轨道设计的优劣比较与应用及发展的意义

1轨道设计方法的突破
平移轨道的设计要想打破沿轴线方向设计的瓶颈，就必须解决两大难题，其中之一是斜向托换的技术，它使建筑物托换到一个不沿轴线方向的上轨道托盘上，上海音乐厅平移工程在托换问题上解决这一难题[2]，成功运用斜线轨道设计方法，在不改变建筑物朝向的前提下使上海音乐厅沿与轴线成一定角度的斜线方向平移66.46m。平移轨道设计真正摆脱了轴线方向的限制，设计出的轨道路径更短，也代表了轨道设计的发展方向。（图3）另一个必须解决的工程难题是建筑物转向问题，这就需要建筑物平移过程中有精确的定量的方向控制方法。在山东东营永安商场旋转工程[3]实施以前建筑物平移的纠偏方法多以定性纠偏为主，永安商场旋转工程中采用独创的“假定圆心法”[4]进行纠偏，同时采用弧形轨道设计，成功实现了永安商场这栋高3层，长74m，宽22m的建筑物绕其西北角柱子整体旋转20°，被誉为“华夏第一旋”，并开创单纯弧形轨道设计的先河。（图4）
2基本平移问题的轨道设计
随着平移技术诸多难题的逐步攻克，建筑物平移轨道设计，得以解决的平移工程问题也愈来愈多，基本平移问题是建筑物就位位置与建筑物轴线呈一定角度，且建筑物本身朝向还有一定角度改变。针对基本平移问题现阶段主要有两种方法，第一种基本平移问题的解决方法是先通过斜线轨道设计方法设计斜线轨道使建筑物的一个角点与就位位置重合，然后再利用单纯旋转轨道设计方法设计弧形轨道，使建筑物绕重合点旋转，使建筑物达到就位位置。（图5）为方便比较针对第一种基本问题轨道设计法。下面给出其轨道路径表达式。
3轨道设计方法的最新演变
通过以上第一种、第二种基本平移问题的解决，工程技术人员尝试一种广义的同步弧形轨道的设计，即寻找唯一的一步到位的弧形轨道，使建筑物在平移过程中同步完成转向，如果存在这样的弧形轨道。它的圆心必定是所有对应点所运行弧形轨道的圆心，根据圆上任意一条弦的中垂线必过圆心，通过原始位置和就位位置两组对应点连线作中垂线，中垂线的交点即为该圆心。（图8）第三种情况设计的平移轨道其形心的轨道路径为一个弧段，其计算过程复杂，为计算方便首先证明∠EOE3=∠APA3。
4轨道设计的优劣比较与应用
比较三种针对普通平移问题的轨道设计方法，排除施工难度、耗费工期等其他因素，单从造价上来看，轨道路径愈短，造价愈省，所以轨道设计的演变发展方向应向最短路径发展。大连开发区白石湾别墅群始建于2009年，其中32号别墅由于施工过程中定位失误，导致其与其规划位置发生偏移，且偏移距离较大，影响工程整体的使用，在承接此工程平移任务后，设计技术人员首先将建筑物的尺寸参数代入上述公式，得出建筑物采用三种不同方法设计轨道，建筑物形心路径长度如表1所示。从表1可以看出，采用第三种设计方法设计出的轨道路径更为短小有效，这个对比的重大意义在于为从一开始就为工程设计奠定大的方向，最终工程技术人员顺利采用了广义弧形轨道[6]的设计方案，成功的于2013年6月将建筑移动就位，就位精度满足规划要求。
5轨道设计发展的意义
轨道设计的发展意义在于，寻求更加高效的轨道设计方法，使设计出的轨道更短更有效。从设计文件编制的一开始就明确何为最为有效的轨道设计手段。在未来的设计过程中，随着工程实践的证明，新工法的应用成功，轨道设计将会有进一步的发展，设计出的平移轨道将会更加有效。