浅谈转体梁施工中的不平衡问题

闫宏魁

摘    要：桥梁转体施工是将桥梁结构置于非设计轴线位置的施工技术，通过转体拼接，将障碍物上方的施工作业转化为地面附近的施工作业。由于旋转梁的施工可以克服恶劣的施工地形，在施工过程中显示出许多优点和潜力。

关键词：转体梁;施工;不平衡

1  前言

转体法是近些年桥梁施工中较为流行的新型桥梁建造技术。由于该工艺普及较晚，且多应用于跨沟谷及既有线等特殊桥位的桥梁工程中，因此可供参考的理论研究资料还比较有限。对此，本文结合工程实例对桥梁转体施工技术进行全面解析，以丰富理论资料，供其它转体工程参考。

2  转体法的工艺原理

工艺原理：预制一个可以进行转动的轴心在桥台或墩上，并且将轴心设为分界点，上面是可以旋转的桥体，下面是固定的墩台或基础，上部构造在条件较好位置完成后，旋转至设计位置。工程实际中，桥体重量通过墩身传递到上球铰，通过球铰间的四氟乙烯片传递至下球铰和承台。待桥体施工完毕后，拆除砂箱，将梁体重量转移到下球铰，测算力学参数并进行配重。启动连续千斤顶牵拉埋设在上转盘的钢绞线形成水平力偶，带动上转盘以球铰为中心带动桥梁上部进行转动就位，同时在转盘等位置预埋应变传感器，以实现应变及应力的跟踪监控。

3  转体梁施工中的不平衡问题

3.1  转体梁施工中的不平衡力

转体梁施工工程的工作原理十分简单，在单孔桥的桥台或者是多孔桥的桥墩上预制一个轴心，用轴心来分界，将工程分为上下两个部分，上部分主要负责旋转拼接，下部分是基座，支撑着整个上部分，也是转动体平衡的支撑。而转体梁施工技术的关键就在于转动设备是否完善和转动能力是否强大，转体梁施工的平衡性是结构稳定和强度的保证，桥墩两侧的质量分布情况，以及桥梁基础的坚固度都是转体梁施工上部分的保证，只有下部分足够稳定，上部分才可以正常进行旋转拼接。在转体前，会将施工支架完全拆除，从这一刻到后来转体过程中，两个半桥都是靠着下部分来支撑和保持平衡，所以转动体的平衡力和自重平衡对整个施工工程起着关键作用。为了能够让转体梁施工工程可以顺利并且安全地进行，让下部分可以支撑住转体的整个过程以及工程结束后的车辆通行，需要在转体前，对转动体进行称重实验，同时还要测量转动体的不平衡力矩、偏心距、摩阻力、静摩擦系数等数据，通过对这些数据的分析，算出转动体的不平衡力，然后判断转体梁施工是否成功，转体梁工程下部分是否能支撑住上部分，能否让车辆正常通行等。

3.2  桥梁转体施工中不平衡力的测试

由于转体梁施工工程分为上部分和下部分，下部分主要起到支撑上部分的作用，所以下部分的平衡性很重要。在转体之前，施工人员需要对转体梁的下部分进行不平衡力的测量。因为施工时把握不好，就会让桥梁质量分布有差异，从而导致桥墩两侧的刚度也不同，才会产生不平衡力，导致下部分的支撑出现问题，这样上部分的两个半桥的旋转拼接也就完成不了，桥梁转体施工工程也就无法竣工。这就需要工人在转体前，对转体梁的下部分进行不平衡力测试。施工工人一般都会选用球铰转动法来测试不平衡力，这种方法的特点是受力明确，操作简单，需要的设备也简单，因此球铰转动法才受到了施工工人的青睐。

3.3  桥梁转体施工中不平衡力的估算

转体梁施工是桥梁施工工程中的一项新技术，转体梁施工工程可以分为上部分和下部分，上部分是两个半桥，下部分是桥墩。桥梁转体施工的关键就在于两个半桥可以旋转拼接，搭成桥，而要使两个半桥可以平稳地进行旋转拼接，需要下部分的支撑足够平稳，也就需要考虑桥梁转体施工的平衡力问题。因为桥梁质量分布不均匀，导致预应力张拉的程度有差异，桥墩两侧梁下的刚度也分布不均，桥梁的稳定性出现了偏差，便有了不平衡力。而为了让转体梁施工工程可以顺利进行，需要在转体前对桥梁转体施工中的不平衡力进行估算，根据不平衡力估算出来的结果，判断下部分的桥墩是否能承受得住上部分的两个半桥进行旋转拼接。

