《转体施工法》

《转体施工法2010年9月30日》《转体施工法》简介：

第五节 转体施工法桥梁转体施工是本世缆40年代以后发展起来的一种架桥工艺。它是在河流的两岸或适当的位置.利用地形成使用简便的支架先将半桥预制

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第五节 转体施工法

桥梁转体施工是本世缆40年代以后发展起来的一种架桥工艺。它是在河流的两岸或适当的位置.利用地形成使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。转体施工一般适用于单孔或三孔的桥梁。

转体的方法可以采用平面转体、竖向转体或平竖结合转体.目前已应用在拱桥、梁桥、斜拉桥、斜腿刚架桥等不同桥型上部结构的施工中。用转体施工法建造大跨径桥，可不搭设费用昂贵的支架，减少安装架设工序，把复杂的、技术性强的高空作业和水上作业变为岸边的陆上作业，不但施工安全、质量可取，而且在通航河道或车辆频繁的跨线立交桥的施工中可不干扰交通、不间断通航、减少对环境的损害、减少施工费用和机具设备，是具有良好的技术经济效益和我国研究转体施工始于1975年。1977年四川省公路部门首创拱桥使用四氟板平面转体施工，建成了净跨70m的箱形肋拱桥，转体重力12000kN。1979年四川阿坝地区第一次用砼球面铰和钢滚轮的转体装置建成了曾达独塔斜拉桥。1985年在山东和江西用转体法建造了立交桥和跨越铁路的立交桥，拓宽了转体施工的使用范围。1989年四川省建成跨度达200m的钢筋砼箱形拱桥，采用天平衡重水平转体，并采用双箱对称同步转体施工，给转体施工的发展作出重要贡献。近年由于钢管砼拱桥

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在国内快速发展，为钢管砼拱桥转体法施工创造了有利条件。1994年建成的浙江省新安江大桥，采用竖向转体施工。1996年建成的三座对外公路上三座钢管砼拱桥，莲花大桥采用竖向转体施工，黄柏河大桥和下牢溪大桥均采用水平转体施工。1997年建成的江西省索都大桥，采用竖向转体施工。广东省南海市的雅瑶立交桥和谢叠大桥均为了T型刚构，采用水平转体施工。在表10—1中列出我国部分转体施工的桥梁。

平面转体可分为有平衡重转体和无平衡重转体。有平衡重转体一般以桥台背墙作为平衡重，并作为桥体上部结构转体用拉杆的锚碇反力墙，用以稳定转动体系和调整重心位置。为此，平衡重部分不仅在桥体转动时作为平衡重量，而且也要承受桥梁转体重量的锚固力。无平衡重转体不需要有一个作为平衡重的结构、而是以两岸山体岩土锚洞作为锚碇来锚固半跨桥梁悬臂状态时产生的拉力，并在立柱上端做转轴，下端设转盘，通过转动体系进行平面转体。

二、拱桥竖向转体施工

当桥位处无水或水很少时，可以将拱肋在桥位进行拼装成半跨，然后用扒杆起吊安装。当桥位处水较深时，可以在桥位附近进行拼装成半跨，浮运至桥轴线位置，再用扒杆起吊安装。三峡莲沱大桥属基本无水安装，浙江新安江大桥和江西索都大桥均采用船舷浮运至拱轴线位置起吊安装。以下介绍莲花大桥竖向转体的施工方法。

莲花大桥全长341.9m，桥面宽18.5m，主桥跨径为48.3m＋114m＋48.3m的三跨钢管砼系杆拱桥。中跨为中承式无铰拱，两边跨为上承式一端固定另一端铰支拱。拱肋断面为哑铃形，由直径为1—2m的上、下钢管和腹板构成，拱肋高为3m。两拱肋之间设有钢管砼横斜撑联系。半跨拱肋的拼装就在桥轴线位置立架安装。

(一)钢管拱肋竖转扒杆吊装的计算

钢管拱肋竖转扒杆吊装的工作内容为，将中拱分成两个半拱在地面胎架上焊接完成，经过对焊接质量、

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几何尺寸、拱轴线形等验收合格后，由竖在两个主墩顶部的两副扒杆分别将其拉起，在空中对接合拢，如图10—41所示。

由于两边拱处地形较高，故边拱拱肋直接由吊车在胎架上就位拼装。扒杆吊装系统设计的主要工作为；起吊及平衡系统的计算；扒杆的计算；扒杆背索及主地锚的计算；设置拱脚旋转装置等。以下分别给予介绍。

