移動模架逐段施工法

1、.移動模架法逐段施工等截面連續(xù)箱梁三航江蘇分公司 楊伯崇1 工程概況移動模架是一個可沿橋梁縱向移動的機械化程度很高的“橋梁工廠”，國內(nèi)俗稱“造橋機”。該設(shè)備的模板支撐系統(tǒng)支撐在移動模架的主承重梁上，根據(jù)主承重梁對模板系統(tǒng)的支撐方式，移動模架可以分為兩種，主承重梁在模板系統(tǒng)的上方，并借助已成型箱梁位移的稱為上行式移動模架，主承重梁在模板系統(tǒng)的下方，并借助橋敦臺位移的稱為下行式移動模架。移動模架系統(tǒng)適用于灘涂、峽谷高墩身、城市高架橋等場地的連續(xù)梁或簡支梁的現(xiàn)澆混凝土橋梁的施工，隨著國內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，本世紀以來，按照移動模架施工設(shè)計的橋梁也越來越多，逐漸得到廣泛應用。242省道臨洪河特

2、大橋全長2313.2m，區(qū)域地勢低洼，地形較平坦，溝、塘、河、池縱橫密布，缺乏施工場地。根據(jù)地質(zhì)勘探，該項目穿越了大面積的海相沉積的淤泥、淤泥質(zhì)粘土地段，厚度普遍較大，軟土厚度一般為8.016.0m，軟土具含水量高（最高達75%）、壓縮性大、強度低、天然孔隙比大等特征。加之大橋橫跨素有“洪水走廊”之稱的臨洪河，汛期來臨時，施工基本上就要中斷，因此，該橋現(xiàn)澆箱梁采用了移動模架法施工技術(shù)，施工跨度為50m、48m、38m，48m為標準跨。2 移動模架構(gòu)造形式移動模架造橋機由承重主梁、導梁及橫聯(lián)、前中后支腿、挑梁和吊臂、外側(cè)模板及底模、底模架、外側(cè)模架、拆裝式內(nèi)模、爬梯及走道結(jié)構(gòu)、液壓及電氣系統(tǒng)等幾

3、部分組成，構(gòu)成一個完整的承載結(jié)構(gòu)體系。總裝后的下行式移動模架如圖1所示。 圖12.1主箱梁臨洪河特大橋使用的移動模架主箱梁由兩組多節(jié)鋼箱梁組成，每節(jié)長度10m，通過節(jié)點板用高強度承剪螺栓連接，底板下兩邊有供臺車前移的軌道。主梁端部安裝桁架式導梁，輔助移動模架整機過孔使用。橫聯(lián)為兩側(cè)鋼箱梁及導梁間的連接桁架，通過橫聯(lián)，將鋼箱梁及導梁組成一個整體框架，共同受力。圖2為主箱梁標準節(jié)段及主箱梁間橫聯(lián)。圖22.2 前、中、后立柱支腿支腿是移動模架主梁的直接支承結(jié)構(gòu)，對整機起到支撐作用，并將所有施工荷載傳遞到已施工的結(jié)構(gòu)上。對于上行式移動模架，前支腿支承于前墩墩項，是移動模架工作狀態(tài)的前支點，前支腿整體為

4、門式結(jié)構(gòu)，由支腿立柱、支腿橫梁、托輥輪箱、吊掛輪、液壓系統(tǒng)等構(gòu)成。中支腿在后跨已澆筑的混凝土箱梁頂面安裝，是移動模架的中支點，中支腿在澆筑首跨時需在墩頂蓋梁上設(shè)支腿立柱結(jié)構(gòu)，中間跨及尾跨時無需支腿立柱。后支腿位于主梁尾部，只用于整機過孔作業(yè)。下行式移動模架支腿由立柱和托架組成，立柱直接支承到承臺上，立柱上端與托架的底部通過法蘭相聯(lián)。為了增加立柱的壓桿穩(wěn)定性，立柱設(shè)計有頂緊支座及拉緊支座，使立柱緊緊抱住橋墩。下行式移動模架配備三組支腿，兩組工作，一組輔助過孔。圖3、圖4分別為上行式和下行式模架支腿及托架。 圖3 圖42.3 臺車臺車是整機動作的執(zhí)行部件，主要部件由縱向平衡梁、臺車架、縱移機構(gòu)、頂

