无锡地铁1号线连续梁转体施工设计
摘 要：连续梁转体施工在城市轨道交通中比较少见，无锡地铁1号线跨越沪宁高速公路，采用50 m+80 m+50 m连续梁转体施工方案，较好地解决了桥梁施工对沪宁高速公路的影响。文章重点介绍连续梁转体施工的设计和施工工艺。
关键词：地铁；连续梁；转体施工
0 引言
无锡地铁1号线在里程AK3+095～AK3+143处跨越沪宁高速公路，沪宁高速公路路面布置为双向8车道，路面全宽42.5 m，沪宁高速与地铁1号线正线成67°斜交。沪宁高速公路在该段地基采用水泥搅拌桩处理，路缘处理范围为坡角外1.2 m，为避开软基处理范围，桥梁跨径采用50 m+80 m+50 m连续梁（图1）。由于沪宁高速公路是重要的交通动脉，为减小桥梁施工对车辆正常通行的干扰，不在沪宁高速公路中设桥墩，同时考虑经济效益，采用转体施工方案。
1 设计技术标准
(1）设计使用年限100年。
(2）列车最高运行速度80km/h。
(3）正线为双线，标准线间距4.1 m，标准轨距1 435 mm，轨道高度0.52 m。
(4）列车编组初、近、远期采用4-4-6辆编组，列车采用B型车，轴重140 kN。
(5）桥梁结构设计使用年限为100年。
(6）地铁高架结构应满足紧急疏散乘客的功能要求，紧急疏散平台设于2线中间，距轨面高度800 mm，宽度900 mm。
(7）地震基本烈度为Ⅵ度，按Ⅶ度设防，设计基本地震加速度为0.05 g，设计地震分组为第一组，设计特征周期值为0.45 s，建筑场地类别Ⅲ类。
2 结构设计
2.1 梁体结构
主梁结构形式为预应力混凝土箱梁，跨径布置为50 m+80 m+50 m连续梁。截面单箱单室，垂直腹板，梁宽9.3 m，悬臂2.15 m，中墩墩顶梁高4.8 m，跨中以及边墩墩顶梁高2.4 m，梁底缘按二次抛物线变化。顶板厚度为0.3 m，底板厚度以圆曲线变化厚度0.3～1.10 m，腹板厚度0.4～0.6 m。
在预应力混凝土变截面连续箱梁施工以及梁体转体时，为了保证主墩的稳定和安全，设计采用临时固结及临时支撑体系，以承载箱梁两悬臂偶尔发生不对称荷载，保证本桥施工安全及悬臂施工倾覆稳定。临时固结体系设计为JL32精轧螺纹钢筋。
2.2 转体结构
2.2.1 结构尺寸
转动体系主要有转动支承系统、转动牵引系统和平衡系统。
转动支承系统是平转法施工的关键设备，由上转盘和下转盘构成。上转盘支承转动结构，下转盘与基础相联。通过上转盘相对于下转盘转动，达到转体目的。转动支承系统必须兼顾转体、承重及平衡等多种功能。
本桥转动体系设计为中心支承与环道支承相结合，以中心支承为主的平转体系。中心支承采用混凝土球缺面铰，承受转动体系主要重量，四周环道控制转动的稳定性。转盘中心设定位钢销轴，沿滑道中心线布置6个撑脚。
桥墩截面尺寸5 m×2.5 m。主墩承台分上下2层，下承台高2.5 m，上承台高1.5 m，上下承台间为0.8 m后浇混凝土，承台作为转体体系，转动体系构造见图2。
为保证平转过程的连续性，转体启动时采用钢绞线牵引与千斤顶顶推相结合方式对上转盘施加力矩，启动后采用钢绞线连续牵引方式；牵引反力座在转体启动时，兼做千斤顶顶推反力座。2根牵引索在同一水平面内，距离上转盘下底面75 cm，牵引索采用15-φ15.20 mm钢绞线。在转体止动挡块前设置木板垫块，并预留千斤顶空间，以便准确调整梁体位置。
球铰摩擦副采用填充聚四氟乙烯复合夹层滑片（图3）。计算理论转体总重量32 000 kN，设计转体球铰竖向承载力为40 000 kN。启动牵引力393 kN，转动牵引力236 kN。