1.起吊过程中扒杆系统最大受力计算

扒杆吊装系统的计算，以起吊三斗坪侧半拱为例，计算简图如图10—42所示。

图中轨为半拱拱肋和横熙撑及附件等重力，共2522kN，G2为平衡梁重力53kN。考虑到施工荷载以及起吊过程中的冲击荷载，起吊荷载为2880kN。由图10—42所示，可计算出各部钢丝绳的受力：吊索受力P1＝3122kN；起重索受力P2=3455kN；扒杆背索受力P3=2919kN。经计算知，由起始位置计算出的上述各力均为最大值。

2.起吊及平衡系统的计算

起吊系统包括：卷扬机、起重索组等；平衡系统包括：平衡梁、吊索等。

(1)起吊系统的计算

根据起重索受力P2的值，起吊系统选用2对2000kN的滑轮组，起重索选用Ф39mm的钢丝绳，采用双联穿法，通过平衡梁上的导向滑轮将两对滑轮组串联起来。每对滑轮组绕8圈钢丝绳，共有34道钢丝绳受力。经计算得到2个跑头的拉力均为T＝142kN.故选用2台200kN的卷扬机。起重索的安全系数为K＝5.55。

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(2)平衡系统的计算

平衡梁采用36mm厚为16Mm钢板焊接而成，上下端的吊耳通过轴销分别与起重索和吊索的滑轮相连。经计算，平衡梁具有足够的强度，并具有较大的刚度，在起吊过程中起到一个刚性扁担的作用。根据P1的值，吊索选用Ф56mm钢丝绳，每边走6道，两边等长且在起吊过程中保持定长。吊索与拱轴线之间的水平夹角为14。

G经计算吊索的安全系数为K＝6.12。

3.扒杆的计算

扒杆的结构如图10—42所示，两根立柱采用钢板卷制的钢管，钢管直径为4800mm，顶部横梁为钢板箱梁。扒杆的计算高度为35m，顶部立柱中距2.7m，底部为16.8m。扒杆底部为一块1400mm×1200mm×36mm的钢板，并与立柱焊连。扒杆面内设有横向和剪力撑，面外设有槽钢，以加强其刚度。扒杆属于偏心受压构件，因此按偏心受压进行整体稳定性检算。由于扒杆底脚板是放置于墩顶的，且脚板下铺设5cm厚的木板，在起吊拱肋时允许其有微小转动，故按铰支考虑，

4.扒杆背索及主地锚的计算

已知背索所承受的最大总处力为2919kN，每副扒杆有四副背索，每副背索承受730kN的拉力。考虑到起吊过程中四副背索可能张力不均匀，取0.85的不均匀折减系数，故每副背索按的860kN受力计算。每副背索分为上下两段，上段用Ф56mm的钢丝绳走2道，下段用一对1000kN的滑轮组，以便调整背索的受力。钢丝绳采用Ф26mm，走12道。主地锚按3100kN承载能力计算，采用L型卧式钢筋砼地锚，长15m，高2.8m，底板宽4.5m，厚55cm，背墙厚35cm。地锚的抗滑、抗倾覆、抗拔安全系数均大于2。

5.拱脚旋转装置

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拱肋在竖转吊装过程中，拱肋需绕拱脚旋转。旋转装置采用厚度为36mm的钢板在工厂进行配对冲压而成，这样使两个弧形钢板较密贴。在两弧形钢板之间涂上黄油，以减小摩阻力。拱脚旋转装置如图10—43所示。

(二)钢管拱肋坚特吊装

1.竖转吊装的工作顺序

安装拱肋胎架.安装拱脚旋转装置，安装地锚，安装扒杆及背索，拼装钢管拱肋，安装起吊及平衡系统，起用三斗坪侧半拱，起吊宜昌侧半拱，拱肋合拢，拱肋标高调整，焊接合拢接头，拆除扒杆，封固拱脚。

2.扒杆安装

为了便于安装，扒杆分段接长，立柱钢管以9m左右为一节，两节之间用法兰连接。安装时先在地面将两根立柱拼装好，用吊车将其底部用于墩顶扒杆底座上，井用临时轴销锁定，待另一端安装完扒杆顶部横梁后，由吊车拾起扒杆头至一定高度，再改用扒杆背索的卷扬机收紧钢丝绳将扒杆竖起。

3.拱肋吊装

起吊采用两台200kN同步慢速卷扬机，待拱肋脱离胎架10cm左右，停机检查各部运转是否正常，并根据对扒杆的受力与变形，钢丝绳的行走，卷扬机的电流变化等情况的现谢结果，判断能否正常起吊。当一切正常时，即进行拱肋竖向转体吊装。拱肋吊装完成后，进行拱肋轴线调整和踌中拱肋接头的焊接。