5、升機構(gòu)及橫移機構(gòu)等組成，負責升降模、縱向移動等功能，安置于托架和主箱梁之間。圖5為移動模架部件之臺車，左為下行式模架臺車，右為上行式模架臺車。 圖52.4 底、外側(cè)模架系統(tǒng)移動模架的模架系統(tǒng)包括底、外側(cè)模架和模板及其相應的調(diào)節(jié)機構(gòu)，底、側(cè)模架是箱梁混凝土的直接支撐體系，底模架由多組成對的桁架組成，每對間通過高強螺栓連成整體，每側(cè)均與主梁相連接，模板采用了側(cè)包底的形式并通過調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整到位。圖6為側(cè)模和翼緣底模及其調(diào)節(jié)機構(gòu)。圖62.5液壓與電氣系統(tǒng)提供模架動力，使模加可橫向、縱向、垂直方向移動。2.6輔助設(shè)施輔助設(shè)施包括爬梯、操作平臺、欄桿等。操作平臺和爬梯保證作業(yè)人員施工安全，主梁內(nèi)側(cè)的走道和

6、操作平臺以方便模架的開啟與閉合，外側(cè)的走道和操作平臺方便模板撐桿的調(diào)整。3 移動模架施工3.1移動模架施工工藝流程安裝主承重鋼箱梁臨時支墩安裝墩邊主支腿安裝移位臺車安裝主承重鋼箱梁安裝底模支撐梁安裝模架支撐系統(tǒng)及外模型安裝液壓及電控系統(tǒng)模架預壓及線形調(diào)整清理模型綁扎底板、腹板鋼筋及安裝預埋件安裝內(nèi)模綁扎頂板鋼筋及安裝預埋件混凝土澆注及養(yǎng)生預應力初張拉模架橫向打開模架縱向移動至第二孔位置模架橫向合攏開始第二孔梁施工。首孔施工結(jié)束至第二孔模架合攏后，進行模架線形調(diào)整和清理，開始進行新一跨鋼筋的綁扎，依此循環(huán)直至結(jié)束。3.2移動模架的安裝與調(diào)試3.2.1安裝主要設(shè)備和場地要求移動模架拼裝采用的主要設(shè)

7、備是吊機，根據(jù)本工程設(shè)備單件最大重量需要，采用2臺50t和一臺25t吊車共同完成安裝任務。無論是上行式還是下行式，移動模架的安裝場地承載能力和操作面積必須滿足吊車作業(yè)要求，如地基軟弱可采取加固措施。3.2.2臨時支墩移動模架主承重梁分多節(jié)段拼裝而成，因此，在拼裝時必須設(shè)置臨時支墩支撐主梁，支墩與主支腿形成支撐體系，在其上安設(shè)主梁的各節(jié)段后，將各節(jié)段連接成型。臨時支墩采用在混凝土擴大基礎(chǔ)上拼裝，材料可以是碗扣支架、大鋼管、或者貝雷架等等，根據(jù)現(xiàn)場的材料而定，在支墩頂端設(shè)置托盤及標高調(diào)節(jié)墊塊，以調(diào)節(jié)標高。臨洪河特大橋兩種模架拼裝支墩分別采用的是貝雷支架和型鋼，單個臨時支墩承載40t以上。圖7為型鋼

