連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究

陳南寧

摘 要：本文首先介紹了橋梁轉(zhuǎn)體施工法的相關(guān)知識(shí)，然后以新建北京至張家口鐵路土木特大橋（60+100+60）m連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工為例，從轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝、稱重、配重及轉(zhuǎn)體實(shí)施幾個(gè)方面探討了連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，最后對(duì)墩頂轉(zhuǎn)體和墩底轉(zhuǎn)體進(jìn)行了分析比較，為以后連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工法的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體施工法；豎向轉(zhuǎn)體；水平轉(zhuǎn)體；墩頂轉(zhuǎn)體；墩底轉(zhuǎn)體；連續(xù)梁；體系轉(zhuǎn)換

1 前言

橋梁轉(zhuǎn)體施工法是指將橋梁結(jié)構(gòu)在非設(shè)計(jì)軸線位置制作（澆筑或拼接）成形后，通過轉(zhuǎn)體就位的一種施工方法。它可以將在障礙上空的作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面作業(yè)。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，它可分為豎向轉(zhuǎn)體施工法、水平轉(zhuǎn)體施工法（簡稱豎轉(zhuǎn)法和平轉(zhuǎn)法）以及平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法[1]。其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用最廣，可應(yīng)用于剛構(gòu)橋、斜拉橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋、連續(xù)鋼箱梁、簡支鋼桁梁和拱橋等橋型[2]。

橋梁轉(zhuǎn)體施工法最先出現(xiàn)的是豎轉(zhuǎn)法，國外始于20世紀(jì)40年代。平轉(zhuǎn)法于1976年首次在奧地利維也納的多瑙河運(yùn)河橋上應(yīng)用。我國于1977年3月在四川遂寧首次采用平轉(zhuǎn)法建成70m跨徑箱肋拱橋[1]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，橋梁轉(zhuǎn)體施工法特別是平轉(zhuǎn)法因跨越鐵路、公路、航道時(shí)可以最大限度地減少對(duì)交通運(yùn)輸?shù)母蓴_，得到了運(yùn)營管理單位的青睞，在跨越繁忙交通線路與航道的橋梁施工中逐步推廣，取得了諸多創(chuàng)新成果[2]。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁水平轉(zhuǎn)體分為墩頂轉(zhuǎn)體、墩底轉(zhuǎn)體，連續(xù)剛體轉(zhuǎn)體為墩底轉(zhuǎn)體[3]。本文以新建北京至張家口鐵路（以下簡稱京張高鐵）土木特大橋（60+100+60）m連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體施工為例，探討連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，并與墩底轉(zhuǎn)體施工分析比較。

2 工程概況

京張高鐵土木特大橋位于河北省懷來縣土木村和官廳水庫之間，橋位處地勢平坦開闊，橋址區(qū)以村莊及耕地為主，其中心里程為K105+156.210，全橋長3503.48m。上跨大秦線設(shè)計(jì)為雙線（60+100+60）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，墩號(hào)從23#至26#，位于直線上，線路縱坡2.5%，豎曲線半徑25000m，線間距5m，設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h。

（60+100+60）m連續(xù)梁與大秦線交叉角度為38o，相交處土木特大橋里程為K104+272，大秦線里程為K223+002，位于沙城東至北辛堡區(qū)間。連續(xù)梁中墩墩高均為18m，采用圓端型截面，橫向?qū)?1.2m，縱向?qū)?.0m；為布置墩頂轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，墩帽尺寸加大，橫橋向?qū)?1.2m，縱向?qū)?.8m，圓倒角半徑2.5m。連續(xù)梁為單箱單室直腹板截面，頂板寬12.6m，底板寬6.7m，底板下緣按二次拋物線變化，中支點(diǎn)梁高7.91m，中跨跨中及邊支點(diǎn)梁高4.91m。