有平衡重转体施工的特点是转体重量大，施工的关键是转体。要把效百吨重的转动体系顺利、稳要地转到设计位置，主要依靠以下两项措施实现：正确的转体设计；制作灵活可靠的转体装置.井布设牵引驱动系统。

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目前国内使用的转体装置有两种，都是通过转体实践考验，行之有效的。第一种是以四氟乙烯作为滑板的环道平面承重转体；第二种是以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转体，见图10—44。

第一种转体装置是利用了四氟材料摩擦系数特别小的物理特性，使转体成为可能。根据试验资料，四氟板之间的静摩擦系数为0.035一0.055，动摩擦系数为0.025一0.032，四氟板与不锈钢板或镀铬钢板之间的摩擦系数比四氟板间的摩擦系数要小，一般静摩擦系数为0.032一0.051，动摩擦系数为0.021一0.032，而且随着正压力的增大而诚小。

第二种转体装置是用砼球面铰作为轴心承受转动体系重力，四周设保险滚轮.转体设计时要求转动体系的重心落在轴心上。

这种装置一方面由于铰顶面涂了二硫化钼润滑剂，减小了牵引阻力(根据几座桥实测，动摩擦系数约为0.06)，另一方面由于牵引转盘直径比球铰的直径大许多倍，而且又用了牵引增力滑轮组，因而转体也是十分方便可取的。四川曾达斜拉桥、湖南洞口石背桥等都是用这种转动装置实现转体的。

从我国40余座桥梁转体施工的实践证明；桥梁转体施工不但理论上是可行的，而且实际施工中也是容易实现的。

(一)转动体系的构造

从图10—44中可知，转动体系主要由底盘、上盘、背墙、桥体上部构造、拉杆(或拉索)组成。

底盘和上盘都是桥台基础的一部分，底盘和上盘之间设有能使其相互间灵活转动的转体装置。

背墙一般就是桥台的前墙，它不但是转动体系的平衡重，而且还是转体阶段桥体上部拉杆的锚碇反力墙。拉杆一般就是拱桥的上弦杆(桁架拱、刚架拱)，或是临时设置的体外拉杆钢筋(或扣索钢丝绳)。

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转动体系最关键的部位是转体装置桥台的下部。

1.聚四氟乙烯滑板环道

这是一种平面承重转体装置，它由设在底盘和上转盘间的轴心和环形滑道组成，具体构造见图10—45。图中a)为环形滑道构造；b)为轴心构造，其间由扇形板联结。

(1)环形滑道

这是一个以轴心为圆心，直径7—8m的圆环形砼滑道，宽0.5m，上、下滑道高度约0.5m。下环道砼表面要既平整又组糙，以利铺放80mm宽的环形四氟板。上环道底面嵌设宽100n1m的镀铬钢板。转独和环通上灵活转动的上转盘。

这种装置平稳、可靠，承受转体重量大，转动体系的重心与下转盘轴心可以允许有量的偏心值。

(2)转盘轴心

由砼轴座、钢轴心和轴帽等组成。轴座是一个直径1tom左右的25号钢筋砼矮墩，它不但对固定钢轴心起着定位作用，而且支承上转盘部分重量。合金钢轴心直径0.1m，长0.8m，下端0.6m固定在砼轴座内，上端露出0.2m车光镀铬，外套10mm厚的聚四氟乙烯管，然后在轴座顶面铺四氟板，在四氟板上放置直径为0.6m的不锈钢板，再套上外钢套。钢套顶端封固，下端与钢板焊牢，浇筑砼轴帽，凝固脱模后轴帽即可绕钢轴心旋转自如。

2.球面铰辅以轨道板和钢滚轮

这是一种以铰为轴心承重的转动装置。它的特点是整个转动体系的重心必须落在轴心铰上，球面铰既起

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定位作用，又承受全部转体重力，钢滚轮只起稳定保险作用。

球面铰可以分为半球形钢筋砼铰、球面形钢筋砼铰、球面形钢铰径较大，故能承受较大的转体重力。

各种球面铰和钢滚轮、轨道板的构造见图10—46，

(二)转体拱桥的施工

有平衡重平面转体拱桥的主要施工程序如下：

①制作底盘；

②制作上转盘；

②试转上转盘到预制轴线位置

④浇筑背墙；

⑤浇筑主拱圈上部结构，

⑥张拉拉杆，使上部结构脱离支架.并且和上转盘、背墙形成一个转动体系，通过配重基本把重心调到磨心处；

⑦牵引转动体系，使半拱平面转动合拢；

⑧封上下盘，夯填桥台背土，封拱顶，松拉杆，实现体系转换。

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1.制作底盘(以钢球面铰为例)

