我國橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

程 飛，張琪峰，王景全

(1.滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司，上海 200237;2.東南大學(xué)土木工程學(xué)院，南京 210096)

1 概述

對于橋梁建設(shè)來說，每一種施工工藝的出現(xiàn)都會(huì)引起橋梁界的一場革命。轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的出現(xiàn)，擴(kuò)大了橋梁建設(shè)的地域范圍，創(chuàng)造了一種新的建橋思路——將橋梁從跨中分成兩個(gè)半跨，半跨結(jié)構(gòu)在偏離軸線位置施工，成型后通過轉(zhuǎn)動(dòng)體系將兩個(gè)半跨結(jié)構(gòu)同時(shí)旋轉(zhuǎn)到位，在跨中合龍。全世界范圍內(nèi)，從20世紀(jì)40年代出現(xiàn)這種施工工藝以來，采用轉(zhuǎn)體施工建設(shè)的橋梁已經(jīng)不勝枚舉。同時(shí)，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的理論與實(shí)踐水平發(fā)展迅猛，萬噸級(jí)、超長懸臂的轉(zhuǎn)體橋梁也越來越多地出現(xiàn)在橋梁建設(shè)中。

隨著轉(zhuǎn)體技術(shù)的發(fā)展，人們越來越認(rèn)識(shí)到該項(xiàng)技術(shù)的巨大優(yōu)越性，特別是施工條件受到嚴(yán)重限制的情況下，轉(zhuǎn)體施工無可取代。如今，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，從山區(qū)到平原地區(qū)，從拱橋到斜拉橋、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)等，從公路到鐵路，從豎轉(zhuǎn)到平轉(zhuǎn)、豎轉(zhuǎn)平轉(zhuǎn)相結(jié)合［1］，轉(zhuǎn)體施工的應(yīng)用無處不在。通過對轉(zhuǎn)體施工工藝進(jìn)行總結(jié)歸納，可以將轉(zhuǎn)體施工工藝作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)形成一個(gè)理論體系。本文將概述轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的要點(diǎn)，國內(nèi)外的發(fā)展概況，同時(shí)對其將來的發(fā)展方向、應(yīng)用前景作展望。

2 轉(zhuǎn)體施工技術(shù)概要

2.1 轉(zhuǎn)體施工分類及組成

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可將橋梁轉(zhuǎn)體施工方法［2］分為豎轉(zhuǎn)施工、平轉(zhuǎn)施工以及平豎轉(zhuǎn)相結(jié)合施工，其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用最廣泛，而近年來更大跨徑的橋梁轉(zhuǎn)體則更多的考慮豎轉(zhuǎn)和平轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法。豎轉(zhuǎn)法按其轉(zhuǎn)動(dòng)方向分為向上和向下2種。平轉(zhuǎn)施工可分為平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)體施工和無平衡重轉(zhuǎn)體施工方法，其中平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體施工游客分為結(jié)構(gòu)自平衡轉(zhuǎn)體施工與需專門配重的轉(zhuǎn)體施工。轉(zhuǎn)體施工方法的分類情況見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)體施工方法分類

(1)豎轉(zhuǎn)法

豎轉(zhuǎn)體系一般由牽引系統(tǒng)、索塔、拉索組成。豎轉(zhuǎn)的拉索索力在脫架時(shí)最大，因?yàn)榇藭r(shí)拉索的水平角最小，產(chǎn)生的豎向分力也最小，而且拱肋要實(shí)現(xiàn)從多跨支承到鉸支承和扣點(diǎn)處索支承的過渡，脫架時(shí)要完成結(jié)構(gòu)自身的變形與受力的轉(zhuǎn)化。為使豎轉(zhuǎn)脫架順利，有時(shí)需在提升索點(diǎn)安置助升千斤頂。

豎向轉(zhuǎn)體還可細(xì)分為:負(fù)角度轉(zhuǎn)體和正角度轉(zhuǎn)體。負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工在國外稱為“旋轉(zhuǎn)降低法”，與常見的自下而上豎轉(zhuǎn)施工方法(正角度轉(zhuǎn)體)不同，該方法將拱圈在跨中分成兩段，然后將各段拱圈在拱座上沿豎直方向制作，然后將兩拱圈向前方向旋轉(zhuǎn)，在跨中合龍。