上转盘设预应力钢束，横向预应力钢束采用60束15-φ15.20 mm钢绞线，全截面处于受压状态；竖向预应力钢束采用48束φ32 mm JL785高强精轧螺纹钢筋。纵、横向预应力筋采用单端张拉，张拉端、锚固端交错布置。球铰范围内竖向预应力筋非张拉端(下端)要采取密封措施，以免混凝土进入管道。
2.2.2 转体计算
(1）球铰混凝土及钢球铰应力验算。取不平衡系数k=1.4，转体重量W=32 000 k N，球冠直径D=2.8 m，计算得球冠应力：
σg=k×W/(πD2/4)=7.27 MPa
＜[σ]=16.8 MPa
满足规范要求。
（2）转动牵引力验算。取转体重量W=32 000 k N，启动摩擦系数μ1=0.1，滑动过程摩擦系数μ2=0.06，转动球铰半径R=1.4 m，牵引力力矩D1=7.6 m，计算得启动牵引力：
T1=2×R ×W ×μ1/(3×D1) =393
转动牵引力：
T2=2×R ×W ×μ2/(3×D1) kN＜[T]=3 878.1 kN
=236 kN＜[T]=3 878.1 kN
（3）不平衡力矩计算。转体总重量W=32 000 kN，不平衡重量按一侧超重3%，一侧欠重3%考虑，计算得不平衡重量造成的弯矩为：
M=(1.03W/2-0.97W/2)×39/2=1.872×104 kN.m
支撑腿反力为：
N=M/2.9=6.45×103 kN
单个支撑腿承载力为（仅考虑混凝土）：
R=2×π×0.32×22.4×103 =12.6×103 kN
安全系数：
K=R/N=1.95
(4）上转盘计算。取支撑中心到墩身最远距离L =1.65 m，计算得承台最不利弯矩：
M=N×L=0.16×104 kN.m
取最不利截面宽度b=4.4 m，高度h=1.5 m，计算得截面抗弯模量：
W=b×h2/6=1.65 m3
弯矩产生截面名义拉应力：
σ1=M/W=6.4 MPa＜[σ]=16.8 MPa
4.4 m范围内配置15束15- φ15.20 m m钢绞线，产生截面压应力：
σR=1.39×140×15×15/(4.4×1.5)=6.65 MPa＜[σ]=16.8 MPa
可见，全上转盘截面处于受压状态，满足要求。
以上转体计算结果表明，转体结构设计满足使用要求。
2.3 基础
根据桥址处的地质条件，基础采用钻孔灌注桩，中墩采用6根φ1.5 m钻孔桩，桩长75 m，边墩采用4根φ1.5 m钻孔桩，桩长55 m，均为摩擦桩，设计满足承载力及纵向刚度要求。
3 施工方案
沪宁高速公路是连接南京和上海的交通主骨架，为减少桥梁施工对高速公路交通的影响，主桥采用平面转体施工工艺。转体施工法的关键技术是：转动设备与转动能力，施工过程中的结构稳定和强度保证，结构的合拢与体系的转换。
在高速公路两侧，与高速公路平行搭设支架，分段现浇箱梁，形成2个“T”型，然后转体，转体角度为67°。结构旋转到距设计位置约2°时放慢转速，改用手动控制牵引千斤顶，距设计位置相差10 c m左右时，停止外力牵引转动，借助惯性就位。在转动过程中要对撑脚的竖向位移、转体加速度和速度进行监控。
在完成边跨现浇段及体系转换后，吊架法现浇中合拢段，满堂支架法施工边合拢段，完成桥梁跨路施工。转体部分悬臂单侧长39 m，合拢段长2 m，转体合拢后经检测，整体线型平面误差、轴线误差均不超过5 mm。
4 结束语
无锡地铁1号线跨沪宁高速公路桥采用连续梁转体施工的设计施工方案，不需在沪宁高速公路中分带内设墩，不占用场地进行施工，线形与两侧标准跨衔接顺畅，桥梁施工期间对沪宁高速的交通运营影响较小。连续梁转体施工在城轨交通领域应用不多，其对今后同类型的桥梁设计具有较高的参考作用。
参考文献
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