底盘设有轴心(磨心)和环形轨道板，轴心起定位和承重作用。磨心顶面上的球面形钢铰及上盖要加工和纫，使接触面达70％以上。钢铰与钢管焊接时，焊缝要支错间断并辅以降温，防止变形。轴心定位要反复横对，轨道板要求高差±1mm。注意板底与砼接触密实.不能有空隙。

2.制作上转盘

在轨道板上按设计位置放好承重滚轮，滚轮下面垫有2—3mm厚的小薄铁片上盘一旦转动后即可取出，这样便可在滚轮与轨道板间形成一个2—3mm的间隙。这个间隙是保证转动体系的重力压在磨心上而不压在滚轮上的一个重要措施。它还可用来判断滚轮与轨道板接触松紧程度，调整重心。

滚轮通过小木盒保护定位后，可用砂模或木模作底模.在波轮支架顶板面涂以黄油，在钢球铰上涂以二硫化钼作润滑剂，盖好上铰盖并焊上钢筋.绑扎上盘钢筋，预留封盘砼的孔洞，即可浇上盘砼。

3.布置牵引系统的锚锭及滑轮，试转上盘要求主牵引索基本在一个平面内。上转盘砼强度达到设计要求后，在上转盘前方或后方配临时平衡重，把上盘重心调到轴心处，最后牵引上转盘到预制拼装上部构造的轴线位置。

这是一次试转，一方面它可检查、试验整个转动牵引系统，另一方面也是正式开始预制拼装上部结构前的一道工序。为了使牵引系统能够供正式转体时使用，布置转向轮1、2时应使其连线通过轴心且与轴心距离相等，这样求得正式转体时牵引力也是一对平行力偶。此问题在施工设计中还要作进一步介绍。

4.浇筑背墙

上转盘试转到上部构造预制轴线位置后即可准备浇筑背墙。背墙往往是一个重量很大的实体，为了使新

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浇筑背墙与原来的上转盘形成一个整体，必须有一个坚固的背墙模板支架。为了保证墙上部截面的抗剪强度(主要指台帽处背墙的模截面)，应尽量避免在此处留施工缝。如定要留，也应使所留斜面往外倾斜。也可另用竖向预应力来确保该截面的抗剪安全。

5.浇筑主拱圈上部结构

可利用两岸地形作支架土模，也可采用扣件式钢管作为满堂支架，以求节约木材。扣件式钢管能方便地形成所需要的拱底弧形，不必截断钢管，可以重复周转使用。为防止砼收缩和支架不均匀沉降产生的裂缝，浇半跨主拱圈时应按规范留施工缝。

主拱圈也可采用简易支架，用预制构件组装的方法形成。

6.张拉脱架

当主拱圈砼达到设计强度后，即可进行安装拉杆钢筋，张拉脱架等工序。为了确保拉杆的安全可靠，要求每根拉杆钢筋都进行超荷载50％试拉。正式张拉前应先张拉背墙的竖向预应力筋，再张拉拉杆。在实际操作中，应反复张拉2—3次.使各根钢筋受力均匀。为了防至横向失稳，要求两台千斤顶的张拉合力应在拱桥轴线位置，不得有偏心。

通过张拉，要求把支承在支架、滚轮、支墩上的上部结构与上转盘、背墙全部联结成一个转动体系，最后脱离其支承，形成一个悬空的平衡体系支承的轴心铰上。这是一个十分重要的工序，它将检验转体阶段的设计和施工质量。

当拱圈全部脱离支架悬空后，上转盘背墙下的支承钢木楔也陆续松脱、根据楔子与滚轮的松紧程度加片石调整重心，或以千斤顶辅助拆除全部支承楔子，让转动铰系悬空静置一天，观测各部变形有无异常，并检查牵引体系等均确认无误后，即可开始转体。

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7.转体合拢

将第一次试转时的牵引绳按相反的力向重新穿索、收紧，即可开始正式转体。为便其平稳转体，控制角速度为0.50／min。当快合拢时，为防止转体超过轴线位置，采用简易的反向收紧绳索系统，用手拉葫芦拉紧后慢慢放松，并在滚轮前微量松动木楔的方法徐徐就位。