(2)平轉(zhuǎn)法

平轉(zhuǎn)法的轉(zhuǎn)動(dòng)體系主要有［3］:轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體系、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引體系和轉(zhuǎn)動(dòng)支承體系。轉(zhuǎn)動(dòng)支承體系由以下3種［4］:中心支承、環(huán)道支承和中心與環(huán)道支承相結(jié)合。根據(jù)轉(zhuǎn)體體系實(shí)現(xiàn)平衡的方式不同，可將平轉(zhuǎn)法分為平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工和無平衡重轉(zhuǎn)體施工。

①平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工

平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體是指轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的重心基本落在球鉸中心。平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工又可分為結(jié)構(gòu)自平衡轉(zhuǎn)體施工和需專門配重的轉(zhuǎn)體施工。

結(jié)構(gòu)自平衡轉(zhuǎn)體施工是指依靠結(jié)構(gòu)自身就能實(shí)現(xiàn)平衡，且結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度完全能滿足轉(zhuǎn)體施工階段的受力要求，采用這種類型進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工的橋梁有大里營斜拉橋［5］、江西德興太白橋等;須專門配重的轉(zhuǎn)體施工是指通過調(diào)整背墻尺寸或配重把轉(zhuǎn)動(dòng)體系重心設(shè)計(jì)在球鉸中心，采用這種轉(zhuǎn)體方式施工的橋梁有河?xùn)|大橋、江西高安樟樹嶺水庫大橋。

②無平衡重轉(zhuǎn)體施工

無平衡重轉(zhuǎn)動(dòng)體系由錨固體系、轉(zhuǎn)動(dòng)體系、和位控體系組成。錨固體系由錨碇、尾索、平撐和立柱組成;轉(zhuǎn)動(dòng)體系由上下轉(zhuǎn)軸、拱箱和扣索組成;位控體系就是通過纜風(fēng)索來控制拱肋轉(zhuǎn)動(dòng)速度和位置。

無平衡重轉(zhuǎn)體施工利用錨固體系形成平衡體系，節(jié)省了平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體系的龐大平衡圬工，再通過轉(zhuǎn)動(dòng)體系及位控體系的作用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)就位合龍。1984年，我國進(jìn)行了“拱橋無平衡重轉(zhuǎn)體施工工藝”研究，結(jié)合巫山縣龍門橋地形特點(diǎn)，完成了巫山龍門橋L=122 m箱形拱無平衡重轉(zhuǎn)體施工試驗(yàn)橋。1993年德興太白橋采用該法轉(zhuǎn)體成功，使我國拱橋的跨徑首次躍上200 m大關(guān)。

(3)平豎轉(zhuǎn)相結(jié)合轉(zhuǎn)體施工

顧名思義，平豎轉(zhuǎn)相結(jié)合轉(zhuǎn)體施工綜合了平轉(zhuǎn)方法與豎轉(zhuǎn)方法的特點(diǎn)，此種工藝適用于大跨度拱橋的轉(zhuǎn)體施工中。第一座采用此法建設(shè)的橋梁是安陽鋼管混凝土拱橋，此后有廣東佛山東平大橋、廣州丫髻沙大橋等陸續(xù)采用此法進(jìn)行橋梁建設(shè)。

2.2 轉(zhuǎn)體施工工藝特點(diǎn)及適用范圍

轉(zhuǎn)體施工在某些特定的地理環(huán)境下，具有獨(dú)特的優(yōu)勢，但是其也存在諸多不利之處，下面將全面總結(jié)轉(zhuǎn)體施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

