桥梁转体施工过程中球铰应力研究

桥梁转体施工技术广泛用于跨越河流、峡谷及既有线路的桥梁施工中,桥梁转体施工关键设备之一是转动球铰,球铰应力的合理性将决定桥梁转体施工的成败以及桥梁整体质量。文章应用大型有限元软件ANSYS建立转动球铰计算模型对球铰应力进行模拟计算分析,并结合工程实例对桥梁转体施工过程中球铰应力进行监测,研究结果可为桥梁转体施工提供借鉴。     

高速铁路超大吨位自锚式拱桥转体施工技术

沪杭高速铁路的（88＋160＋88）m自锚体系的上承式水平转体施工拱桥，结构形式新颖，为世界高速铁路上首次修建于软土地基上且采用自锚式转体施工的桥梁，单铰的转体重量高速16800t。以该桥为工程背景，阐述以下球铰与转盘的安装技术、转体施工牵引力计算和配重计算、转体施工位置控制和微调系统、试转试验以及转体过程中的控制原则。对桥梁的转体施工具有重要的参考价值。     

极不平衡桥梁转体球铰设计方法

以武汉市常青路主线高架桥工程主桥施工为例,介绍了极不平衡桥梁转体设计与施工方案。结合常规转体施工方法分析了极不平衡桥梁转体施工存在的特殊问题——球铰顶部梁体的弹性转角的确定,并根据结构分析模型,以及梁体、球铰转动的几何关系,偏安全地推导出了上球铰中心孔壁与销轴间距和上下球铰间摩擦板的最小弹性压缩量的简化计算公式。     

平转法转体在铁路桥梁施工中的应用研究

研究目的:在近年铁路客运专线建设中,连续梁跨越既有铁路时多采用平转法转体施工,部分连续梁具有跨度大、转体重量大、平面曲线半径小等特点.此时,需要对转体结构的关键部位和工艺实施的关键环节进行计算分析,并研究考虑平面曲线对转体结构设计的影响,解决球铰转盘的设计和关键施工工艺问题.研究结论:(1)拟定合理的转盘、球铰尺寸,分析转盘等特殊部位的局部应力是转体重量大时转体结构设计的关键；(2)计算不平衡转动力矩、设置转动偏心是解决平面曲线影响的方法；(3)通过称重、配重等工艺试验,可以验证不平衡转动力矩、转动偏心、摩擦系数等理论计算结果.     

超大吨位斜拉桥水平转体铰型式研究

研究目的:某城市主干道上跨既有干线铁路采用独塔空间四索面预应力混凝土斜拉桥,施工方式为转体施工,转体重量为3.3万吨,远超已有工程实践。本文主要分析转体铰型式,为本工程超大吨位转体施工选择适合的转体铰型式提供依据。研究结论:(1)球铰刚度大于平铰,球铰适应转体偏载的能力强于平铰;(2)球铰底部混凝土受力情况均小于平铰;(3)转体球铰在转体支撑协调性、转体结构受力和变形的均匀性、牵引力的稳定性、转体安全性、转体后梁体姿态调整、施工可实施性能、出现问题可调整等方面,均具有更好的性能;转体平铰对转体施工控制要求较高,上部转体结构的载荷分布不均匀以及转动面的安装平面度误差都会显著影响转动可靠性;(4)本工程3.3万吨超大吨位转体设计选用球铰型式是适合的;(5)该研究成果可为采用大跨度桥梁跨越既有构筑物超大吨位转体施工提供借鉴,并可有力拓展转体工法的应用范围。     

小曲线半径T形刚构转体设计

介绍某铁路2×72 m转体T构的结构设计。针对600 m半径的特殊情况,采用BSAS平面计算程序以及专业有限元软件MIDAS,分别建立了平面模型与空间模型,对该桥上部结构的整体受力情况进行了分析对比。另外,采用midas FEA软件建立上球铰局部应力分析模型,对转体结构的受力情况进行了研究。通过研究得出以下结论:本桥上部结构及转体结构设计比较合理,半径较小的转体T构,横向偏心较大时,将转动中心置于整体结构横向偏心位置上,再进行称重平衡试验,可有效地保证转体结构转体过程中的稳定性。     

轻型桥梁转动体系的研究分析

随着我国新建高铁及既有铁路提速的不断发展,大量跨越铁路的桥梁建设日益增多。在既有运营铁路线施工跨线桥,施工方案的选择尤为关键,而转体工艺是最能降低对既有线运营影响方案之一。目前,国内外对大型特殊桥梁转体施工研究较多,转动体系也均为一桥一特殊设计,但是对轻型人行天桥研究较少。本文结合襄渝线数十座人行天桥设计,对轻型桥梁转动体系进行特殊计算分析。     