轴线对中以后，接着进行拱顶标高调整，在上下转盘之间用千斤顶能很方便地实现拱顶升降，只是应把前后方向的滚轮先拆除，并在上下转盘四周用砼预制块楔紧、楔稳。以保证轴http://www.chddh.cn/wenzi/线位置不再变化。拱顶最后的合拢标高应该考虑桥面荷载以及砼收缩、徐变等因素产生的挠度留够预留拱度。

轴线与标高调整符合要求后，即可先将拱顶钢筋用邦条焊接，以增加稳定性。

8.封上下盘、封拱顶、松拉杆

封盘砼的坍落度宜选用17—20cm，且各边应宽出20cm，要求灌注的砼应从四周溢流，上下盘间密实。封盘后接着浇筑桥台后座，当后座达到设计要求强度后即可选择夜间气温较低时浇封拱顶接头砼，待其达到设计要求后，拆除拉杆，实现桥梁体系的转化，完成主拱圈的施上。主拱圈完成后，即是常规的拱上建筑施工和桥面铺装，不再赘述。

(三)桥梁转体施工的设计

有平衡重转体施工的设计包括转动体系各部杆件的计算拢后体系转换的计算等。

1.转动体系各部杆件的计算

要明确整个转动体系是通过上转盘支承在下底盘轴心铰上的一个包括桥体上部结构、平衡背墙、拉杆组

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成的完整结构。同时要明确在转体施工过程中，各部件的受力状态和计算图式。

(1)转体阶段结构强度验算

转体阶段结构验算的目的是保证在转动时，转动体系各杆件的强度、刚度和稳定性。在施工过程中选取虽不利内力状态下验算其截面强度。

现以刚架拱桥为例，转体阶段的设计荷载包括拱片、横系梁、背墙、上盘、上弦杆、拉杆以及铺设在上弦杆上面的操作脚手架的自重力和拱顶合拢浇筑接头砼时的施工荷载(取10kN集中力计)。另外还应考虑转体时可能受到的冲击力。刚架拱的转动体系构造和转体阶段计算简图见图10—47所示。

计算结果表明：主拱圈内力转体阶段不起控制作用。转体阶段主拱空腹部分20m长的拱肋截面上、下缘均末出现拉应力。主拱截面由使用阶段控制。同时还表明；拉杆刚度的取值大小仅影响拱顶挠度，对杆件内力影响甚微。

为了便于控制脱架时的拱顶挠度，在上弦杆的两侧设置了专为转体阶段使用的体外拉杆钢筋(半拱I6根P28)，转体前通过张拉拉杆到设计拉力来脱架形成转动体系。这样做虽然增加了一些施工用钢，但结构各阶段受力明确，拱顶变位容易控制.且这些钢筋转体合拢后还可回收。拉杆的拉力1590kN，即相当于半拱的推力。考虑到拉杆在转体过程中属关键部位，计算时可不考虑施工临时状态，安全储备适当放大一些。张拉过程中在拱顶产生的轴向力大约80％经由主拱腿，20％经由次拱腿传给拱座上弦杆，边腹孔段仅有自重力弯矩，没有轴向力。

为了确保张拉过程中与使用阶段拱片平面外的稳定，在两拱片之间每隔3—4m设一道横系梁，并在主拱腿裸肋中段增设水平剪力撑。

拉杆钢筋在距拱顶2.5m处通过锚板将拉力传给主拱。锚板是两段长0.6m，加宽到0.4m的矩形截面拱

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肋。应验算拉杆端部垫板下的局部承压与抗裂性。由于拉杆是交错锚定在两块锚板上，计算结果甚为安全。

当采用图10—44所示的转动体系时，转体阶段的最不利内力的计算图式见图10—48所示，可以采用电算计算内力。计算结果表明：调整肋上支点27、28节点及台顶30点的标高以及钢索的不同扣点位置，会获得不同的拱肋截面内力及钢索拉力(见表10—2)。为此，可调整各有关节点的标高，选取最佳的施工内力状态。

(2)转体阶段桥合计算

根据拉杆拉力及圬工重力计算背墙、上转盘的A—A、B—B、c—c、D—D截面的内力和强度。

墩或台身的受力状态受拉杆或扣索内力影响很大，若墩或台身截面出现拉应力，可配置部分钢筋验算，也可在墩、台层部加一定数量的临时竖向预应力钢束调节。

(3)上转盘应力验算

上转盘是搁置在圆形环道及轴心上或仅支承在球铰上承受了背墙和桥体的巨大重量，受力较复杂，应有足够的截面厚度。内力可按空间受力计算，纵横向配筋。在立面上，上转盘的尾端悬臂较长，在纵向配筋计算中，试转阶段应以尾端与环道接触处的截面控制设计；在砌平衡墙、预制半跨桥梁构件、提扣转体和转动阶段.由于尾端可能设置临时支撑或用尾扣拉力代替支撑.则应改变计算图式验算配筋，并应同时满足各种状态的受力要求。

