O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：dM =( R sin q cosq ) 2 + ( R cosq ) 2 dFdF = m PdAzdA =

8、60;R sin q × db × R × dqP = P cos q豎P =N豎所以：M = mzRNz p sin 2 aòò cosq sin q sin 2 q cos2 b + cos2 q d b dq6&#

9、160; 時，代入公式進(jìn)行積分可以得到：其中， b Î 0,2 p  ；當(dāng) a = pM = mzzRNp sin 2 a´ 0.732619 = 0.93328m RNz此時，mz =Mz0.9328RN5.75  時， m   »z ，此時與平面摩擦的結(jié)果基本一致。當(dāng) a =

10、pzMRN所以，當(dāng)球鉸面半徑比較大，而矢高比較小時，即a 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(shí)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：4 / 10球鉸靜摩阻系數(shù)： m =轉(zhuǎn)動體偏心距：e =MZ0.98RNMGNN  =16800t，R  =8m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)ψ柘禂?shù)取   =0.05；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(diǎn)布置1）撐腳處施力0得到設(shè)計靜摩阻力矩為：0.98×0.05&#

11、215;168000×8=65856kN.m本試驗(yàn)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5000kN的千斤頂，分別對轉(zhuǎn)體梁進(jìn)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(diǎn)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(dāng)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）=427k

12、N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(yàn)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(jìn)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)。5 / 10位移計II撐腳撐腳位移計滑道滑道圖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

13、狀態(tài)，記錄此時壓力傳感器的反力值；千斤頂逐級加力，紀(jì)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(yàn)；對兩幅轉(zhuǎn)體共進(jìn)行4次上述頂升試驗(yàn)；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。出具供鐵路有關(guān)部門審批用的轉(zhuǎn)體梁稱重試驗(yàn)報告。MG1位移計79mMZ79m圖 1-3 測試原理及測點(diǎn)布置（側(cè)立面）6 / 1013m11m4千斤頂施力點(diǎn)8m11m圖 1-4承臺處布置千斤頂平面圖235圖 1-5千斤頂布置立面圖47 / 10距轉(zhuǎn)體理論中心 77m千斤頂施力點(diǎn)（橫向?yàn)楦拱逦?/p>

14、置處）圖 1-6懸臂端布置千斤頂平面圖懸臂端距轉(zhuǎn)體理論中心 77m59m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? / 104325施力平臺圖 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(yàn)中采用的傳感器及其主要技術(shù)指標(biāo)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

15、移。4 個主要技術(shù)指標(biāo)：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(xiàng)目采用美國生產(chǎn)的 IOTECH Wave Book 512 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。IOTECH Wave Book512 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；9 / 10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(yàn)采用美國 DADiSP 數(shù)據(jù)分析軟件包。該軟件包可實(shí)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(shí)時處理，可滿足及時提供主要測試結(jié)果的要求。6、進(jìn)度安排(1)研究制訂試驗(yàn)實(shí)施方案：1 天(2)試驗(yàn)材料采購及設(shè)備配套：1 天(3)儀器的檢測與標(biāo)定：