淺談轉體梁施工中的不平衡問題

閆宏魁

摘? ? 要：橋梁轉體施工是將橋梁結構置于非設計軸線位置的施工技術，通過轉體拼接，將障礙物上方的施工作業轉化為地面附近的施工作業。由于旋轉梁的施工可以克服惡劣的施工地形，在施工過程中顯示出許多優點和潛力。

關鍵詞：轉體梁;施工;不平衡

1? 前言

轉體法是近些年橋梁施工中較為流行的新型橋梁建造技術。由于該工藝普及較晚，且多應用于跨溝谷及既有線等特殊橋位的橋梁工程中，因此可供參考的理論研究資料還比較有限。對此，本文結合工程實例對橋梁轉體施工技術進行全面解析，以豐富理論資料，供其它轉體工程參考。

2? 轉體法的工藝原理

工藝原理：預制一個可以進行轉動的軸心在橋臺或墩上，并且將軸心設為分界點，上面是可以旋轉的橋體，下面是固定的墩臺或基礎，上部構造在條件較好位置完成后，旋轉至設計位置。工程實際中，橋體重量通過墩身傳遞到上球鉸，通過球鉸間的四氟乙烯片傳遞至下球鉸和承臺。待橋體施工完畢后，拆除砂箱，將梁體重量轉移到下球鉸，測算力學參數并進行配重。啟動連續千斤頂牽拉埋設在上轉盤的鋼絞線形成水平力偶，帶動上轉盤以球鉸為中心帶動橋梁上部進行轉動就位，同時在轉盤等位置預埋應變傳感器，以實現應變及應力的跟蹤監控。

3? 轉體梁施工中的不平衡問題

3.1? 轉體梁施工中的不平衡力

轉體梁施工工程的工作原理十分簡單，在單孔橋的橋臺或者是多孔橋的橋墩上預制一個軸心，用軸心來分界，將工程分為上下兩個部分，上部分主要負責旋轉拼接，下部分是基座，支撐著整個上部分，也是轉動體平衡的支撐。而轉體梁施工技術的關鍵就在于轉動設備是否完善和轉動能力是否強大，轉體梁施工的平衡性是結構穩定和強度的保證，橋墩兩側的質量分布情況，以及橋梁基礎的堅固度都是轉體梁施工上部分的保證，只有下部分足夠穩定，上部分才可以正常進行旋轉拼接。在轉體前，會將施工支架完全拆除，從這一刻到后來轉體過程中，兩個半橋都是靠著下部分來支撐和保持平衡，所以轉動體的平衡力和自重平衡對整個施工工程起著關鍵作用。為了能夠讓轉體梁施工工程可以順利并且安全地進行，讓下部分可以支撐住轉體的整個過程以及工程結束后的車輛通行，需要在轉體前，對轉動體進行稱重實驗，同時還要測量轉動體的不平衡力矩、偏心距、摩阻力、靜摩擦系數等數據，通過對這些數據的分析，算出轉動體的不平衡力，然后判斷轉體梁施工是否成功，轉體梁工程下部分是否能支撐住上部分，能否讓車輛正常通行等。

3.2? 橋梁轉體施工中不平衡力的測試

由于轉體梁施工工程分為上部分和下部分，下部分主要起到支撐上部分的作用，所以下部分的平衡性很重要。在轉體之前，施工人員需要對轉體梁的下部分進行不平衡力的測量。因為施工時把握不好，就會讓橋梁質量分布有差異，從而導致橋墩兩側的剛度也不同，才會產生不平衡力，導致下部分的支撐出現問題，這樣上部分的兩個半橋的旋轉拼接也就完成不了，橋梁轉體施工工程也就無法竣工。這就需要工人在轉體前，對轉體梁的下部分進行不平衡力測試。施工工人一般都會選用球鉸轉動法來測試不平衡力，這種方法的特點是受力明確，操作簡單，需要的設備也簡單，因此球鉸轉動法才受到了施工工人的青睞。