2.转动工艺设计

转动工艺设计包括：转动体系重心计算、转动装置的计算和转动牵引的计算。

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(1)转动体系重心计算

球面铰轴心承重转体的基本构思是整个转动体系的重心应在底盘轴心铰上，四周环道上的钢滚轮只是在转动过程中起平衡保险作用。如果重心调配得好，滚轮理论上是不受力的。由于重心在轴心铰上，且铰的直径比牵引转盘的直径小得多，故很容易实现转动。转动体系的重心按力矩平衡原理求得，如下式：

(2)转体装置的计算

道上四氟板的压应力，控制不应超过容许值。四氟板受力过大，在转动时将会发生蠕动变形，增加转体困难。

轴心球铰承受转体装置，主要是计算其底盘铰的局部压应力，此时一般不考虑铰内构造钢筋的作用，计算方法可参照球面接触应力计算公式计算最大接触应力。

滚轮在理论上是不受力，但实际上施工可能有偏心，则滚轮实际可能受力，根据经验按每个轮承受转体重力的5％来验算支架、轮轴、轮片的强度。转体合拢后，滚轮可拆除回收。

(3)转体牵引设计

牵引系统的布置及受力分析见图10-49所示。通过闭合的牵引主索由滑轮组牵引，在上转盘产生一对牵引力偶克服阻力偶而便桥体转动。布置转向滑轮时注意使一对牵引力互相平行。

计算中假定有两个滚轮着地，每个轮受5％的转体重力，则牵引转动力偶：

转体牵引力应分为启动力和牵引力，分别用静摩擦系数和动摩擦系数计算。但是一般启动力可通过临时用千斤顶在上转盘转角处起顶协助启动，则一般仅计算牵引力。

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根据计算出的牵引力来设计地锚、钢丝绳、动滑轮及卷扬机。

3.转动合拢后，体系转换的计算

当上下转盘间的封盘砼及拱顶接头的封拱砼达到设计要求强度，且桥台后座也浇筑到设计高度，拱的报力能够可靠传递时，即可卸去拉杆，实现桥梁体系转换，成为一个刚架拱片。此时的计算图式是把前述转体阶段计算图式(图10—47b)去掉拉杆，看作为全跨对称结构的一半。松掉拉杆，实际上相当于在锚板19节点作用一个向拱顶方向的水平力。计算结果表明：去掉拉杆仅在锚板前面增加了轴向力，而其余截面内力变化甚小。

以后的计算是在主拱上安装桥面、人行道、栏杆等二期恒载，其计算方法是在拱上加载，不再赘述。

四、无平衡重的平面转体施工

采用有平衡重转体施工修建拱桥，转动体系中的平衡重一般选用桥台背墙，但随着桥梁跨径的增大，需要的平衡重量急剧增加，不但桥台不需如此巨大圬工，而且转体重量太大也增加了转体困难。例如曾按平衡转体设计一座踌径144m拱桥，转体重量达7000多吨。

无平衡重转体施工是把有平衡重转体施工中的拱圈扣索拉力锚在两岸岩体中，从而节省了庞大的平衡重。锚碇拉力是由尾索预加应力传给引桥桥面板(或平撑、斜撑)，以压力的形式储备(见图10—50)。桥面板的压力随着拱箱转体的角度变化而变化，当转体到位时达到最小。

根据桥位两岸的地形，无平衡重转体可以把半跨拱圈分为上、下游两个部件，同步对称转体，或在上、下游分别在不对称的位置1预制，转体时先转到对称位置，再对称同步转体，以便扣索产生的横向力互相干衡；或直接做成半跨拱体(桥全宽)，一次转体合拢。

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表10—3示出我国拱桥在施工设计时对平衡转体和天平衡重同步转体施工方法的比较。从中可以看出无平衡重转体的重量可大大减轻，使施工工艺和设备简单，而施工所需钢材虽略有增加，但全桥圬工数量大为减少。

无平衡重转体施工需要有一个强大牢固的锚碇，因此宜在山区地质条件好或跨越深谷急流处建造大跨桥梁时选用。

(一)构造与设计

1.设计构思与构造

拱桥无平衡重转体施工具有锚固(见图10—51)。

(1)锚固体系

锚固体系由锚碇、尾索、平撑、锚梁(或锚块)及立柱组成。锚碇设在引道或边坡岩石中，锚梁(或锚块)支承了立柱上，两个方向的平撑及尾索形成三角形稳定体，使锚块和上转锚为一确定的固定点。拱箱转至任意角度，由锚固体系平衡拱箱扣索力。

