小曲線半徑轉體橋梁不平衡力矩

小曲線半徑轉體橋梁不平衡力矩研究摘要：對于小曲線半徑轉體橋梁，由于存在曲線效應，結構重心會偏向曲線內側，產生不平衡力矩。這是設計和施工過程中均需要重視的一個問題。從設計方面入手，簡要介紹了通過結構構造糾偏、橫向預設偏心等技術消除不平衡力矩的方法。因為施工偏差、轉體系統(tǒng)安裝誤差等，在轉體施工前，還需進行轉動體稱重實驗，科學配重。因此，介紹了不平衡力矩測試方法，從設計和施工措施方面入手，以保證轉體工程的順利實施。關鍵詞：轉轉體橋梁；小小曲線半徑；；不平衡力矩矩；稱重實驗驗中圖分類號號：U442..5文獻標識碼碼：ADOI：10.159913/ki..kjycxx.20166.10.1125橋梁轉體施施工法是指在在非設計軸線線上將橋梁結結構澆筑或拼拼裝成形后再再轉體就位的的一種施工方方法。隨著我我國鐵路事業(yè)業(yè)的發(fā)展，與與鐵路交叉的的項目越來越越多，采用轉轉體施工法只只需短暫封鎖鎖鐵路，可以以大大降低對對鐵路運營的的影響，減少少安全隱患，縮縮短工期，從從而獲得較好好的社會效益益和經濟效益益。在特殊情況況下，受地形形、地物的限限制，橋位處處平曲線半徑徑比較小。采采用轉體施工工法時，鑒于于曲線效應，橋橋梁內外側不不平衡力矩會會比較大。在在轉體過程中中，平衡是設設計、施工時時都必須重視視的一個關鍵鍵性問題。本本文主要探討討了小曲線半半徑轉體橋梁梁設計中不平平衡力矩的處處理措施，并并介紹了轉體體施工前不平平衡力矩的測測試方法，以以期為今后小小曲線橋梁的的轉體提供一一定的理論參參考。1設計技技術措施在采用平轉轉法施工的各各階段的體系系轉換中，梁梁體脫架形成成大懸臂最關關鍵，所以，在在設計時，要要重點考慮安安全問題。對對于小曲線橋橋梁，由于曲曲線半徑小、懸懸臂大，結構構重心會偏向向曲線內側，產產生橫向不平平衡力矩，嚴嚴重影響轉體體安全。為了了消除不平衡衡力矩，在設設計過程中，可可以采取以下下幾種措施。1.1構構造糾偏處理理法構造糾偏處處理法是從結結構構造入手手調整結構偏偏心，使結構構重心盡量接接近于轉體系系統(tǒng)中心。在在具體實施過過程中，可采采取以下措施施：①在設計轉體體部分的梁段段時，可將曲曲線內、外側側腹板設計成成不等厚結構構；②切除轉體結結構梁端曲線線內的部分梁梁段，待轉體體就位后進行行澆筑施工；；③轉體內側部部分橋面防撞撞護欄暫不澆澆筑，待轉體體就位后再施施工。對于橋寬較較小的橋，曲曲線外側腹板板加厚對調整整結構橫向偏偏心作用不大大；相反，還還會增加結構構自重，使球球鉸尺寸增大大，而且設計計也較為煩瑣瑣，所以，不不推薦采用。1.2橋橋面配載及臨臨時桁架糾偏偏處理法橋面配載法法即在轉體前前，在橋面適適當位置堆碼碼加沙袋，或或采取其他方方式增加配重重，使結構內內外側達到平平衡。但是，當當橋寬比較小小時，直接在在橋面上加載載很難調整結結構偏心。因因此，可以在在結構上設臨臨時桁架增加加力臂，并在在其上加載，以以調整結構偏偏心，具體如如圖1所示。在設計過程程中，要充分分考慮臨時桁桁架的強度及及其轉體過程程中的穩(wěn)定性性，同時，結結構自重也會會明顯增加，球球鉸的尺寸會會增大，總體體造價也會提提高。1.3橫橫向偏心布置置通過上部結結構精確計算算出結構的橫橫向偏心后，可可將轉體系統(tǒng)統(tǒng)中心置于上上部結構整體體橫向偏心位位置，如圖2所示，使上上部結構重心心與球鉸中心心位于同一鉛鉛垂線上，進進而有效保證證結構轉體過過程中的穩(wěn)定定性。由于橋梁橫橫橋向配重的的空間和力臂臂比較小，所所以，準確計計算橫向偏心心是非常重要要的。橫向偏偏心建模計算算時，應考慮慮梁體內齒塊塊的布置情況況和橋面護欄欄的質量等。綜上所述，對對于小半徑曲曲線轉體橋梁梁，可采取結結構構造糾偏偏、轉動體系系預設偏心、適適當加大球鉸鉸、上下轉盤盤優(yōu)化設計等等措施保證轉轉體的穩(wěn)定性性。2轉體不不平衡力矩稱稱重方法從設計上考考慮曲線效應應并采取相關關措施后，理理論認為，轉轉體結構處于于平衡狀態(tài)。