石环公路跨石太铁路斜拉桥转体施工技术

研究目的:结合石家庄市环城公路跨石太铁路分离式立交桥主桥-转体斜拉桥的施工,对桥梁平转法施工中的关键工序控制进行探讨分析.研究结论:实现大吨位转体桥梁连续成功转体的关键在于:(1) 转动体系设计必须合理有效,这是保证转体成功的先决条件;(2) 转体球铰的加工及安装精度是保证转体成功的基础;(3) 配重和称重试验是保证顺利转体的重要保障;(4) 周密完善的转体实施过程组织是确保转体施工顺利实施的最后关键一环.     

转体施工的公路T型刚构桥梁转动结构设计

研究目的:对张石高速公路T型刚构转动结构设计的关键技术进行研究,解决水平转体球铰转盘的设计、球铰的加工及施工工艺等问题。研究方法:结合材料力学、弹性力学的计算理论,初步计算结构在静止状态下接触面上的受力情况;然后采用大型通用空间有限元程序ANSYS进行动力状态下仿真分析计算。研究结果:通过对公路T型刚构转动结构应力、应变、稳定等的研究,总结出一套完整的转动结构设计需检算的主要内容、步骤及计算方法。研究结论:在转动结构设计过程中,要根据转体结构自身特点,选择转盘形式及转盘的尺寸;用结构分析程序进行计算分析,解决转动结构转盘接触面上的应力、应变问题,据此确定经济合理的转动结构。     

偏载对多点支承转体系统受力及稳定性分析

为研究偏载对多点支承转体系统受力和稳定性的影响，本文开展现场转体模型试验，研究偏载对承力支腿应力、球铰应力、转动牵引力、桥梁位移的影响，探讨偏载作用下关键参数变化规律。结果表明：偏载对承力支腿和球铰应力有较大影响，随着偏载值增大，各承力支腿和球铰应力数值及波动程度增加，转体系统稳定性降低；在偏载作用下，转体系统受轨道不平顺、转动加速效应等因素的影响被放大，桥梁转动所需牵引力、主梁竖向位移和扭转角均显著增大；实桥转体建议严格控制风荷载、主梁两侧不对称悬臂长度、桥面施工机具等偏心荷载。     

改性超高分子量聚乙烯耐磨板在万吨级转体球铰中的应用

由于我国公路、铁路等基础建设的加大,转体桥梁施工应用越来越多,转体施工吨位越来越大。目前,作为转体施工的核心构件——球铰的耐磨板广泛采用点状式聚四氟乙烯滑片。基于郑万铁路特大桥上跨京广高铁的10 000 t转体T型刚构桥球铰采用片状式改性超高分子量聚乙烯耐磨板的应用案例,介绍此新型片状式耐磨板的性能特点、布置形式和工程应用情况,说明改性超高分子量聚乙烯耐磨板能有效降低球铰的摩擦系数,从而降低梁体转动过程中的牵引力,可减小转体过程牵引设备的级别。工程的成功应用可为后期类似转体施工中球铰耐磨板的选择提供参考。     

跨京沪铁路曲线转体T型刚构设计

结合宿淮线跨京沪铁路特大桥转体T型刚构的工程概况,参考我国已建转体桥梁实例,对转动结构的下转盘、球铰和上转盘的关键技术、T型刚构转体的应力、偏心、施工及成桥的最不利状态进行抗风屈曲等进行研究,得出一套完整的转体结构设计所需的计算项目和检算方法,为此类桥梁积累一些宝贵经验。     

(145+240+110) m子母塔单索面转体斜拉桥设计创新

保定市乐凯大街跨保定南站主桥为(145+240+110) m子母塔单索面转体斜拉桥,子塔及母塔采用双转体施工,其转体长度和转体质量均创造了新的世界纪录。首次提出新型球面平铰及其分块拼接技术,大大降低了转铰结构的质量,并解决了转体施工向大吨位、大跨径方向发展的关键技术问题。在设计中,对桩基、转铰、主梁、合龙段外钢模、主塔等采用一系列的新方案新工艺。超宽W形主梁结合顶板加强竖肋的设计思路,在减轻梁体自重的同时,解决了超宽大跨箱室的横向受力问题。针对该桥在设计中创新技术进行详尽的介绍总结,为今后同类大吨位转体桥梁的设计研究提供参考和借鉴。     