轉(zhuǎn)體施工的優(yōu)點(diǎn)有:(1)轉(zhuǎn)體施工法用橋梁結(jié)構(gòu)本身做成轉(zhuǎn)動(dòng)體系，充分利用結(jié)構(gòu)本身及結(jié)構(gòu)用鋼作施工設(shè)備，完全避免了在河道上搭設(shè)大量支撐管架，大大減少了鋼管等周轉(zhuǎn)性材料的投入，降低了成本。(2)改高空作業(yè)或水上作業(yè)為岸邊陸地作業(yè)，擴(kuò)大了施工場地，改變了施工環(huán)境和施工條件，施工安全得到了保證。(3)在航河道或車輛頻繁的跨線立交橋的施工中可不間斷通航、不干擾交通，且當(dāng)主要構(gòu)件先期合龍后，能給以后的施工帶來方便。(4)用簡單的機(jī)械就能使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體合龍，且能很好地控制橋梁成形后的線形和外觀質(zhì)量。(5)轉(zhuǎn)體施工法施工簡單快速，有利于加快工程進(jìn)度，縮短施工周期，直接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

轉(zhuǎn)體施工的缺點(diǎn)有:(1)施工中鋼筋混凝土球鉸(上、下轉(zhuǎn)盤)的加工制作、磨合等工藝都很繁瑣復(fù)雜，精度控制對于土建施工而言難度較大。(2)合龍過程中連續(xù)千斤頂沿著鋼絞線只能上升不能自動(dòng)下降，當(dāng)頂升超位，需要把結(jié)構(gòu)高程下調(diào)時(shí)，必須手工放松夾片，這是非常困難的。一旦控制夾片的小螺釘拉斷，要取出夾片就更困難了。(3)轉(zhuǎn)體施工結(jié)構(gòu)為了減輕質(zhì)量、增大跨度，盡量采用輕型結(jié)構(gòu)或勁性骨架，這樣很容易使得結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，所以轉(zhuǎn)體階段容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象，必須予以關(guān)注。(4)轉(zhuǎn)體階段結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫，尤其是在背墻和拱架等部位，給結(jié)構(gòu)埋下了安全隱患。

同樣是采用轉(zhuǎn)體施工，平轉(zhuǎn)法、豎轉(zhuǎn)法及平豎轉(zhuǎn)相結(jié)合法的適用范圍差別較大。

(1)平轉(zhuǎn)法:在山區(qū)深谷或平原跨線、跨河的橋梁施工。

(2)豎轉(zhuǎn)法:對于季節(jié)性河流或河流水深較淺搭設(shè)支架不困難的河流，常采用搭設(shè)簡單支架組拼和現(xiàn)澆拱肋;對于通航河流，也可采用工廠制造，浮船浮運(yùn)至橋位，拱肋由下向上豎轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)高程。也可采用橋臺(tái)結(jié)構(gòu)豎向搭設(shè)組拼或現(xiàn)澆拱肋的腳手架，拱肋由上向下豎轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)高程。

(3)平豎結(jié)合法:要兼具以上兩種施工條件，比如在平原區(qū)，當(dāng)跨越寬闊河流及橋位地形較平坦時(shí)，采用平轉(zhuǎn)法施工難以有效利用地形，宜采用豎轉(zhuǎn)與平轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法。

3 我國橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)發(fā)展概況

3.1 發(fā)展概況

我國20世紀(jì)70年代開始研究轉(zhuǎn)體施工技術(shù)。1977年，首先采用平轉(zhuǎn)施工新技術(shù)建成了四川遂寧建設(shè)橋，主跨為70 m的箱肋拱橋。此后，平轉(zhuǎn)法在山區(qū)的鋼筋混凝土拱橋中得到推廣應(yīng)用。20世紀(jì)70年代末80年代初我國平轉(zhuǎn)法施工的拱橋，跨徑均在100 m以下，且均為有平衡重轉(zhuǎn)體施工。為解決大跨徑拱橋轉(zhuǎn)體重量大的問題，四川省交通廳公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院從1979年開始了“拱橋雙箱對稱同步轉(zhuǎn)體施工工藝”研究(又稱為無平衡重轉(zhuǎn)體施工)，并于1987年成功地進(jìn)行了跨徑為122 m的四川巫山龍門橋試驗(yàn)橋的施工。