8、臨時支墩。圖73.2.3支腿與臺車安裝下行式模架安裝時2根支腿為1組進行安放，在四根支腿全部安裝完成并且標高經(jīng)過測量無誤后，進行托架安裝。托架在設(shè)計中有鋼帶作為臨時固定抱箍，可臨時將托架橫梁固定在混凝土橋墩上。圖8為安裝中的下行式模架托梁。圖8上行式支腿立柱直接錨固在蓋梁頂部，托架與立柱間用高強螺栓連接。托梁安裝完成后進行臺車安裝，臺車安裝的同時安裝頂升、縱移和橫移液壓缸。3.2.4主箱梁安裝主箱梁安裝前將臺車臨時鎖定，同時將其上的豎向頂升千斤頂油缸回縮，使千斤頂高度為最小狀態(tài)，以便于臨時支墩拆除。主箱梁采用單節(jié)吊裝、從一端向另一端依次安裝的方法，主箱梁連接螺栓為承剪型螺栓，對扭矩沒有嚴格的要

9、求，扭矩控制在3050kg.m范圍內(nèi)，達到將節(jié)點板夾緊即可。圖9為正在安裝模架主箱梁。圖9主梁是移動模架的主要承力結(jié)構(gòu)，因此在主梁安裝完畢后，必須先進行全面的檢查，再安裝其余構(gòu)件。為避免導梁由于懸臂所產(chǎn)生的彎矩及變形對主梁上其他構(gòu)件安裝造成影響，導梁應在移動模架所有構(gòu)件全部安裝結(jié)束后進行3.2.5模架支撐系統(tǒng)和模板的安裝主梁安裝完畢后，安裝模架支撐系統(tǒng)。首先安裝橫向支撐梁，利用豎向頂升千斤頂將左右兩側(cè)的主梁調(diào)整到同一標高，支撐系統(tǒng)全部采用高強螺栓與主梁相連。底、側(cè)模架依靠可調(diào)節(jié)桿件與模架支撐系統(tǒng)和主梁相連接，每塊模架按照拼接圖逐一核對就位。3.2.6調(diào)試與質(zhì)量檢驗移動模架安裝完畢后必須進行空載

10、調(diào)試，以檢驗模架液壓系統(tǒng)空載情況下的運轉(zhuǎn)情況及油壓、電控系統(tǒng)情況、各類安全機械鎖定裝置的工作情況和輔助設(shè)備適用情況是否滿足設(shè)計標準和使用要求，同時檢驗模架拼裝尺寸及精度、連接螺栓緊固程度。移動模架在自檢合格的基礎(chǔ)上還應按照特種設(shè)備要求，取得安監(jiān)部門許可證書。3.3現(xiàn)澆箱梁施工3.3.1模架堆載預壓模架預壓的目的是檢查移動模架的安全性能以及消除非彈性變形。臨洪河大橋模架預壓荷載按箱梁結(jié)構(gòu)重量的120%確定，首跨跨度48m，壓載重1680t，按結(jié)構(gòu)形式模擬堆放。壓載過程中對兩道主梁和底模按加載級數(shù)080%100%120%0%，同步進行定時定點觀測，觀測點在主梁和底模上成組設(shè)置共35個點，整個加載歷

11、時10d，設(shè)備參數(shù)正常、變形穩(wěn)定24h后卸載。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，主梁跨中彈性變形為76mm，支點處（臺車位置）回彈為10mm，主梁最大撓度為66mm，整個壓載過程正常，模架撓度滿足設(shè)計要求。3.3.2模架底模預拱度調(diào)整移動模架底模板標高（預拱度）調(diào)整直接關(guān)系到施工完畢后的混凝土箱梁線性是否滿足設(shè)計要求，模架底模標高調(diào)整可按下述公式計算：f實=f0+f1+f2-f3-f4+f5其中：f0:線路設(shè)計標高；f1:砼澆注后，主鋼箱梁的彈性變形，根據(jù)鋼箱梁的參數(shù)計算和模架預壓試驗共同得出；f2:移動模架支撐系統(tǒng)的彈性與非彈性壓縮變形；f3:預應力張拉對砼箱梁線型的影響，設(shè)計院提供參考數(shù)據(jù)；f4:現(xiàn)澆箱梁張拉壓

