小曲線半徑轉(zhuǎn)體橋梁不平衡力矩研究摘要：對(duì)對(duì)于小曲線線半徑轉(zhuǎn)體體橋梁，由由于存在曲曲線效應(yīng)，結(jié)結(jié)構(gòu)重心會(huì)會(huì)偏向曲線線內(nèi)側(cè)，產(chǎn)產(chǎn)生不平衡衡力矩。這這是設(shè)計(jì)和和施工過程程中均需要要重視的一一個(gè)問題。從從設(shè)計(jì)方面面入手，簡簡要介紹了了通過結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造糾偏偏、橫向預(yù)預(yù)設(shè)偏心等等技術(shù)消除除不平衡力力矩的方法法。因?yàn)槭┦┕て睢⑥D(zhuǎn)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安安裝誤差等等，在轉(zhuǎn)體體施工前，還還需進(jìn)行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)體稱重重實(shí)驗(yàn)，科科學(xué)配重。因因此，介紹紹了不平衡衡力矩測試試方法，從從設(shè)計(jì)和施施工措施方方面入手，以以保證轉(zhuǎn)體體工程的順順利實(shí)施。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體橋梁梁；小小曲線半半徑；；不平衡衡力矩矩；稱重重實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中圖分類號(hào)號(hào)號(hào)：U4422..5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)識(shí)碼碼：ADOOI：10.1559913//kki..kjyycxx.200166.100.1125橋梁轉(zhuǎn)體施施施工法是是指在在非設(shè)計(jì)計(jì)軸線線上將橋橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)澆筑筑或拼拼裝成形形后再再轉(zhuǎn)體就就位的的一種施施工方方法。隨隨著我我國鐵路路事業(yè)業(yè)的發(fā)展展，與與鐵路交交叉的的項(xiàng)目越越來越越多，采采用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工工法只只需短暫暫封鎖鎖鐵路，可可以以大大降降低對(duì)對(duì)鐵路運(yùn)運(yùn)營的的影響，減減少少安全隱隱患，縮縮短工期期，從從而獲得得較好好的社會(huì)會(huì)效益益和經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益益。在特殊情況況況下，受受地形形、地物物的限限制，橋橋位處處平曲線線半徑徑比較小小。采采用轉(zhuǎn)體體施工工法時(shí)，鑒鑒于于曲線效效應(yīng)，橋橋梁內(nèi)外外側(cè)不不平衡力力矩會(huì)會(huì)比較大大。在在轉(zhuǎn)體過過程中中，平衡衡是設(shè)設(shè)計(jì)、施施工時(shí)時(shí)都必須須重視視的一個(gè)個(gè)關(guān)鍵鍵性問題題。本本文主要要探討討了小曲曲線半半徑轉(zhuǎn)體體橋梁梁設(shè)計(jì)中中不平平衡力矩矩的處處理措施施，并并介紹了了轉(zhuǎn)體體施工前前不平平衡力矩矩的測測試方法法，以以期為今今后小小曲線橋橋梁的的轉(zhuǎn)體提提供一一定的理理論參參考。1設(shè)計(jì)技技術(shù)措施施在采用平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)法施工工的各各階段的的體系系轉(zhuǎn)換中中，梁梁體脫架架形成成大懸臂臂最關(guān)關(guān)鍵，所所以，在在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，要要重點(diǎn)考考慮安安全問題題。對(duì)對(duì)于小曲曲線橋橋梁，由由于曲曲線半徑徑小、懸懸臂大，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)重心會(huì)會(huì)偏向向曲線內(nèi)內(nèi)側(cè)，產(chǎn)產(chǎn)生橫向向不平平衡力矩矩，嚴(yán)嚴(yán)重影響響轉(zhuǎn)體體安全。為為了了消除不不平衡衡力矩，在在設(shè)設(shè)計(jì)過程程中，可可以采取取以下下幾種措措施。