3 總體施工流程

（60+100+60）m連續(xù)梁首先采用掛籃懸澆成形，然后墩頂轉(zhuǎn)體就位，再合龍邊跨、安裝支座，最后合龍中跨成橋。轉(zhuǎn)體長度2-2×49m，轉(zhuǎn)體角度順時(shí)針31°，轉(zhuǎn)體重量2-5630t。連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體法施工技術(shù)要求高，工序復(fù)雜，總體施工流程如圖2所示。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 墩身施工

墩身施工同陸地一般墩身，搭設(shè)盤扣腳手架作為施工平臺(tái)；采用汽車吊機(jī)進(jìn)行吊裝（主墩靠近營業(yè)線，管理單位一般限制采用塔吊）；鋼筋在鋼筋車間制作成半成品，平板車運(yùn)至現(xiàn)場安裝成形；模板采用大塊定型鋼模板，精軋螺紋鋼對(duì)拉加固；混凝土由拌和站集中供應(yīng)，罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場，汽車泵輸送入模，分層澆筑，插入式振搗器振搗密實(shí)。

下轉(zhuǎn)盤設(shè)置于墩頂（墩帽），整個(gè)墩身應(yīng)分節(jié)澆筑。施工到墩頂時(shí)應(yīng)注意安裝、定位球鉸及滑道骨架，預(yù)埋牽引反力座、臨時(shí)固結(jié)、支座墊石、防落梁擋塊等結(jié)構(gòu)的預(yù)埋筋（件）。

4.2 滑道安裝

滑道寬0.8m，環(huán)形，中心直徑5.24m，位于撐腳的下方（即下轉(zhuǎn)盤頂面）?；兰捌涔羌墁F(xiàn)場整體吊裝安裝，采用“十字線”對(duì)中法定位，高程微調(diào)可利用滑道骨架上的螺栓進(jìn)行?；拦羌馨惭b應(yīng)位置準(zhǔn)確、固定可靠?；理斆娴钠秸葢?yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無要求時(shí)，滑道3m長度內(nèi)的平整度≯±1mm，徑向?qū)ΨQ點(diǎn)高差不大于環(huán)形滑道直徑的1/5000。

4.3 轉(zhuǎn)體球鉸組成

轉(zhuǎn)體球鉸主要由下球鉸支撐骨架（以下簡稱骨架）、下球鉸、上球鉸、夾層鋼板、鋼護(hù)筒、銷軸套管、定位銷軸（以下簡稱銷軸）、滑塊等結(jié)構(gòu)組成。上球鉸下面板為凸面，通過鋼護(hù)筒與梁底轉(zhuǎn)盤連接；下球鉸上面為凹面，嵌固于骨架上，表面排布滑片嵌槽。球鉸中央設(shè)置銷軸套管，內(nèi)置銷軸，用于球鉸定位及抗剪作用。上下球鉸之間設(shè)置滑片，滑片嵌于下球鉸面板的預(yù)留槽中，并通過沉頭螺釘固定[4]。

4.4 轉(zhuǎn)體球鉸安裝

球鉸制造完畢后，需先在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，檢驗(yàn)合格后運(yùn)往工地安裝。

球鉸運(yùn)輸過程中，應(yīng)確保球鉸受力均勻，防止產(chǎn)生變形。

下球鉸安裝要求精確、牢固，應(yīng)先安裝其骨架。骨架定位采用“十字線”對(duì)中法；高程調(diào)整時(shí)，可在骨架四角各設(shè)置1個(gè)5T手動(dòng)螺旋千斤頂進(jìn)行微調(diào)。骨架安裝精度規(guī)范和設(shè)計(jì)無要求時(shí)，可參照中心位置偏差≯1mm、高程誤差（-5，0）mm控制，以便精確安裝下球鉸。

骨架安裝固定后將下球鉸吊裝于其上，通過骨架上的調(diào)平螺栓進(jìn)行定位，精確對(duì)位后鎖定。安裝精度規(guī)范和設(shè)計(jì)無要求時(shí)，下球鉸中心位置偏差≯1mm，邊緣各點(diǎn)的高程差≯1mm。

