1、交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第799期第5期2023年3月公铁立交桥平转法施工过程设计徐志兴（中铁上海设计院集团有限公司，上海221000）摘要：【目的目的】随着我国交通业的迅猛发展，高速公路路网密度逐年增加，公跨铁立交桥数量快速上升。桥梁转体施工工艺具有突出的优势，可以在不影响既有铁路线路运营的基础上，安全快速进行施工。【方法方法】本研究通过对临淄至临沂高速公路上跨辛泰铁路立交桥转体施工过程设计计算，并对施工过程中应注意的问题进行计算分析。【结果结果】结果表明：球铰正应力最大为14.3 MPa，转盘撑脚正应力为79.9 MPa，满足承载力要
2、求；采用19根s=15.2 mm的钢绞线可满足转体施工过程中千斤顶张拉需求，转体惯性制动距离0.12 m，施工时应根据实际情况预留惯性制动距离。【结论结论】此研究可以为工程转体安全施工提供保障，同时可为类似工程设计与施工提供借鉴。关键词：公铁立交桥；转体施工；工程设计中图分类号：U442.5文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）05-0091-04DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.05.018Construction Process Design of Horizontal Rotation Method forHighway-Railwa
3、y OverpassXU Zhixing（China Railway Shanghai Design Institute Group Co.,Ltd.,Shanghai 221000,China）Abstract:PurposesWith the rapid development of traffic in China,the density of expressway net increases year by year,and the number of highway interchange cross railway rises rapidly.It has outstanding
4、advantages of the bridge wivel construction,which can be constructs safely and quickly without affecting the operation of existing railway lines.MethodsIn this study,through the design and calculation of the construction process of Linzi to Linyi highway interchange cross Xin-Tai Railway,the problem
5、s that should be paid attention to in the construction process are calculated and analyzed.FindingsThe results show that the maximum normal stress of ball hinge is 14.3 MPa,and the maximum normalstress of turntable support foot is 79.9 MPa,which meets the bearing capacity requirements.19 steelstrand
6、s with s=15.2 mm can meet the tensile demand of jack during the construction of rotary body.The inertial braking distance of rotary body is 0.12 m.The inertial braking distance should be reservedaccording to the actual situation during construction.ConclusionsIt can be provide a guarantee for thecon
7、struction safety of the project，which can be provide reference for the design and construction of similar projects also.Keywords:highway interchange cross railway;bridge wivel construction;engineering design1工程概况临淄至临沂高速公路是其“纵四”线沾化（鲁冀界）至临沂（鲁苏界）高速公路的一部分，北接沾化至临淄高速公路，南至临沂；拟建项目与在建埕口至沾化、规划沾化至临淄高速公路连接，位于京沪
8、收稿日期：2022-09-08作者简介：徐志兴（1986），男，硕士，工程师，研究方向：桥梁工程设计。92第5期与长深高速之间，途径鲁中南山岭重丘区，兼有高速通道加密分流和服务地方经济干线的功能。跨越辛泰铁路立交桥采用（250）m变截面预应力混凝土T型刚构，转体施工，转动角度为83.9。2基本资料本桥成桥结构为（50+50）m T构，上部采用分节段满堂支架施工，墩底整幅平面转体法，转体部分为（46+46）m T构。上部结构整幅设计，主墩采用矩形空心墩设计，桥面全宽 38.2 m，转体重量12 600 t。主墩采用墩梁固结，箱形截面，墩身纵横向尺寸 15.0 m6.0 m，墩壁厚度 1.0 m。