3.3? 橋梁轉體施工中不平衡力的估算

轉體梁施工是橋梁施工工程中的一項新技術，轉體梁施工工程可以分為上部分和下部分，上部分是兩個半橋，下部分是橋墩。橋梁轉體施工的關鍵就在于兩個半橋可以旋轉拼接，搭成橋，而要使兩個半橋可以平穩地進行旋轉拼接，需要下部分的支撐足夠平穩，也就需要考慮橋梁轉體施工的平衡力問題。因為橋梁質量分布不均勻，導致預應力張拉的程度有差異，橋墩兩側梁下的剛度也分布不均，橋梁的穩定性出現了偏差，便有了不平衡力。而為了讓轉體梁施工工程可以順利進行，需要在轉體前對橋梁轉體施工中的不平衡力進行估算，根據不平衡力估算出來的結果，判斷下部分的橋墩是否能承受得住上部分的兩個半橋進行旋轉拼接。

4? 對策

4.1? 豎轉法

由于肋拱橋的肋拱通常都是在較低位置完成澆筑和拼裝的，因此豎轉法一般多用于肋拱橋的架設中，主要是將澆筑和拼裝好的肋拱拉升至相應的設計位置，然后進行合攏。豎轉體系的組成相對來說比較簡單，主要包括索塔、牽引系統、拉索。在使用豎轉法施工時，拉索在脫架時的水平角最小，拉索的索力也會達到最大，而與之對應的豎向分力就會達到最小。因此，肋拱想要完成從多跨支承到扣點處索支承和鉸支承的過渡，就要在脫架時實現自身受力和變形的轉化。豎轉法施工的關鍵在于要控制好索塔和錨固系統、豎轉鉸的構造、索鞍與牽轉動力裝置、豎轉鉸的安裝精度。目前，國內的拱橋大多都是無鉸拱，豎轉鉸一般屬于施工的臨時構造，所以豎轉鉸的構造和安裝精度必須滿足施工要求并盡可能的減少工程造價。豎轉鉸的選取主要是由橋梁的跨度來確定，在橋梁的跨度較大時，多采用滾軸式;在橋梁的跨度較小時，可以采用插銷式。

4.2? 平轉法

平轉法施工在橋梁轉體施工中應用得最為廣泛，其轉動系統主要包括平衡系統、轉動支承系統和轉動牽引系統，其中，轉動牽引系統是十分重要的組成部分。轉動牽引系統由上、下兩個轉盤組成，上轉盤主要用于支承轉動結構，下轉盤是與基礎部分相連接的，只有上轉盤相對于下轉盤發生轉動，才能達到橋梁轉體的目的。與此同時，轉動支承系統的作用也是比較重要的，其既要具備轉體的功能，還要發揮出承重和平衡等多種作用。在平轉法施工中，橋梁能否實現轉動和保持平衡是兩個關鍵的技術問題。一方面，為了保證橋梁能夠順利完成轉體施工，通常施工人員會將啟動摩擦系數控制在0.06～0.08之間，并且還會配置相應的啟動力，以達到減小摩阻力、加大轉動力矩的目的。一般情況下，會將轉動力設置在上轉盤的外側，從而獲取較大的轉動力臂。轉動力的設置既可以是推力也可以是拉力，其中推力主要是由千斤頂施加，但是由于千斤頂的伸長距離有限，并且安裝千斤頂的工作量比較大，一般轉動力不采用推力而是設置為拉力。當橋梁的重量較大時，可以采用牽引千斤頂，并用助推千斤頂作為輔助;當轉動重量較小時，可以采用卷揚機。另一方面，為了控制平轉法施工過程中橋梁的平衡，在進行T構橋、斜拉橋和帶有懸臂的中承式拱橋等上部恒載沿墩軸線方向對稱的橋梁轉動施工時，施工人員會將橋墩的軸心作為轉動中心，并且將轉盤設置于橋墩底部，以降低轉動重心;而對于單跨橋和斜腿剛構橋的平轉法施工來說，主要分為無平衡重轉體和有平衡重轉體兩種方式。無平衡重轉體時，只需要轉動上部結構，并利用背索來保持平衡;有平衡重轉體時，上部結構和橋臺一起轉動，因上部結構和橋臺的重量和懸臂長度大不相同，所以一般將轉軸的中心設置在遠離上部結構的位置，以達到轉動過程中的平衡狀態。若此種方法仍不能使橋梁在轉體過程中保持平衡，則需要在橋臺后增加平衡重。

5? 結束語

轉體梁施工技術具有安全、穩定、可靠、整體性強的特點，因為它可以將在障礙上空的危險作業轉變為近地面或者岸上作業，施工時又不會影響車輛正常通行，在中國也有了很多轉體梁施工成功的案例，被大眾所接受，它比傳統橋梁施工技術更具有優勢、潛力和前景，很快便在中國推廣開來。

參考文獻：

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