下球鉸中心的預(yù)埋銷軸套管應(yīng)提前焊接好，并將底部封堵，確保焊接嚴(yán)密、位置精確。下球鉸安裝完成后將圓柱鋼錠放入，然后插入銷軸，注意銷軸表面應(yīng)涂滿黃油，上端牢系φ5mm鋼絲繩，并從銷軸套管頂端引出，以便轉(zhuǎn)體后拔出銷軸。

下球鉸安裝完成后，將球面清理潔凈，對(duì)號(hào)入槽安裝滑塊。滑塊頂面應(yīng)位于同一球面上，球面誤差≯0.2mm。檢查合格后，在球面上各滑塊頂面及滑塊間均勻滿涂黃油四氟粉，注意不得掉進(jìn)雜物。

上球鉸安裝前，在凸球面上涂抹一層黃油四氟粉，然后將上球鉸吊起對(duì)準(zhǔn)中心銷軸輕落至下球鉸上，用拉鏈葫蘆微調(diào)上球鉸位置，使之水平并于下球鉸外圈間隙一致，安裝水平位置誤差≯1mm。去除被擠出的多余黃油四氟粉，并用寬膠帶紙將上下球鉸邊緣的縫隙密封，嚴(yán)禁泥沙或雜物進(jìn)入球鉸面。

上球鉸安裝就位后，在上球鉸腔內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土（宜在上球鉸安裝前完成），確?；炷撩軐?shí)，達(dá)到要求強(qiáng)度后，吊裝夾層鋼板、鋼護(hù)筒，對(duì)中后采用高強(qiáng)螺栓將上球鉸、夾層鋼板、鋼護(hù)筒連接牢固。

4.5 銷軸套管安裝

上、下球鉸中心設(shè)置銷軸，用于球鉸定位及抗剪作用，為確保成橋后連續(xù)梁在支座處能順利縱、橫向位移，轉(zhuǎn)體完成后需將銷軸拔出。銷軸套管是銷軸拔出的通道，下端插入鋼護(hù)筒底板孔內(nèi)，上端伸出至連續(xù)梁中橫梁過人孔。

本轉(zhuǎn)體系統(tǒng)銷軸套管外徑235mm、內(nèi)徑211mm、壁厚12mm。上球鉸、夾層鋼板、鋼護(hù)筒連接牢固后，將銷軸套管吊起插入鋼護(hù)筒底板中央預(yù)留孔內(nèi)，確保銷軸套管對(duì)中、豎直，并將銷軸套管外壁與鋼護(hù)筒底板中央預(yù)留孔的間隙封堵嚴(yán)密，防止進(jìn)漿造成銷軸抽拔困難。

銷軸套管安裝應(yīng)特別注意以下事項(xiàng)：

（1）銷軸套管下端嚴(yán)禁伸入夾層鋼板中央孔內(nèi)，以免造成后期夾層鋼板抽出困難，詳見圖5、圖6。

（2）正確安裝后，必須采取可靠措施支撐銷軸套管，防止傾斜或掉落至夾層鋼板中央孔內(nèi)。

為防止轉(zhuǎn)體后夾層鋼板抽拔困難的問題出現(xiàn)，建議從設(shè)計(jì)方面考慮優(yōu)化。比如將夾層鋼板中央預(yù)留孔直徑設(shè)計(jì)成稍小于銷軸套管外徑；或?qū)A層鋼板沿通過其中央預(yù)留孔圓心的直線分割成兩塊，后期可分別抽拔。

4.6 轉(zhuǎn)體施工注意事項(xiàng)

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防超轉(zhuǎn)限位裝置。

轉(zhuǎn)體前確保清除轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)各種障礙物。

轉(zhuǎn)體前應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、偏心及牽引力計(jì)算，牽引設(shè)備應(yīng)按計(jì)算牽引力的2倍配置。