2000之后鋼管混凝土拱橋在我國的應(yīng)用與發(fā)展迅猛，為拱橋的輕型化和向大跨度發(fā)展提供了可能，轉(zhuǎn)體施工方法也被廣泛應(yīng)用于這種橋型之中。平豎轉(zhuǎn)結(jié)合的方法在拱橋中的應(yīng)用，使橋梁轉(zhuǎn)體施工法進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。1993年，鄭州鐵路局為滿足跨越鐵路編組站且不影響通車的需要，首次采用豎轉(zhuǎn)與平轉(zhuǎn)相結(jié)合的轉(zhuǎn)體施工工藝，建成跨徑為150 m的安陽鋼管混凝土拱橋。1999年廣州丫髻沙大橋［6］，2006年廣東佛山東平大橋?qū)⑥D(zhuǎn)體施工工藝進(jìn)一步向前發(fā)展，它們的建成使我國橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)取得了重大突破，進(jìn)入了世界領(lǐng)先水平。

目前，我國轉(zhuǎn)體噸位最大的是滬杭高速鐵路跨滬杭高速拱橋，采用平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)體噸位達(dá)16 800 t。表1列出了我國具有代表性的采用轉(zhuǎn)體施工工藝的 橋梁。

表1 我國部分轉(zhuǎn)體橋梁實(shí)例

3.2 概況總結(jié)

本文對我國自1977年建成第一座轉(zhuǎn)體橋以來的所有轉(zhuǎn)體施工橋梁進(jìn)行了全面調(diào)研，總共搜集了119座轉(zhuǎn)體施工橋梁的相關(guān)資料［7～10］，其中豎轉(zhuǎn)法9座，平轉(zhuǎn)法105座，平豎轉(zhuǎn)相結(jié)合5座。同時(shí)，在這119座橋梁中，斜拉橋7座，剛構(gòu)橋23座，連續(xù)梁橋11座，拱橋74座。在地域分布上，四川、湖南等多山多河的地區(qū)轉(zhuǎn)體施工橋梁較多。

如圖2、圖3所示，20世紀(jì)80年代之前，轉(zhuǎn)體施工橋梁的數(shù)量較少，轉(zhuǎn)體質(zhì)量均在2 000 t以下;1980年到2000年間，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)得到大規(guī)模推廣與應(yīng)用，每年都有好幾座轉(zhuǎn)體施工橋梁，但是轉(zhuǎn)體質(zhì)量并沒有顯著提高，大多數(shù)在4 000 t以下，少數(shù)超過4 000 t;2000年至2010年間，轉(zhuǎn)體施工橋梁的數(shù)量持續(xù)快速增長，更重要的是轉(zhuǎn)體質(zhì)量大幅提升，過萬噸級(jí)轉(zhuǎn)體施工的橋梁比比皆是。目前最大的轉(zhuǎn)體質(zhì)量是2010年建成的滬杭客運(yùn)專線鋼筋混凝土拱橋，達(dá)16 800 t。

圖2 不同時(shí)期我國轉(zhuǎn)體施工橋梁的噸位

圖3 不同時(shí)期我國轉(zhuǎn)體施工橋梁的數(shù)量

我國大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍將持續(xù)一段時(shí)間，大量跨線橋的施工非常適合采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，同時(shí)轉(zhuǎn)體橋梁也在朝著大噸位、大跨度的方向發(fā)展。我國的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)還有較大的發(fā)展空間，但是目前我國對轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的理論認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)落后于實(shí)踐，尚未形成可供工程界普遍采納的規(guī)范性文件。因此，我國今后轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的發(fā)展，必須將重點(diǎn)放在理論研究上，只有從理論上掌握轉(zhuǎn)體施工的技術(shù)要領(lǐng)，才能做到以不變應(yīng)萬變，指導(dǎo)更大噸位、更大懸臂長度的轉(zhuǎn)體施工橋梁建設(shè)。

4 轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)