1.1構(gòu)構(gòu)造造糾偏處理理理法構(gòu)造糾偏處處處理法是是從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造造入手手調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)偏偏心，使使結(jié)構(gòu)構(gòu)重心盡盡量接接近于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體系系統(tǒng)中心心。在在具體實(shí)實(shí)施過過程中，可可采采取以下下措施施：①在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體體部分的的梁段段時(shí)，可可將曲曲線內(nèi)、外外側(cè)側(cè)腹板設(shè)設(shè)計(jì)成成不等厚厚結(jié)構(gòu)構(gòu)；②切除轉(zhuǎn)體體結(jié)結(jié)構(gòu)梁端端曲線線內(nèi)的部部分梁梁段，待待轉(zhuǎn)體體就位后后進(jìn)行行澆筑施施工；；③轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)側(cè)部部分橋面面防撞撞護(hù)欄暫暫不澆澆筑，待待轉(zhuǎn)體體就位后后再施施工。對(duì)于橋?qū)捿^較較小的橋橋，曲曲線外側(cè)側(cè)腹板板加厚對(duì)對(duì)調(diào)整整結(jié)構(gòu)橫橫向偏偏心作用用不大大；相反反，還還會(huì)增加加結(jié)構(gòu)構(gòu)自重，使使球球鉸尺寸寸增大大，而且且設(shè)計(jì)計(jì)也較為為煩瑣瑣，所以以，不不推薦采采用。1.2橋橋面面配載及臨臨臨時(shí)桁架架糾偏偏處理法橋面配載法法法即在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體前前，在橋橋面適適當(dāng)位置置堆碼碼加沙袋袋，或或采取其其他方方式增加加配重重，使結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)外側(cè)達(dá)達(dá)到平平衡。但但是，當(dāng)當(dāng)橋?qū)挶缺容^小小時(shí)，直直接在在橋面上上加載載很難調(diào)調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)偏心心。因因此，可可以在在結(jié)構(gòu)上上設(shè)臨臨時(shí)桁架架增加加力臂，并并在在其上加加載，以以調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)偏偏心，具具體如如圖1所示。在設(shè)計(jì)過程程程中，要要充分分考慮臨臨時(shí)桁桁架的強(qiáng)強(qiáng)度及及其轉(zhuǎn)體體過程程中的穩(wěn)穩(wěn)定性性，同時(shí)時(shí)，結(jié)結(jié)構(gòu)自重重也會(huì)會(huì)明顯增增加，球球鉸的尺尺寸會(huì)會(huì)增大，總總體體造價(jià)也也會(huì)提提高。1.3橫橫向向偏心布置置置通過上部結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)精確確計(jì)算算出結(jié)構(gòu)構(gòu)的橫橫向偏心心后，可可將轉(zhuǎn)體體系統(tǒng)統(tǒng)中心置置于上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)整體體橫向偏偏心位位置，如如圖2所示，使使上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)重心心與球鉸鉸中心心位于同同一鉛鉛垂線上上，進(jìn)進(jìn)而有效效保證證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體過過程中的的穩(wěn)定定性。由于橋梁橫橫橫橋向配配重的的空間和和力臂臂比較小小，所所以，準(zhǔn)準(zhǔn)確計(jì)計(jì)算橫向向偏心心是非常常重要要的。橫橫向偏偏心建模模計(jì)算算時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮慮梁體內(nèi)內(nèi)齒塊塊的布置置情況況和橋面面護(hù)欄欄的質(zhì)量量等。綜上所述，對(duì)對(duì)于小半徑曲曲線轉(zhuǎn)體橋梁梁，可采取結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造糾偏偏、轉(zhuǎn)動(dòng)體系系預(yù)設(shè)偏心、適適當(dāng)加大球鉸鉸、上下轉(zhuǎn)盤盤優(yōu)化設(shè)計(jì)等等措施保證轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體的穩(wěn)定性性。