轉(zhuǎn)體前應(yīng)進(jìn)行稱重，根據(jù)實(shí)測不平衡力矩計(jì)算出配重重量，使實(shí)際重心偏移量滿足設(shè)計(jì)偏心要求，宜為0.05m～0.15m。配重物應(yīng)重量準(zhǔn)確便于計(jì)量，并可靠固定，不得滑移或滾動(dòng)。

轉(zhuǎn)體前對(duì)全橋各部位，包括轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸、滑道、撐腳、牽引系統(tǒng)等進(jìn)行測量、檢查，無誤后進(jìn)行試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)時(shí)記錄連續(xù)千斤頂啟動(dòng)時(shí)油表讀數(shù)和均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)油表讀數(shù)；計(jì)算出靜摩擦力和動(dòng)摩擦力，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較、分析；記錄每“點(diǎn)動(dòng)”1s、2s、3s、5s時(shí)梁體轉(zhuǎn)動(dòng)角度和梁端轉(zhuǎn)動(dòng)距離。

轉(zhuǎn)體前應(yīng)綜合考慮各種因素，準(zhǔn)確實(shí)測轉(zhuǎn)體長度，并進(jìn)行演示，確保中跨及邊跨處梁端間距滿足要求，不發(fā)生碰撞。

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)控制轉(zhuǎn)速均勻，角速度不宜大于0.02rad/min，且橋體懸臂端線速度≯1.5m/min。

平轉(zhuǎn)接近設(shè)計(jì)位置1m時(shí)降低平轉(zhuǎn)速度，距設(shè)計(jì)位置0.5m時(shí)采用“點(diǎn)動(dòng)”牽引法就位[3]。

4.7 轉(zhuǎn)體后施工內(nèi)容

本連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體后，需進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換、支座安裝及合龍段施工，主要施工步驟及注意事項(xiàng)如下。

（1）臨時(shí)鎖定梁體；采用支架現(xiàn)澆方案快速施工邊跨合龍段；同時(shí)施工中墩支座墊石。

（2）卸落邊跨合龍段支架；解除梁體臨時(shí)鎖定；拆除撐腳。

（3）支座墊石混凝土強(qiáng)度滿足要求后，在中墩安裝、調(diào)試頂梁設(shè)備，將梁體頂升2～5mm；從銷軸套管內(nèi)拔出球鉸中央銷軸；拆除連接上球鉸、夾層鋼板、鋼護(hù)筒的高強(qiáng)螺栓，抽出夾層鋼板（夾層鋼板厚度為40mm），再將上球鉸及鋼護(hù)筒采用高強(qiáng)螺栓重新連接牢固，使上、下球鉸脫空，后期梁體能自由位移。

（4）將永久支座頂推就位，調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高；緩慢落梁，使梁底與支座頂面密貼時(shí)鎖定頂梁千斤頂，以鎖定梁體高程。

（5）擰緊永久支座上、下鋼板的錨固螺栓，灌注支座砂漿。支座砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后卸落千斤頂，完成體系轉(zhuǎn)換。

（6）施工中跨合龍段，全橋合龍?？赏瑫r(shí)施工防落梁擋塊，安裝防落梁。主體完成。

5 梁端間距研究

轉(zhuǎn)體前清除轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)各種障礙物，選取合適的梁端間距防止轉(zhuǎn)體過程中發(fā)生碰撞，是確保順利轉(zhuǎn)體的關(guān)鍵之一。土木特大橋（60+100+60）m連續(xù)梁24#墩、25#墩轉(zhuǎn)動(dòng)中心水平距離100m，轉(zhuǎn)動(dòng)梁體懸臂長度49m。中跨合龍段長2m，采用“鋼殼法”施工，預(yù)埋段鋼殼外露梁端長0.5m，如圖7所示。