4  对策

4.1  竖转法

由于肋拱桥的肋拱通常都是在较低位置完成浇筑和拼装的，因此竖转法一般多用于肋拱桥的架设中，主要是将浇筑和拼装好的肋拱拉升至相应的设计位置，然后进行合拢。竖转体系的组成相对来说比较简单，主要包括索塔、牵引系统、拉索。在使用竖转法施工时，拉索在脱架时的水平角最小，拉索的索力也会达到最大，而与之对应的竖向分力就会达到最小。因此，肋拱想要完成从多跨支承到扣点处索支承和铰支承的过渡，就要在脱架时实现自身受力和变形的转化。竖转法施工的关键在于要控制好索塔和锚固系统、竖转铰的构造、索鞍与牵转动力装置、竖转铰的安装精度。目前，国内的拱桥大多都是无铰拱，竖转铰一般属于施工的临时构造，所以竖转铰的构造和安装精度必须满足施工要求并尽可能的减少工程造价。竖转铰的选取主要是由桥梁的跨度来确定，在桥梁的跨度较大时，多采用滚轴式;在桥梁的跨度较小时，可以采用插销式。

4.2  平转法

平转法施工在桥梁转体施工中应用得最为广泛，其转动系统主要包括平衡系统、转动支承系统和转动牵引系统，其中，转动牵引系统是十分重要的组成部分。转动牵引系统由上、下两个转盘组成，上转盘主要用于支承转动结构，下转盘是与基础部分相连接的，只有上转盘相对于下转盘发生转动，才能达到桥梁转体的目的。与此同时，转动支承系统的作用也是比较重要的，其既要具备转体的功能，还要发挥出承重和平衡等多种作用。在平转法施工中，桥梁能否实现转动和保持平衡是两个关键的技术问题。一方面，为了保证桥梁能够顺利完成转体施工，通常施工人员会将启动摩擦系数控制在0.06～0.08之间，并且还会配置相应的启动力，以达到减小摩阻力、加大转动力矩的目的。一般情况下，会将转动力设置在上转盘的外侧，从而获取较大的转动力臂。转动力的设置既可以是推力也可以是拉力，其中推力主要是由千斤顶施加，但是由于千斤顶的伸长距离有限，并且安装千斤顶的工作量比较大，一般转动力不采用推力而是设置为拉力。当桥梁的重量较大时，可以采用牵引千斤顶，并用助推千斤顶作为辅助;当转动重量较小时，可以采用卷扬机。另一方面，为了控制平转法施工过程中桥梁的平衡，在进行T构桥、斜拉桥和带有悬臂的中承式拱桥等上部恒载沿墩轴线方向对称的桥梁转动施工时，施工人员会将桥墩的轴心作为转动中心，并且将转盘设置于桥墩底部，以降低转动重心;而对于单跨桥和斜腿刚构桥的平转法施工来说，主要分为无平衡重转体和有平衡重转体两种方式。无平衡重转体时，只需要转动上部结构，并利用背索来保持平衡;有平衡重转体时，上部結构和桥台一起转动，因上部结构和桥台的重量和悬臂长度大不相同，所以一般将转轴的中心设置在远离上部结构的位置，以达到转动过程中的平衡状态。若此种方法仍不能使桥梁在转体过程中保持平衡，则需要在桥台后增加平衡重。

5  结束语

转体梁施工技术具有安全、稳定、可靠、整体性强的特点，因为它可以将在障碍上空的危险作业转变为近地面或者岸上作业，施工时又不会影响车辆正常通行，在中国也有了很多转体梁施工成功的案例，被大众所接受，它比传统桥梁施工技术更具有优势、潜力和前景，很快便在中国推广开来。

参考文献：

[1] 蔡军田.客专大跨度连续梁转体施工平衡称重分析[J].城市道桥与防洪，2017（2）：69～71.

[2] 魏峰，陈强，马林.北京市五环路斜拉桥转动体不平衡重称重试验分析[J].铁道建筑，2017（4）：112～114.