9、承台分上下两层，上承台兼作转体支座的上转盘，高3.9 m。上层施工完毕后为边长16 m的正方形，高2.0 m。下承台顺桥向尺寸21.5 m，横桥向尺寸21.5 m，高3.0 m。上承台采用两向预应力体系，转体完毕后用混凝土封闭转体支座。钻孔灌注桩基础，桩基采用25根1.8 m的钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计。主桥立面布置如图1所示。3转体施工过程计算转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统等组成1-6。转体结构重量通过上承台传递给球铰，再由球铰传递给下转盘。3.1转体总重量计算转体时墩顶及墩身重量为110 816.94 kN（主梁：3 68626=95 836 kN；防撞护栏：39.18262=
10、2037.36 kN；主墩：497.8326=12 943.58 kN）。上转盘重量为556.0826=14 458.08 kN。撑脚重量为195+19.826=709.8 kN。计算用转体总重量N=126 000 kN。3.2施工误差产生的纵桥向偏心弯矩桥梁设计为左右对称结构，理论上桥梁转体时结构自重是不会产生偏心弯矩的，考虑到施工误差，偏心距离按0.20 m计。施工误差产生的偏心弯矩为：126 0000.2=25 200 kNm。3.3球铰应力验算球铰应力计算考虑两种荷载工况：结构无偏心荷载工况；考虑风荷载等不利影响的偏心荷载工况。工况1：转体处于平衡时，结构竖向力全部由球铰承担，N球=N
11、=126 000 kN。工况2：转体倾斜时，结构竖向力由球铰与撑脚共同承担，N球=N=126 000 kN。横桥向静阵风荷载作用点至球铰的距离（上部梁）为6.1+6+2+2.15=16.25 m，横桥向静阵风荷载作用点至球铰的距离（桥墩）为6.9 m，M横=11 286.4 kNm。纵桥向静阵风荷载作用点至球铰的距离为16.25 m，M纵=25 200+2 626.9=27 826.9 kNm。3.3.1无偏心工况下球铰计算（工况1）。滑片设计采用 6018 mm四氟乙烯滑片，容许应力不小于100 MPa，下承台采用C55混凝土，抗压强度设计值为24.4 MPa。下球铰应力公式如式（1）。无偏
12、心工况下球铰验算如表1所示。=N球/A（1）式中：N球为球铰中心反力，kN；A为球铰壳面积，mm2。图1主桥立面布置图（单位：cm）5 000+5 000=10 000 转体T构5 000322.541220650200313.306120 1201 500296.3062 500490200600300 190500321.6446001 600310.443450450450450180180180180 1802 150278.5435 000320.8602201 100240316.12316.35195705040#H001#309.30850辛泰铁路K58+734250307.1
13、512001801802 500279.651徐志兴.公铁立交桥平转法施工过程设计第5期933.3.2偏心工况下球铰计算（工况2）。偏心工况下球铰应力具体计算公式如式（2）至式（4）。偏心工况下球铰验算如表2所示。滑片=N球/A+M/W滑片（2）混凝土=N球/A+M/W下球铰（3）W=r3/32（4）式中：N球为球铰中心反力，kN；A为滑动片总面积，mm2；M为工况2下球铰中心弯矩，kNm；W为抵抗矩，mm3；W滑片为滑片抵抗矩，mm3；W下球铰为下球铰抵抗矩，mm3。滑片抵弯矩。滑动片对球铰中心的抵抗矩如式（5）。W总=（W+SR1）（5）式中：S为滑动片截面积，mm2；S=1/4r2，r为
14、滑动片直径60 mm；R1为滑动片中心至球铰中心距离，mm。经计算：W滑片=21 205.75 mm3（单 个），S=2 827.433 4 mm2（单个）。球铰共计滑片 1 101片，W总=4 137 319 660 mm3。下球铰抵弯矩。下球铰直径 R=4 000 mm，下球铰抵抗矩W下球铰=6 283 185 307 mm3。3.4球铰转动牵引力计算张拉牵引索采用19根公称直径s=15.2 mm的低松弛钢绞线，单根钢绞线的面积As=139 mm2，牵引索安全率取2.0。牵引索应力容许值 =1 860 MPa/2=930 MPa。球铰半径R=2.0 m，转台直径D=12.9 m，为球铰摩擦
15、系数，静=0.1，动=0.06。转体倾斜，且撑脚处于受力状态，为球铰转动扭矩最大状态。球铰中心反力如式（6），N撑脚为撑脚反力如式（7）。N球=N-N撑脚（6）N撑脚=M/L（7）式中：M为各工况下球铰中心弯矩，kNm；L为撑脚中心至球铰中心距离5.9 m。3.4.1无偏心工况下。转体总重G=126 000 kN。启动时球铰及滑道摩擦系数按静摩擦系数 静=0.1，启动时所需最大牵引力F=2/3（RG静）/D=1302.3kN，启动时所需最大扭矩T=FD=16 800kNm；转动时球铰及滑道摩擦系数按静摩擦系数 动=0.06，转动时所需最大牵引力F=2/3（RG动）/D=781.4 kN，转动时
16、所需最大扭矩T=FD=10 080 kNm。取启动时的牵引力计算钢绞线应力计算得，牵引索应力=F/（19As）=493.1 MPa =930 MPa，满足要求。3.4.2有偏心工况下（横向风力）。横桥向静阵风荷载作用下，M横=11 286.4 kNm，故 N撑脚=M/R=1 913.0 kN，计算得，N球=G-N撑脚=124 087.0 kN；启动时球铰及滑道摩擦系数按静摩擦系数静=0.1，启动时所需最大牵引力F=2/3 （RN球静）/D+（LN撑脚静）/D=1 340.9 kN，启动时所需最大扭矩T=FD=17 297.4 kNm；转动时球铰及滑道摩擦系数按静摩擦系数 动=0.06，转动时所需最大牵引力 F=2/3（RN球动）/D+（LN撑脚动）/D=804.5 kN，转动时所需最大扭矩T=FD=10 378.4 kNm；取启动时的牵引力计算钢绞线应力计算得，牵引索应力=F/（19As）=507.7 MPa =930 MPa，满足要求。3.4.3有偏心工况下（纵向风力）。纵桥向静阵风荷载作用下，M纵=27 826.9 kNm，故N撑脚=M/R=4 716.4 kN，计算得，N球=G-