摩擦阻荷原理在楊岳互通E匝道橋梁復位工程中的應用

蔣方河

摘 要：本文以摩擦阻荷工作原理在隨岳高速公路楊岳互通E匝道橋梁不中斷交通同步頂升平移復位運用為例，介紹了摩擦阻荷工作原理和依據該原理設計的豎向和橫向頂推聯動裝置及施工要點。通過楊岳互通E匝道橋梁復位工程實踐，評價依據摩擦阻原理荷設計的聯動裝置運用效果：具有較大的經濟性和可靠性，值得在各類建筑和構筑物平移中進一步推廣與應用。

關鍵詞：摩擦阻荷；頂推聯動裝置；整體頂升平移；新技術；新材料；不中斷交通

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A

1.摩擦阻荷原理簡介

摩擦阻荷，是指兩個相互接觸的物體在有相對運動趨勢或出現相對運動的情況下，在接觸面上產生的阻礙相對運動趨勢或相對運動的荷載。由于橋梁在平移時，一般需要先頂升施工，依據上述原理，可考慮利用豎向頂升千斤頂的摩擦阻荷平衡水平千斤頂的頂推反力，從而避免施工反力裝置。

聯動裝置系統構成：設計依靠摩擦阻荷平衡反力的豎向和橫向千斤頂（1號和2號）和一個水平放置千斤頂（3號）構成。聯動裝置工作原理如圖1所示。

系統由兩個豎向放置千斤頂頂升使箱梁與蓋梁或橋墩脫離，水平放置千斤頂兩端頂住豎向千斤頂。每個豎向千斤頂包含一個滑動面和一個偽固定面，滑動面上允許出現滑動，偽固定面與支承臺面無可靠連接，但不允許出現相對位移。

利用摩擦阻荷原理對橋梁進行整體平移，這是一項新型技術，在國內已經成功應用過，本橋就是根據摩擦阻荷原理，利用豎向和橫向千斤頂組成的聯動裝置系統對箱梁進行整體頂升平移復位。

2.摩擦阻荷聯動裝置在楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移中的應用

2.1 項目工程概況

楊岳互通E匝道位于隨岳高速公路京山至仙桃段，起止樁號為EK0+066～ EK0+312。EK0+066～EK0+125平曲線位于緩和曲線上，曲線要素A=75，其余段位于圓曲線上，曲線半徑R=300m全橋縱向經凸曲線，交點及曲線半徑分別為：JD（EK0+189.046，39.0451），R=1700m。橋梁橫坡EK0+ 066～EK0+125超高值由7.15%漸變至4.0%，其余段超高均為4.0%，坡度段由橋墩、臺柱及橋面調整高度。全橋縱坡：EK0+066～EK0+189為+3.8%，EK0+189～EK0+321為-3.501%。上部構造采用4×20+4×20+4×20m三聯等截面鋼筋砼連續箱梁橋，下部構造為柱式臺、樁柱式墩、鉆孔灌注樁基礎。

上部結構各聯總重量均約為3200t（根據設計文件計算3000t，預估臨時通行車輛等臨時荷載200t），邊墩的支座反力約為4000kN，中墩的支座反力約為8000kN。

通過橋檢車對全橋梁體滑移進行監測，第二聯梁體滑移距離為2cm～12cm，最大為第5跨4#墩處梁端，最小為第8跨8#墩處梁端。

根據監測情況，按照《公路橋涵養護規范》（JTGH11-2004）采用橋梁各部件權重的綜合評定，楊越互通E匝道總體狀況評價，Dr=59.8，為三類橋?？捎玫仨毤m偏，防止病害進步加重，消除對橋梁正常營運造成的安全隱患。本文介紹第二聯施工。

2.2 楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移復位施工

2.2.1 多點同步頂升控制系統工作原理

采用PLC計算機控制多點同步頂升系統，該系統主要由液系統（油泵、油缸等）計算機控制系統等幾個部分組成。液壓系統由計算機控制，可以自動完成同步位移，實現力和位移的控制、位移誤差的控制、行程的控制、負載壓力的控制；誤操作自動保護、過程顯示、故障報警、緊急停止功能；油缸液控單向閥及機械自鎖裝置可防止任何形式的系統及管路失壓，從而保證負載有效支撐等多種功能。

2.2.2 千斤頂選用

由于施工的情況比較復雜，選用3種以上型號的不同千斤頂：5～7號墩（垂直向）QFB-10010，15臺；4～8號墩（垂直向）QFB-10016，45臺；4～8號墩（水平向）YD-20，22臺。

千斤頂功能：具有液壓鎖定功能；具有機械螺旋鎖定功能；頂部有球面弧形設計，能接受橋梁15%的坡度。有效保證千斤頂與橋梁底部的一個密貼狀態，保證了橋梁底部混凝土的均布受力。

2.2.3 頂升、平移加載制度

根據第二聯的實際偏位合理制定平移加載制度，可以使梁體均勻、同步、安全平移到位并且使梁體內部的施工荷載達到最小，對第二聯的整體平移加載制度（見表1）：每個獨立控制單元從4號墩開始，每個墩臺通過豎向傳感器進行監測，同步提升2mm，鎖定千斤頂，然后施加水平力，根據如下的數據，分5級進行線性平移。

解除豎向荷載，然后解除水平荷載。同時監測水平向位移傳感器。

2.2.4 位移監控系統

整個提升過程用位移傳感器進行實時動態監控。監測設備所示。型號為MPZ-S-P-500-ABZ，行程為500mm。NS-WY06型，行程為300mm的拉線式位移傳感器及數據采集系統。

平移過程中，各個平移階段完成后，均根據水平和豎向位移計的數據密切監控梁體的側向位移和傾斜，并利用平移機構中的限位條對千斤頂的滑移做限位，在4#和8#墩加墊鋼板，防止梁體滑落，確保施工過程的安全。

通過對各平移工況位移量的變化進行觀測（如圖2所示），預測橋梁平移受到的摩擦力阻力，支座阻力以及其他因素引起的阻力，并對所有阻力作用對橋梁平移的影響進行觀測可以較準確地確定平移位移量，使得橋梁位移最終與目標位移最接近一致。最終橋梁的平移量與橋面上設置的標尺指示完全一致，105.5mm的平移位移，非常準確地達到了預定的平移目標，同時梁體也回歸到了蓋梁的中心位置，并通過對平移后梁體及支座的檢查，均完好無損，第二聯的橋梁平移工程很好地達到了預期目的（如圖3、圖4所示，糾偏前后對比照片）。

結語

這項新技術幾個優點：

第一，頂升、平移都無須施工反力臺和反力架，避免了施工完成后拆除反力臺和反力架；這點對6號墩尤為重要，6號墩位于高速公路中央分隔帶，不能設反力臺。要設反力臺只有破高速公路超車道，成本高，要中斷交通，社會負面影響大。

第二，通過在無反力裝置中使用新材料，減小了平移施工對原結構的損傷，增強了結構平移的安全性。

第三，施工在無交通管制的情況下進行，橋梁平移對路面交通和周圍環境的影響降到了最低。

第四，在楊岳互通E匝道橋梁整體頂升平移中，摩擦阻荷聯動裝置的應用體現了較大的經濟性和可靠性。據工程經驗，與傳統施工方法相比，利用該裝置可節省35%左右的造價，并較大地縮短工期。

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