橋梁轉(zhuǎn)體施工與其他施工工藝的最大區(qū)別在于，要實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體“轉(zhuǎn)得動(dòng)、轉(zhuǎn)得穩(wěn)、轉(zhuǎn)得準(zhǔn)”的目標(biāo)。為此，橋梁轉(zhuǎn)體施工存在以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):①球鉸的設(shè)計(jì)與施工;②轉(zhuǎn)動(dòng)體系的布置;③轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備;④轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性控制。

4.1 球鉸的設(shè)計(jì)與施工

4.1.1 球鉸設(shè)計(jì)

球鉸是實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵，常用的球鉸材料有混凝土和鋼材，還有一些新材料球鉸，比如高強(qiáng)混凝土球鉸，鋼纖維混凝土球鉸，尚處于研發(fā)階段，短時(shí)間內(nèi)難以付諸工程實(shí)踐。目前，世界上鋼制球鉸的最大轉(zhuǎn)體質(zhì)量是瑞士的本·艾因橋，轉(zhuǎn)體質(zhì)量達(dá)19 100 t，國內(nèi)鋼制球鉸的最大轉(zhuǎn)體質(zhì)量是滬杭高速鐵路跨滬杭高速轉(zhuǎn)體橋，轉(zhuǎn)體質(zhì)量為16 800 t。世界上混凝土球鉸的最大轉(zhuǎn)體質(zhì)量是江蘇蘇州的跨蘇嘉杭高速公路特大橋，轉(zhuǎn)體質(zhì)量達(dá)6 320 t。從實(shí)際工程應(yīng)用來看，過萬噸級(jí)橋梁轉(zhuǎn)體施工無一例外的采用鋼制球鉸，混凝土球鉸的轉(zhuǎn)體質(zhì)量大多數(shù)在5 000 t以下，究其原因，主要是因?yàn)殇摬木哂泻芨叩膹?qiáng)度和較低的摩擦系數(shù)。鋼制球鉸最大的問題是價(jià)格昂貴，而混凝土球鉸則有價(jià)格低廉、易成型的優(yōu)勢，因此混凝土球鉸值得研發(fā)并推廣應(yīng)用。

目前的球鉸設(shè)計(jì)多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)。轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)當(dāng)在理論研究方面取得突破，這樣一方面保證轉(zhuǎn)體的安全、順利實(shí)施，同時(shí)避免材料的浪費(fèi)。

4.1.2 球鉸施工

鋼制球鉸與混凝土球鉸的施工工藝大相徑庭。首先在球鉸形式上，鋼制球鉸是上凸下凹，混凝土球鉸下凸上凹;在施工工藝上，鋼制球鉸與混凝土球鉸又有著各自的施工流程。

球鉸的球面制作精度是施工的難點(diǎn)。鋼制球鉸由于是在工廠進(jìn)行制作，現(xiàn)場施工較為簡便，而混凝土球鉸則須現(xiàn)場打磨球面，其施工要點(diǎn)主要是:

(1)研制母線板，準(zhǔn)確澆筑球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)軸;

(2)涂油細(xì)磨，提高球鉸表面圓順光滑度。

4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)體系布置

轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由牽引及助推系統(tǒng)、防過轉(zhuǎn)及微調(diào)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等構(gòu)成。

轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)宜采用全液壓、自動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)，以達(dá)到大動(dòng)力、高穩(wěn)定性的目標(biāo)。一般上轉(zhuǎn)盤設(shè)置兩束牽引索，逐根順次沿著既定索道排列纏繞3/4圈以后穿過千斤頂。牽引索固定端在上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋件上，用千斤頂對鋼絞線預(yù)緊，使同一束牽引索各鋼絞線持力基本一致。牽引索安裝完到使用期間注意保護(hù)，防止電焊打傷或電流通過，防潮防淋避免銹蝕。

微調(diào)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)體過程中發(fā)生偏位超標(biāo)時(shí)，用微調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以使轉(zhuǎn)體繼續(xù);在轉(zhuǎn)體完成后，利用微調(diào)系統(tǒng)將相關(guān)技術(shù)參數(shù)調(diào)整到允許范圍內(nèi)。微調(diào)系統(tǒng)包括軸線微調(diào)及標(biāo)高微調(diào)。