當(dāng)24#墩、25#墩梁體完全同步轉(zhuǎn)體時(shí)，梁端理論最小間距為0.201m，如圖8所示。

實(shí)際施工中，銷軸與銷軸套筒存在間隙、溫度變化、不平衡配重導(dǎo)致梁體傾斜、施工誤差等因素都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)梁體梁端間距發(fā)生變化。應(yīng)充分考慮各種不利因素，必要時(shí)采取交錯(cuò)轉(zhuǎn)體方案，選取合適的梁端安全間距防止梁體發(fā)生碰撞。設(shè)最小安全間距為△s，可用以下公式計(jì)算：

△s≥△r+△t+△d+△e （式5-1）

其中：△r——轉(zhuǎn)動(dòng)體縱向偏移引起的梁端間距變化

△t——溫差引起的梁長變化

△d——梁體縱向傾斜引起的梁端位移

△e——施工誤差引起的梁長變化

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)體縱向偏移引起的間距變化

理論上轉(zhuǎn)動(dòng)體（上球鉸）中心應(yīng)與下球鉸中心重合，實(shí)際中由于施工誤差、較大的縱坡、不平衡荷載等因素會(huì)引起轉(zhuǎn)動(dòng)體在轉(zhuǎn)體前或轉(zhuǎn)體過程中發(fā)生縱橋向偏移。由于銷軸的定位及抗剪作用，最大偏移量為銷軸與銷軸套管的間隙值，例如本連續(xù)轉(zhuǎn)體裝置銷軸套管內(nèi)半徑r1=105.5mm，銷軸半徑r2=87.5mm，則可能的最大偏移量為（r1-r2）/2=18mm。

但本連續(xù)梁縱坡為2.5%，小于球鉸動(dòng)摩擦系數(shù)，且球鉸為“穩(wěn)定平衡”結(jié)構(gòu)（平鉸為“隨遇平衡”結(jié)構(gòu)），當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體稍微偏離平衡位置時(shí)，所受的合力或合力矩將使其返回平衡位置，故不考慮縱坡及不平衡荷載因素?！鱮取值僅考慮施工誤差，△r=5mm。

（2）溫差引起的梁長變化

溫差引起的梁長變化參照支座縱向預(yù)偏量中溫差引起的偏移量計(jì)算方法：

△t=（轉(zhuǎn)體時(shí)溫度-轉(zhuǎn)動(dòng)梁體最后一節(jié)澆筑時(shí)溫度）×α×L （式5-2）

其中：α——主梁混凝土線膨脹系數(shù)，取1×10-5/℃

L——轉(zhuǎn)動(dòng)中心至梁端長度，本連續(xù)梁為49m

為確保安全，計(jì)算△t為負(fù)值則取0。本連續(xù)梁轉(zhuǎn)體溫度低于最后澆筑溫度，△t=0。

（3）梁體縱向傾斜引起的梁端位移

上轉(zhuǎn)盤共設(shè)有4組撐腳，中心線的直徑為5.24m，每組撐腳由2個(gè)φ500×24mm鋼管組成，下設(shè)30mm厚鋼板。安裝時(shí)撐腳與滑道的間隙為30mm。轉(zhuǎn)動(dòng)梁體施工完成拆除臨時(shí)固結(jié)及砂箱后，測得撐腳與滑道的間隙平均為20mm，抄墊10mm厚MGE板后間隙為10mm。

為確保轉(zhuǎn)體過程中梁體穩(wěn)定，擬采用由球鉸及2組撐腳共同受力的“三點(diǎn)受力”穩(wěn)定體系。實(shí)現(xiàn)方法是在24#墩、25#墩轉(zhuǎn)動(dòng)梁體中跨端施加配重，當(dāng)配重引起的不平衡力矩大于球鉸球面摩擦力矩時(shí)，梁體將向中跨端傾斜直至撐腳支承于抄墊的MGE板上，此時(shí)2組受力撐腳底板間隙為0。轉(zhuǎn)動(dòng)梁體向中跨方向縱向傾斜，將引起中跨端梁端間距減小。