但但是，由于預預應力張拉程程度不同，轉轉體系統(tǒng)安裝裝誤差、施工工偏差、梁體體不均勻分布布等因素使得得轉體結構中中存在一定的的不平衡力矩矩，無法有效效保證轉體過過程中的安全全性和平穩(wěn)性性。因此，在在轉體施工前前，需對轉體體結構進行稱稱重，科學配配重。在施工工過程中，采采取的不平衡衡力矩測試方方法有以下幾幾種。2.1球球鉸轉動測試試法球鉸轉動測測試法：將轉轉體結構作為為剛體，通過過頂升剛體將將靜摩擦轉為為動摩擦，建建立剛體的力力學平衡方程程，從而推算算出不平衡力力矩。待橋梁梁脫架后，整整個轉動體系系的平衡狀態(tài)態(tài)表現為2種形式：①不平衡力矩矩大于球鉸的的靜摩阻力，梁梁體發(fā)生轉動動，直至一側側撐腳落至滑滑道。此時，轉轉動體的平衡衡由撐腳、不不平衡力矩和和球鉸的摩阻阻力矩來保持持。②不平衡力矩矩小于球鉸的的靜摩阻力矩矩，梁體不發(fā)發(fā)生轉動。此此時，轉動體體的平衡由不不平衡力矩和和球鉸的摩阻阻力矩保持。具具體測試方法法是：在球鉸鉸兩側的對稱稱位置布設千千斤頂，用于于頂升轉動體體，同時，布布設荷重傳感感器和百分表表來記錄頂力力和球鉸的轉轉動情況，繪繪制力―位移關系曲曲線，根據轉轉動體在升頂頂和落頂時發(fā)發(fā)生剛體位移移時的荷重傳傳感器讀數建建立剛體力學學方程，推算算出轉動體的的不平衡力矩矩和球鉸的摩摩阻力矩。利用球鉸轉轉動法能獲得得不平衡力矩矩、摩擦系數數、摩阻力矩矩和偏心距等等較多的力學學參數，操作作方便，而且且只考慮轉動動體為剛體，不不涉及其他影影響因素，所所以，結果比比較可靠。2.2砂砂箱應力測試試法砂箱應力測測試法：將球球鉸下混凝土土截面與砂箱箱外套筒截面面等效成一個個截面?；谟谄浇孛婕俣ǘ?，利用偏心心受壓構件壓壓應力分布規(guī)規(guī)律反推上部部結構的不平平衡力矩。在在梁體落架前前，不平衡力力矩由支架承承擔；在梁體體落架后，不不平衡力矩由由球鉸和砂箱箱共同承擔。式（1）（2）中：σ1為截面最大大壓應力，由由壓力產生的的壓應力和彎彎矩產生的壓壓應力疊加；；σ2為截面最小小壓應力，由由壓力產生的的壓應力和彎彎矩產生的拉拉應力疊加；；N為恒載在球球鉸處產生的的軸力值；A為砂箱的總總面積；M為恒載在球球鉸處產生的的彎矩值；y為砂箱應變變測試區(qū)至球球鉸中心的距距離；I為砂箱截面面關于球鉸中中心繞M方向的慣性性矩。拆架前，要要在砂箱上安安裝應變片，測測試砂箱的初初始應變值；；拆架后，再再次測試砂箱箱的應變值，通通過應變差值值推算不平衡衡力矩。2.3球球鉸下應力評評估法梁體拆架前前，支架承擔擔不平衡力矩矩，而不平衡衡力矩對球鉸鉸處應力沒有有影響。此時時，球鉸處應應力為初始應應力。待梁體體脫架后，不不平衡力矩由由球鉸承擔，球球鉸處應力變變化明顯。球球鉸下應力評評估法即在各各工況下比較較球鉸處應力力和初始應力力，以此估算算各階段梁體體的平衡狀態(tài)態(tài)。在此過程程中，要注意意以下2點：①利用球鉸轉轉動測試法可可以獲得不平平衡力矩、偏偏心距、摩阻阻力矩和摩擦擦系數等較多多的力學參數數，結果比較較準確；②在現場，可可采取其他方方法初步判定定不平衡力矩矩，待部分配配重后再采用用球鉸轉動法法稱重。3結論與與建議經過相關分分析，針對這這項工作提出出了幾點建議議：①從理論上講講，轉體中心心兩側結構的的質量應完全全一致。但是是，實踐證明明，在絕對平平衡的狀態(tài)下下，在轉體過過程中，梁體體極易發(fā)生抖抖動，而微平平衡轉體有利利于保證轉體體過程中的穩(wěn)穩(wěn)定性。由相相關經驗可知知，一般需要要在梁體重心心與結構中心心之間設置5～15cm的預偏量。②在設計過程程中，應準確確計算結構自自重，精確模模擬各項荷載載，以保證偏偏心值計算的的準確度。③對于小曲線線半徑橋梁，在在選用轉體系系統(tǒng)時，應盡盡量選用承載載能力稍大的的球鉸，以保保證其安全性性。④在設計方面面，還應充分分考慮所采取取的各項糾偏偏措施對橋梁梁結構