(2)转动体系

转动体系由上转动构造、下转动构造、拱箱及扣索组成。上转动构造由埋入锚梁(或锚块)中的轴套、转轴和环套组成，扣索一端与环套连接，另一端与拱箱顶端连接，转轴在轴套与环套间均可转动，见图10—51。

下转动构造由下转盘、下环道与下转轴组成。拱箱通过拱座铰支承在转盘上，马蹄形的转盘中部卡套在下转轴上，并支承在下环道上，转盘下设有安装了许多四氟小板块的千岛走板，转盘的走板可在下环道上沿

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下转轴作弧形滑动，转盘与转锚的接触面徐有四氟粉黄油，以使拱箱转动，见图10—52所示。

扣索常采用632mm精轧螺纹钢筋，扣索将拱箱顶部与上转轴连接，从而构成转动体系。在拱箱顶端张拉扣索，拱箱即可离架转动。

(3)位控体系

位控体系由系在拱箱顶端扣点的缆风索与无级调速自控卷扬机、光电测角装置、控制台组成，用以控制在转动过程中转动体的转动速度和位置。

2.无平衡重转体的施工设计

(1)锚固体系的设计

①锚碇设计：锚碇处岩体的抗剪强度、抗滑稳定性，其计算值应分别大于使用值.并有足够的安全储备。锚碇是无平衡重转体施工的关键部位，必须绝对稳妥可取。

有条件时可做拔校试验。当锚碇能力要求不太高时，可通过超张拉尾索来检验锚碇的安全度。虽然这样做会增加一些尾索、平撑的材料用量，但可保证安全、可靠。

②平撑、尾索的设计：在双箱对称同步转体时，一般可只设轴向平撑或用引桥的桥面板代替。但在双箱不对称同步转体，或对称同步转体，当考虑施工中可能出现拱箱自重误差和转体速度差而引起的锚梁上的横向水平力时，还应增设斜向平撑和尾索，或上、下游新向尾索，以平衡其横向水平力。

拱箱在转体过程中，随着转出角度的改变，扣索力的方向也随之变化，而轴平撑与斜平撑及尾索的内力也随之变化，使整个力系在任一转角时均处于平衡状态。图10—53为拱箱扣索在不同位置时，轴平撑和斜

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平撑的受力状态。

尾索一端浇于锚碇中，穿过空心箱及锚块(或锚梁)，在锚块外船张拉施加预虚力，此时钢筋受拉，砼平撑受压，当张拉拱箱扣索时，斜向尾索拉力加大，砼平撑压力减小，而轴向砼平撑压力加大，尾索内力减小；当拱箱向外转出时，两个方向的平撑及尾索自动调节内力。

设计中，确定平撑及尾索的预加应力大小及锚块位移极为重要，设计的原则是：应满足上转轴铰点的内力平衡与平撑的变形协调条件。平撑要有足够的压力储备，才能防止在转体过程中，锚块可能产生的较大位移。

②立拄设计：桥台拱座上的立柱在转体阶段是用来支承锚块(锚梁)的。对于跨径100一200m的拱桥而言.桥台上立柱高度可达30一50m，下端要承受拱箱的水平推力，构件细长比大，上下端受力大，经过计算比较，立柱按桅杆体系进行设计更合理。当立柱中部设置平撑与岩体相连，立柱顶端变形可控制在较小范围内，此时也可按刚架计算。

如拱座上无立柱，或立柱位置不符合施工要求时，通常需在转体所要求的位置上临时设置立柱，柱顶上支承锚块和平撑。临时立柱在转体完成后拆除。

④锚梁及锚块设计：锚梁是一个短梁，锚块是一个节点实体，用以联系立柱、轴平撑及斜平撑，并作为扣索与尾索的锚固点。锚梁及锚块可以用钢筋砼制作，也可用钢结构作为工具，多次重复使用。

(2)转动体系设计

①拱箱：转体施工过程中，拱箱的设计关键在于结构体系的选择。为了使拱箱受力状态良好和易于操作控制，只在拱箱顶端设一扣点，调整扣点高程可以使拱箱在整个转体过程中完全处于受压状态，不出现拉应力。

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②上转轴：埋于锚梁中的轴套采用铸钢，内圆光洁度为75，环套外端与扣索连接，在连接端加焊B＝20mm钢板和三角板加强。设计时其弯应力与焊缝剪应力均应满足荷载要求。转轴采用空心钢管，其外因光洁度用V5，设计时其弯应力与局部应力应满足荷载要求。