2轉(zhuǎn)體不不平衡力力矩稱稱重方法從設(shè)計(jì)上考考考慮曲線線效應(yīng)應(yīng)并采取取相關(guān)關(guān)措施后后，理理論認(rèn)為為，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)構(gòu)處于于平衡狀狀態(tài)。但但是，由由于預(yù)預(yù)應(yīng)力張張拉程程度不同同，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)統(tǒng)安裝裝誤差、施施工工偏差、梁梁體體不均勻勻分布布等因素素使得得轉(zhuǎn)體結(jié)結(jié)構(gòu)中中存在一一定的的不平衡衡力矩矩，無法法有效效保證轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體過過程中的的安全全性和平平穩(wěn)性性。因此此，在在轉(zhuǎn)體施施工前前，需對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)體體結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行稱稱重，科科學(xué)配配重。在在施工工過程中中，采采取的不不平衡衡力矩測測試方方法有以以下幾幾種。2.1球球鉸鉸轉(zhuǎn)動(dòng)測試試試法球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)測測測試法：：將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)構(gòu)作為為剛體，通通過過頂升剛剛體將將靜摩擦擦轉(zhuǎn)為為動(dòng)摩擦擦，建建立剛體體的力力學(xué)平衡衡方程程，從而而推算算出不平平衡力力矩。待待橋梁梁脫架后后，整整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)體系系的平衡衡狀態(tài)態(tài)表現(xiàn)為2種形式：①不平衡力力矩矩大于球球鉸的的靜摩阻阻力，梁梁體發(fā)生生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，直至至一側(cè)側(cè)撐腳落落至滑滑道。此此時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)體的的平衡衡由撐腳腳、不不平衡力力矩和和球鉸的的摩阻阻力矩來來保持持。②不平衡力力矩矩小于球球鉸的的靜摩阻阻力矩矩，梁體體不發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。此此時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)體體的平衡衡由不不平衡力力矩和和球鉸的的摩阻阻力矩保保持。具具體測試試方法法是：在在球鉸鉸兩側(cè)的的對(duì)稱稱位置布布設(shè)千千斤頂，用用于于頂升轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)體體，同時(shí)時(shí)，布布設(shè)荷重重傳感感器和百百分表表來記錄錄頂力力和球鉸鉸的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)情況況，繪繪制力―位移關(guān)系系曲曲線，根根據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)體在在升頂頂和落頂頂時(shí)發(fā)發(fā)生剛體體位移移時(shí)的荷荷重傳傳感器讀讀數(shù)建建立剛體體力學(xué)學(xué)方程，推推算算出轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)體的的不平衡衡力矩矩和球鉸鉸的摩摩阻力矩矩。利用球鉸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)法能能獲得得不平衡衡力矩矩、摩擦擦系數(shù)數(shù)、摩阻阻力矩矩和偏心心距等等較多的的力學(xué)學(xué)參數(shù)，操操作作方便，而而且且只考慮慮轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)體為剛剛體，不不涉及其其他影影響因素素，所所以，結(jié)結(jié)果比比較可靠靠。