測量系統(tǒng)通過在轉(zhuǎn)體上布置監(jiān)控點(diǎn)，對轉(zhuǎn)體過程中進(jìn)行位置測量，及時(shí)動(dòng)態(tài)反應(yīng)轉(zhuǎn)體狀態(tài)，為轉(zhuǎn)體提供數(shù)據(jù)支持。在轉(zhuǎn)體就位后進(jìn)行測量，保證結(jié)構(gòu)精度。

助推系統(tǒng)對轉(zhuǎn)動(dòng)有較大幫助，可降低對牽引設(shè)備的要求，而且穩(wěn)定性較好。

防過轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是為了控制轉(zhuǎn)體軸線偏差。

4.3 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵構(gòu)件就是承載整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，而轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸摩擦系數(shù)的大小直接影響著轉(zhuǎn)體時(shí)所需牽引力矩的大小。在施工支架完全拆除后以及在轉(zhuǎn)體過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)體的自平衡或配重平衡又對施工過程的安全性起著至關(guān)重要的作用。

轉(zhuǎn)體橋梁在沿梁軸線的豎平面內(nèi)，由于球鉸體系的制作安裝誤差和梁體質(zhì)量分布差異以及預(yù)應(yīng)力張拉的程度差異，可能導(dǎo)致橋墩兩側(cè)懸臂梁段質(zhì)量分布不同以及剛度不同，從而產(chǎn)生不平衡力矩。為了保證橋梁轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行，及時(shí)為大橋轉(zhuǎn)體階段的指揮和決策提供依據(jù)，有必要在轉(zhuǎn)體前進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)體稱重試驗(yàn)，測試轉(zhuǎn)動(dòng)體部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩擦系數(shù)。

轉(zhuǎn)體前施工準(zhǔn)備的主要流程歸納如下:①解除臨時(shí)固結(jié)措施，確定是否需要進(jìn)行稱重試驗(yàn);②通過稱重試驗(yàn)，確定轉(zhuǎn)動(dòng)體縱向不平衡力矩、偏心距、球鉸摩阻力矩及摩擦系數(shù);③根據(jù)稱重試驗(yàn)結(jié)果，完成配重方案;④球鉸試轉(zhuǎn)。

4.4 轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性控制

轉(zhuǎn)體橋梁的穩(wěn)定性控制包括兩方面:一是轉(zhuǎn)動(dòng)體的傾覆穩(wěn)定性控制;一是拱肋屈曲穩(wěn)定性控制。

(1)轉(zhuǎn)動(dòng)體傾覆穩(wěn)定性控制

在施工支架完全拆除后及在轉(zhuǎn)體過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)體的自平衡或配重平衡對施工過程的安全性起著至關(guān)重要的作用。施工支架拆除后，轉(zhuǎn)動(dòng)體的平衡體系將出現(xiàn)下列兩種情況中的一種:轉(zhuǎn)動(dòng)體球鉸摩阻力矩小于轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩;轉(zhuǎn)動(dòng)體球鉸摩阻力矩大于轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體球鉸摩阻力矩小于轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩時(shí)，意味著支架拆除后，轉(zhuǎn)動(dòng)體部分在自身的不平衡力矩作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體球鉸摩阻力矩大于轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩時(shí)，意味著支架拆除后，轉(zhuǎn)動(dòng)體部分在自身的不平衡力矩作用下不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)體形成整體后拆架過程中的安全和轉(zhuǎn)體過程的順利進(jìn)行，及時(shí)為大橋轉(zhuǎn)體階段的指揮和決策提供依據(jù)，有必要在轉(zhuǎn)體前進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)體稱重試驗(yàn)，測試轉(zhuǎn)動(dòng)體部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及靜摩擦系數(shù)。

所以，在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，尤其是在轉(zhuǎn)體重達(dá)萬噸以上的橋梁施工中，為了確保轉(zhuǎn)體過程的安全性，及時(shí)為大橋轉(zhuǎn)體階段的指揮和決策提供依據(jù)，有必要在轉(zhuǎn)體前對轉(zhuǎn)動(dòng)體部分的不平衡力矩進(jìn)行測試。