转体桥平转球铰转体过程应力计算方法研究

针对混凝土球铰平转过程受力复杂而实际多采用简化算法的现状,对该类桥转动过程应力计算方法进行研究。在弹性力学求解两球体边界受接触应力基础上,考虑球铰转动过程受牵引力、摩擦力共同作用,计算球铰所受复杂应力状态下主应力的大小,并根据屈服强度理论推导出该类桥梁所受正应力的强度条件。进而通过ANSYS建立球铰分析模型,模拟球铰实际受力状态,并结合球铰静止状态下建立的计算方法,对比分析基于强度理论计算方法的计算精度。通过具体工程算例分析表明:基于强度理论计算方法的误差为7.5%,计算精度高,从而丰富该类桥转体过程应力计算方法研究。     

桥梁平转施工称重试验及启动牵引力计算探讨

结合滨德高速公路上跨京沪铁路立交桥转体施工项目,从试验原理入手,剖析了转体称重试验常规做法的不足之处,并探讨了考虑实际支承情况的启动牵引力计算方法.研究结果认为:梁端压重代替千斤顶顶升,能保证结构安全,且更接近球面转动的理想状况；称重试验测试转体水平位移,能消除黄油层竖向变形的影响,使得临界力的判断更准.确、容易；规范提供的启动牵引力计算公式只考虑球铰支承,计算值偏小,考虑球铰和撑脚共同支承的简化计算方法较为合理.     

北京房山轨道交通线上跨丰西编组站节点桥转体称重试验研究

在北京市房山轨道交通线上跨丰西编组站节点桥转体施工中,为确保转体过程的安全和转体施工的顺利进行,在转体前对转动体进行了称重试验。重点介绍了对转动体不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及转动球铰静摩擦系数的测试分析。     

跨沪杭高速公路特大桥转体球铰安装施工技术

结合沪杭铁路客运专线跨沪杭高速公路特大桥自锚上承式拱桥的转体施工,对桥梁平转法施工中转动体系的核心构件——球铰的安装、施工技术进行了介绍,对以后同类桥梁的施工有借鉴意义。     

桥梁平转法转铰接触面的发展历程及优化设计

桥梁转体施工常见的方法有平转法、竖转法、竖转与平转结合法,其中以平转法运用最多。平转法转动构造中上、下转盘接触面摩擦系数的降低一直是工程界普遍思考和待解决的问题。对单桥而言,摩擦系数的降低能相应降低牵引力的配置从而降低造价;对转体工艺建桥技术而言,摩擦系数的降低和牵引能力的提高可使平转法转体质量大幅提升。本文介绍了平转法转铰接触面的发展历程,并对其优化设计进行了展望。     

大岩洞大桥平转施工工艺设计

研究目的：桥梁施工方法是桥梁设计时必须考虑的重要因素。平转施工作为一种修建桥梁的有效方法，已经在山区桥梁建设中得到广泛应用。大岩洞大桥主桥采用上承式钢管混凝土劲性骨架箱形拱，平转法施工。为保证施工期间结构安全，需采用合理的工艺设计、控制措施、控制指标和指导性意见。通过总结本桥设计施工经验，可为今后类似桥梁施工提供借鉴。研究结论：对于重达5237t的转体结构，采用混凝土球铰平转施工为国内首次。本文结合工程实例，详细介绍了转体结构构造细节、静力计算、施工控制指标、安全措施。本桥历时9h，劲性骨架平转到位。合拢精度满足设计要求，结构各项指标和设计相符。转体施工过程中，应实时监控结构的应力和变形，采用现场实测数据修正计算模型，以使理论计算和实际相吻合，保证桥梁的安全施工。实践证明了平转施工方法可以有效解决山区桥梁施工的问题。     

南广铁路独屋特大桥连续梁跨既有线转体施工

铁路大跨度连续梁跨越繁忙既有干线铁路施工,受既有线运营影响,工期紧,安全风险大,技术含量高。针对新建南广铁路独屋特大桥大跨度连续梁转体18.1°跨越既有黎湛铁路施工,介绍了连续梁转体系统的转动结构、牵引装置,平行既有线对称的2个T形结构主墩连续梁的上下承台、球铰安装、墩身及连续梁及实施转体的施工。采用全站仪控制转体球铰安装精度、试转体、转体精调等关键控制技术。