②下转盘：转盘采用3—4层半环形钢带弯制成马蹄形，内弧与下转锚接触处光洁度采用V5，钢带间灌注砼，陈考虑拱箱水平推力所产生的拉力外，还应考虑拱座处的剪应力与铰座的局部应力。转盘下设走板，走板前后均设倒角，走板开了许多小孔嵌设聚四氟乙烯蘑菇头，称干岛走板，使其滑动时摩阻力较小。

④下转轴：它是锚固体系的立柱上端，呈圆截面的钢筋砼柱。除与转盘接触外，外套一个钢环，高0.2m，外因光洁度用V5，并垫有摩擦系数较小的滑道材料。设计时应考虑轴能承受拱箱水平推力所产生的剪应力、弯应力和局部应力。

⑥下环道：在基础顶面、下转轴四周设置宽50cm经机械加工的圆环形钢制下环道，为减少安装变形.最好与下转锚上套的钢环焊在一起加工制作。

⑥扣索；通常选用Ф32mm精轧螺纹钢筋，使用应力为设计强度的30％一45％。

(3)位控体系设计

位控体系的设计原则是预先设置的上转轴与下转轴的偏心值所产生的自转力矩(M＝T·e)应大于上、下转轴及转盘转动的摩阻力矩(M摩自转力矩，当张拉扣索至设计吨位拱箱离架时，因拱箱预制角度的不同，自转力矩M较小。而当拱箱转至顺河方向与桥轴线垂直时，M值最大，见图10—54。而摩阻力矩地启动前为静摩擦，此时比值最大，而一经启动，即为动摩阻，比值减小。特别是以四氟板作滑道材料，静、动摩擦阻力相差较大，因此设计时应使最小的自转力矩大于最大的摩阻力矩，即：

缆风索及卷扬机系统的选择，应用所求得的自转分力(F)，再考虑风缆不同角度的因素而定。设蓄单偏心

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值，当拱箱转至160度以后，则应设反向缆风索.帮助转动，或者在下转盘前后用千斤顶顶推，辅助转体。

通过以上计算，可以确定上、下转轴顶设的偏心值，并选定控制拱箱转体速度的缆风震直径和卷扬机的规格。

实践证明：利用这个偏心值使拱箱自动转体，使用缆风索收放速度控制拱箱转体的速度和位置，这个构思是巧妙而又切实可行，易于操作控制。

(二)无平衡重转体施工

拱桥无平衡重转体施工的主要内容和工艺有以下各项：

1.转动体系施工

(1)设置下转轴、转盘及环道；

(2)设置拱座及预制拱箱(或拱肋)，预制前需搭设必要的支架、模板；

(3)设置立柱

(4)安装锚梁、上转轴、轴套、环套；

(5)安装扣索。

这一部分的施工主要保证转锚、转盘套的制作安装箱度及环套水平高差的精度，并要做好安装完毕到防护工作。

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2.锚碇系统施工

(1)制作桥轴线上的开口地锚；

(2)设置斜向洞锚；

(3)安装轴向、斜向平撑；

(4)尾索张拉；

(5)扣索张拉。

这一部分的施工对锚锭部分应绝对可靠，以确保安全。尾索张拉是在锚块端进行，扣索张拉在拱顶段拱箱内进行。张拉时，要按设计张拉力分缆、对称、均衡加力，要密切注意锚碇和拱箱的变形、位移和裂缝，发现异常现象应仔细分析研究，处理后再转入下一工序，直至拱箱张拉脱架。

3.转体施工

正式转体前应再次对桥体各部分进行系统、全面地检查，检查通过后方可转体。拱箱的转体是靠上、下转轴事先预留的偏心值形成的转动力矩来实现。启动时放松外缆风索，转到距桥轴线约600时开始收紧内缆风索，索力逐渐增大，但应控制在20kN以下，如转不动则应以千斤顶在桥台上顶推马蹄形下转盘。为了使缆风索受力角度合理，可设置两个转向滑轮。缆风索走速，启动时宜选用0.5－0.6m／min，一般行走时宜选用0.8－1.0m／min。

4.合拢卸扣施工

拱顶合拢后的高差，通过张紧扣索提升拱顶、放松初索降低拱顶来调整到设计位置。封拱宜选择低温时

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进行。先用8对钢楔楔紧拱顶，焊接主筋、预埋铁件，然后先封桥台拱座砼，再浇封拱顶接头砼。当砼达到70％设计强度后，即可卸扣索，卸索应对称、均衡、分缆进行。

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