(2)拱肋屈曲穩(wěn)定性控制

拱肋的穩(wěn)定性一向都是拱橋施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題，而當(dāng)采用轉(zhuǎn)體施工，這個(gè)問題又進(jìn)一步被強(qiáng)調(diào)。長期以來，對拱的穩(wěn)定性研究都只限于光滑的理想拱軸線(圓弧拱、拋物線拱或懸鏈線拱)的狀態(tài)，而實(shí)際上理想拱軸線在拱橋的施工過程中幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)體橋?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)自重輕，施工方便，往往采用薄壁結(jié)構(gòu)，從而使得橋梁整體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中和二期荷載施加過程中的穩(wěn)定安全問題顯得突出。

特別是對鋼箱薄壁截面拱肋，主拱在合龍前后容易發(fā)生加勁肋板及側(cè)板的局部屈曲，合龍后的二期混凝土澆筑時(shí)，由于剛澆筑的混凝土沒有任何承載力，純粹以自重荷載的形式施加在薄壁箱形拱圈上，加之轉(zhuǎn)體橋施工應(yīng)用范圍主要在高山深澗之中，無法做有效支架。這些不利因素導(dǎo)致二期混凝土加載過程中，橋梁可能發(fā)生平面外屈曲。

實(shí)際施工中，拱肋穩(wěn)定性可以通過計(jì)算和施工監(jiān)控來保證。首先，要通過有限元程序進(jìn)行施工全過程的受力分析，確保在計(jì)算上拱肋穩(wěn)定性滿足要求。然后在施工過程中進(jìn)行施工監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)變形異?；蛎黠@屈曲，則應(yīng)當(dāng)立即停止施工，采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧┍ＷC拱肋穩(wěn)定性后再進(jìn)行施工。

5 結(jié)論與展望

通過對轉(zhuǎn)體施工技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的理論總結(jié)，以及對國內(nèi)外橋梁轉(zhuǎn)體實(shí)例、現(xiàn)有技術(shù)的分析，得出以下結(jié)論:

(1)我國的橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)起步落后于國外，但是一經(jīng)采用便得到迅猛發(fā)展，至今，不管在實(shí)踐還是理論上都處于國際領(lǐng)先水平。同時(shí)，橋梁轉(zhuǎn)體施工在我國仍然具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在當(dāng)前我國大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大背景下，跨線橋急劇增多，因此對轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的研究具有重要意義。

(2)球鉸的設(shè)計(jì)與施工、轉(zhuǎn)動(dòng)體系布置、轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備及轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性控制是橋梁轉(zhuǎn)體施工中的關(guān)鍵技術(shù)，是一座橋梁安全、順利建成的保證。而實(shí)際上，這些技術(shù)在我國的理論研究并不深入，仍有較大的提升空間。雖然我國已能建大跨大噸位的轉(zhuǎn)體橋梁，但是理論指導(dǎo)不夠，如果能做到理論實(shí)踐相結(jié)合，則必將大大促進(jìn)我國轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

(3)雖然目前轉(zhuǎn)體施工大多采用鋼制球鉸，但混凝土球鉸仍具有較大的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值，可望將其適用范圍從小跨徑橋梁擴(kuò)展到較大跨徑的轉(zhuǎn)體橋梁施工。同時(shí)對球鉸的研究不僅要從材料上尋求突破，更要從計(jì)算理論上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，提高球鉸性能。

(4)目前我國轉(zhuǎn)體施工方面的理論研究落后于工程實(shí)踐，尚未形成可供工程界普遍采納的規(guī)范性文件。因此，我國今后轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的發(fā)展，必須將重點(diǎn)放在理論研究上，只有從理論上掌握轉(zhuǎn)體施工的技術(shù)要領(lǐng)，才能做到以不變應(yīng)萬變，指導(dǎo)更大噸位、更大跨度的轉(zhuǎn)體施工橋梁建設(shè)。

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