如圖9所示，將轉(zhuǎn)動(dòng)體看作剛體，球鉸球心為O、球面半徑為r，梁懸臂段長度為L，梁面至球心O高度為h；2組受力撐腳連線中點(diǎn)至球心距離為|OA|，設(shè)|OA|=R，R水平分量為d。

需要計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)體繞球心O轉(zhuǎn)動(dòng)、當(dāng)A點(diǎn)沉降△A（即撐腳鋼板底面與MGE板的間隙值，10mm）時(shí)，梁端D的水平位移△Dx。由于△A相對(duì)R很小，由幾何關(guān)系可得：

△d=2×△Dx=2×（h/d）·△A （式5-3）

代入數(shù)據(jù)，本連續(xù)梁r=3.645，h=6.175，d=1.977，計(jì)算得△d=62mm。

（4）施工誤差引起的梁長變化

施工誤差主要有放樣誤差、模板安裝誤差等，可根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)取值。

本連續(xù)梁△e=30mm。

（5）允許安全間距的選取

綜上討論，梁端最小安全間距△s≥△r+△t+△d+△e=5+0+62+30=97mm。

考慮300mm的安全儲(chǔ)備，則允許安全間距[△s]=97+300=397mm，取[△s]=400mm，大于同步轉(zhuǎn)體時(shí)梁端理論最小間距201mm?？紤]本連續(xù)梁轉(zhuǎn)體角度小為31°、要點(diǎn)時(shí)間較為充裕為90min，可采用交錯(cuò)轉(zhuǎn)體方案。

允許安全間距[△s]的選取應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、施工情況及“要點(diǎn)”時(shí)間長短等合理選取，且應(yīng)考慮一定的安全儲(chǔ)備。

采用交錯(cuò)轉(zhuǎn)體方案時(shí)，允許安全間距[△s]越小則轉(zhuǎn)體所需時(shí)間越少，[△s]越大則轉(zhuǎn)體所需時(shí)間越多，應(yīng)綜合考慮在合適的范圍以內(nèi)。[△s]不宜過小，若小于同步轉(zhuǎn)體梁端理論計(jì)算最小間距值，如圖10所示，則不必采用交錯(cuò)轉(zhuǎn)體。[△s]不宜過大，以一側(cè)轉(zhuǎn)體到位、另一側(cè)梁的角點(diǎn)剛好在設(shè)計(jì)橋梁中心線時(shí)梁端間距為宜，如圖11所示；[△s]大于此值時(shí)意義不大，反而延長了轉(zhuǎn)體時(shí)間。故本連續(xù)梁選取的梁端允許安全間距[△s]=0.4m，在0.2m～0.6m的合理范圍內(nèi)。

6 交錯(cuò)轉(zhuǎn)體實(shí)施

在確定采用交錯(cuò)轉(zhuǎn)體方案，且選取了合適的允許安全間距[△s]后，如何既確保梁端間距不小于[△s]、又不浪費(fèi)時(shí)間，盡快在“要點(diǎn)”時(shí)間內(nèi)順利完成轉(zhuǎn)體，是需要認(rèn)真研究的問題。下面以本連續(xù)梁轉(zhuǎn)體為例討論：

假設(shè)轉(zhuǎn)體時(shí)24#墩、25#墩轉(zhuǎn)動(dòng)體角速度ω相等且保持不變，ω=0.0175rad/min；忽略轉(zhuǎn)體啟動(dòng)加速和停止減速的影響。

（1）前期同步轉(zhuǎn)體角度的確定

見圖12，設(shè)24#、25#墩轉(zhuǎn)動(dòng)中心為O1、O2，分別以O(shè)1、O2為圓心，轉(zhuǎn)動(dòng)中心到梁端角點(diǎn)的距離（即|O1A|、|O2D|）為半徑作圓O1、圓O2，與直線O1O2分別交于點(diǎn)P1、P2；過線段P1P2中點(diǎn)M作中垂線并左右各偏移[△s]/2=0.2m，分別與圓O1、圓O2交于G、H、I、J點(diǎn)。則∠AO1G、∠DO2I為前期可同步轉(zhuǎn)體角度，本連續(xù)梁為20.1°。