2.2砂砂箱箱應(yīng)力測試試試法砂箱應(yīng)力測測測試法：：將球球鉸下混混凝土土截面與與砂箱箱外套筒筒截面面等效成成一個(gè)個(gè)截面?；谟谄浇孛婷婕俣ǘ?，利用用偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件壓壓應(yīng)力分分布規(guī)規(guī)律反推推上部部結(jié)構(gòu)的的不平平衡力矩矩。在在梁體落落架前前，不平平衡力力矩由支支架承承擔(dān)；在在梁體體落架后后，不不平衡力力矩由由球鉸和和砂箱箱共同承承擔(dān)。式（1）（2）中：σ1為截面最最大大壓應(yīng)力力，由由壓力產(chǎn)產(chǎn)生的的壓應(yīng)力力和彎彎矩產(chǎn)生生的壓壓應(yīng)力疊疊加；；σ2為截面最最小小壓應(yīng)力力，由由壓力產(chǎn)產(chǎn)生的的壓應(yīng)力力和彎彎矩產(chǎn)生生的拉拉應(yīng)力疊疊加；；N為恒載在在球球鉸處產(chǎn)產(chǎn)生的的軸力值值；A為砂箱的的總總面積；M為恒載在在球球鉸處產(chǎn)產(chǎn)生的的彎矩值值；y為砂箱應(yīng)應(yīng)變變測試區(qū)區(qū)至球球鉸中心心的距距離；I為砂箱截截面面關(guān)于球球鉸中中心繞M方向的慣慣性性矩。拆架前，要要要在砂箱箱上安安裝應(yīng)變變片，測測試砂箱箱的初初始應(yīng)變變值；；拆架后后，再再次測試試砂箱箱的應(yīng)變變值，通通過應(yīng)變變差值值推算不不平衡衡力矩。2.3球球鉸鉸下應(yīng)力評(píng)評(píng)評(píng)估法梁體拆架前前前，支架架承擔(dān)擔(dān)不平衡衡力矩矩，而不不平衡衡力矩對(duì)對(duì)球鉸鉸處應(yīng)力力沒有有影響。此此時(shí)時(shí)，球鉸鉸處應(yīng)應(yīng)力為初初始應(yīng)應(yīng)力。待待梁體體脫架后后，不不平衡力力矩由由球鉸承承擔(dān)，球球鉸處應(yīng)應(yīng)力變變化明顯顯。球球鉸下應(yīng)應(yīng)力評(píng)評(píng)估法即即在各各工況下下比較較球鉸處處應(yīng)力力和初始始應(yīng)力力，以此此估算算各階段段梁體體的平衡衡狀態(tài)態(tài)。在此此過程程中，要要注意意以下2點(diǎn)：①利用球鉸鉸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)測試試法可可以獲得得不平平衡力矩矩、偏偏心距、摩摩阻阻力矩和和摩擦擦系數(shù)等等較多多的力學(xué)學(xué)參數(shù)數(shù)，結(jié)果果比較較準(zhǔn)確；②在現(xiàn)場，可可可采取其其他方方法初步步判定定不平衡衡力矩矩，待部部分配配重后再再采用用球鉸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)法法稱重。3結(jié)論與與建議經(jīng)過相關(guān)分分分析，針針對(duì)這這項(xiàng)工作作提出出了幾點(diǎn)點(diǎn)建議議：①從理論上上講講，轉(zhuǎn)體體中心心兩側(cè)結(jié)結(jié)構(gòu)的的質(zhì)量應(yīng)應(yīng)完全全一致。但但是是，實(shí)踐踐證明明，在絕絕對(duì)平平衡的狀狀態(tài)下下，在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體過過程中，梁梁體體極易發(fā)發(fā)生抖抖動(dòng)，而而微平平衡轉(zhuǎn)體體有利利于保證證轉(zhuǎn)體體過程中中的穩(wěn)穩(wěn)定性。由由相相關(guān)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)可知知，一般般需要要在梁體體重心心與結(jié)構(gòu)構(gòu)中心心之間設(shè)設(shè)置5～15ccm的預(yù)偏量量。②在設(shè)計(jì)過過程程中，應(yīng)應(yīng)準(zhǔn)確確計(jì)算結(jié)結(jié)構(gòu)自自重，精精確模模擬各項(xiàng)項(xiàng)荷載載，以保保證偏偏心值計(jì)計(jì)算的的準(zhǔn)確度度。③對(duì)于小曲曲線線半徑橋橋梁，在在選用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體系系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)應(yīng)盡盡量選用用承載載能力稍稍大的的球鉸，以以保保證其安安全性性。④在設(shè)計(jì)方方面面，還應(yīng)應(yīng)充分分考慮所所采取取的各項(xiàng)項(xiàng)糾