（2）交錯(cuò)轉(zhuǎn)體步驟

①轉(zhuǎn)體開始時(shí)，24#墩、25#墩梁體同時(shí)啟動(dòng)，并以相同的角速度同步轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)體前初始平面位置如圖13所示。

②當(dāng)轉(zhuǎn)體角度等于計(jì)算的前期同步轉(zhuǎn)體角度時(shí)，24#墩梁體暫停，25#墩繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)24#、25#墩梁體均轉(zhuǎn)動(dòng)了20.1°，如圖14所示。

③當(dāng)25#墩梁端角點(diǎn)與24#墩梁端角點(diǎn)相對(duì)時(shí)，梁端間距最小為[△s]=0.4m，如圖15所示。此時(shí)啟動(dòng)24#墩梁體，25#墩梁體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直至設(shè)計(jì)軸線位置。

④25#墩梁體轉(zhuǎn)體到位，停止；24#墩梁體剩余約7.2°，此時(shí)梁端角點(diǎn)距25#墩梁端間距為0.601m，如圖16所示。

注意，當(dāng)一側(cè)梁體轉(zhuǎn)動(dòng)到位瞬間，另一側(cè)梁體梁端角點(diǎn)可能位于橋梁中心線下方、可能正好位于橋梁中心線、也可能位于橋梁中心線上方，共有三種情況，本連續(xù)梁為第三種情況。其中角點(diǎn)正好位于橋梁中心線的情況，在此瞬間角點(diǎn)與先轉(zhuǎn)動(dòng)到位的梁體梁端間距最小，為選取允許安全間距[△s]的最大值。本連續(xù)梁為0.601m。

⑤24#墩梁體轉(zhuǎn)動(dòng)到位，轉(zhuǎn)體結(jié)束。此時(shí)兩梁端間距為1m，如圖17所示。

通過交錯(cuò)轉(zhuǎn)體步驟演示可以看出，轉(zhuǎn)動(dòng)總時(shí)間為25#墩梁體轉(zhuǎn)動(dòng)31°的時(shí)間加上24#墩暫停等待的時(shí)間。25#墩梁體轉(zhuǎn)動(dòng)剩余10.9°時(shí)24#墩梁體開始暫停，25#墩梁體轉(zhuǎn)動(dòng)剩余3.6°時(shí)24#墩梁體又開始繼續(xù)轉(zhuǎn)體，則24#墩梁體等待了7.3°（=10.9°-3.6°，與圖16中24#墩梁體轉(zhuǎn)動(dòng)剩余角度7.2°不一致的原因是小數(shù)升舍誤差造成）。與同步轉(zhuǎn)體31°相比需多花轉(zhuǎn)動(dòng)7.3°的時(shí)間，且允許安全間距[△s]選取越大，轉(zhuǎn)體所需時(shí)間越多。

7 墩頂轉(zhuǎn)體與墩底轉(zhuǎn)體比較

現(xiàn)結(jié)合前述內(nèi)容，對(duì)墩頂轉(zhuǎn)體和墩底轉(zhuǎn)體進(jìn)行對(duì)比分析。

墩底轉(zhuǎn)體法中，轉(zhuǎn)體裝置設(shè)置于墩底，避免了高處作業(yè)，操作方便；它適用于連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)。此法有以下主要缺點(diǎn)：

（1）因布置上球鉸、撐腳、牽引索等裝置需要，上轉(zhuǎn)盤尺寸較大，外露于地面影響美觀，故一般設(shè)置于地面以下，則轉(zhuǎn)體完成前承臺(tái)基坑無法覆蓋，需長時(shí)間暴露，必須做好防水淹措施和基坑臨邊防護(hù)設(shè)施。

（2）墩身和梁體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，增大了轉(zhuǎn)體重量，則需加大球鉸尺寸和轉(zhuǎn)體牽引力。就目前球鉸和連續(xù)千斤頂制造技術(shù)，影響不大。

（3）由式5-3可得，撐腳下沉引起梁端水平向位移與高度h成正比，采用墩底轉(zhuǎn)體，特別是高墩時(shí)，撐腳下沉引起的梁端水平向位移較大，需慎重考慮撐腳間隙確保安全。由幾何關(guān)系還可算得：

△Dy=△A·L/d （式7-1）

可見只要梁長、受力撐腳連線中心與球心半徑一致，撐腳下沉引起梁端豎向位移在墩頂轉(zhuǎn)體和墩底轉(zhuǎn)體中是一致的，轉(zhuǎn)體后在滑道上安裝千斤頂調(diào)整梁端高程的效果也是一致的。

（4）墩底轉(zhuǎn)體完成后，需封固轉(zhuǎn)盤。上轉(zhuǎn)盤底面和下轉(zhuǎn)盤頂面預(yù)留了大量鋼筋，影響轉(zhuǎn)體實(shí)施；轉(zhuǎn)體完成后上、下轉(zhuǎn)盤預(yù)留鋼筋連接不順直，焊接質(zhì)量無法保證，且封固混凝土澆筑難以確保密實(shí)，存在隱患。這應(yīng)該是墩底轉(zhuǎn)體最大的技術(shù)難題。

連續(xù)梁轉(zhuǎn)體為克服這些問題，墩頂轉(zhuǎn)體應(yīng)運(yùn)而生。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以減輕轉(zhuǎn)體重量，無需封固轉(zhuǎn)盤。但也存在一些缺點(diǎn)：

（1）轉(zhuǎn)體裝置設(shè)置于墩頂，高空作業(yè)操作不便；需搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，采取防風(fēng)、防高空墜落措施。

（2）不適用于連續(xù)剛構(gòu)轉(zhuǎn)體，因?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)采用墩頂轉(zhuǎn)體時(shí)仍需封固轉(zhuǎn)盤，那么墩頂轉(zhuǎn)體最大的優(yōu)勢無法發(fā)揮。

（3）連續(xù)梁采用墩頂轉(zhuǎn)體到位后，需進(jìn)行頂梁、抽拔夾層鋼板和銷軸、頂推安裝支座、落梁等施工，工序復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)高。特別是支座安裝施工難度大：

①支座上螺桿需提前預(yù)埋，安裝精度要求高，且轉(zhuǎn)體后位置偏差不可預(yù)知，故支座下螺桿預(yù)留孔直徑需加大。

②由于施工誤差、轉(zhuǎn)體后梁體輕微傾斜等原因，支座頂推到位后，上鋼板難以與梁底面完全密貼，導(dǎo)致支座可能偏心受力。

③支座墊石頂面與上轉(zhuǎn)盤底面間距小，支座安裝、糾偏及高強(qiáng)度砂漿灌注操作不便。

墩頂轉(zhuǎn)體的這些不足，對(duì)施工方提出了很高的要求，必須采取有效措施，做好各項(xiàng)充分準(zhǔn)備，現(xiàn)場嚴(yán)格管控，方可確保施工質(zhì)量安全。

8 結(jié)語

橋梁水平轉(zhuǎn)體施工法以其獨(dú)特的顯著的優(yōu)勢，得到越來越多的應(yīng)用，但相關(guān)的施工規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)滯后，還有許多技術(shù)難題需要研究和解決。本文結(jié)合實(shí)際案例對(duì)連續(xù)梁墩頂轉(zhuǎn)體施工進(jìn)行了總結(jié)，希望能對(duì)我國橋梁轉(zhuǎn)體法施工研究和進(jìn)步提供參考。

限于筆者水平有限，難免有不足或錯(cuò)誤，敬請(qǐng)讀者斧正。

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