12、漿完畢后的箱梁的預拱度，設(shè)計院提供參考數(shù)據(jù)；f5:正?？缡┕r懸臂端后吊點下?lián)隙龋稍O(shè)計院提供。如設(shè)計只提供梁體中點數(shù)據(jù)時，其它各點應按二次拋物線進行分配，標高的調(diào)整利用模架調(diào)節(jié)桿逐點進行。3.3.3箱梁砼施工箱梁鋼筋綁扎、波紋管安裝及張拉方法與一般現(xiàn)澆箱梁類似，不再細述。箱梁砼全斷面一次澆筑成型，總的澆筑順序為縱向從跨中和懸臂端向兩端橫梁進行澆筑，橫斷面澆筑順序為從底板到腹板再到頂板分段全斷面推進。模板支立完成后在內(nèi)頂模上設(shè)置下灰孔，混凝土澆筑時底板混凝土從頂板下灰孔中下料，待底板混凝土鋪滿倒角后，進行腹板混凝土澆筑，之后再進行該段頂板混凝土澆筑，頂板澆筑時從兩側(cè)翼緣板向腹板頂推進。根據(jù)現(xiàn)場

13、情況，分段長度宜控制在5-8m之間。圖10及圖11分別為縱向和橫向砼澆筑示意圖。 圖10 圖113.4移動模架過孔移動模架過孔分為落模、開模、縱移、合模四個過程。當一跨箱梁張拉完成后，整個模床在主頂升油缸的作用下，整體下降150200mm，拆除底模及底橫梁中間縫的螺栓連接。上行式和下行式模架開模略有不同，上行式模架中的底模架和側(cè)模架分步開啟，底模架開啟采用多個YDC60型千斤頂內(nèi)穿鋼絞線，千斤頂帶動鋼絞線頂推底模架滑輪，半幅底模架開模約需25個行程。側(cè)模架開啟采用YDC60型千斤頂內(nèi)穿鋼絞線，千斤頂帶動鋼絞線頂推側(cè)模架滑梁，半幅側(cè)模架開模約需4個行程，開模時采用先開左半幅再開右半幅。下行式模架

14、拆除底模及底橫梁中間縫的螺栓連接后，橫移油缸推動臺車向兩邊打開，從而使模床讓出過橋墩的空間，完成開模工作，如圖12。圖12下行式模架開模狀態(tài)模架開模到位后，同步啟動臺車液壓系統(tǒng)，驅(qū)動主梁縱向移動，縱移到位后將主梁與臺車鎖定。合模是開模動作的逆過程，同步啟動液壓系統(tǒng)使底模架橫梁靠攏后，擰緊連接螺栓。模架移動到位后，將模架鎖定到工作狀態(tài)，調(diào)整標高進行新一跨箱梁的施工，如此循環(huán)直到結(jié)束。圖13、14分別為工作狀態(tài)下的上行式和下式式移動模架4移動模架施工控制點 圖13 圖144 移動模架施工的幾個控制點4.1移動模架施工混凝土箱梁線形控制移動模架在混凝土澆筑過程中會使鋼箱梁等主要支撐構(gòu)件發(fā)生變形，所以

15、需要預先根據(jù)移動模架整機支撐系統(tǒng)的剛度，計算預估在各種不同工況下的變形值，提前設(shè)置預拱度以使橋梁線形接近設(shè)計狀態(tài)。移動模架實際施工前應制定詳細的模架標高控制方案，對線型控制因素適當加減。實際施工過程中，首孔標高采用預壓觀測結(jié)果進行設(shè)置，在首孔施工過程中詳細測量其沉降變形，結(jié)束后根據(jù)預壓觀測結(jié)果和已澆梁跨實際下擾度進行修正，以設(shè)置第二孔箱梁預拱度，在第二孔箱梁澆筑過程中繼續(xù)校核，直至掌握合理預拱值度。4.2箱梁砼澆筑順序控制移動模架設(shè)備工作狀態(tài)處于簡支或一端懸臂，結(jié)構(gòu)變形隨著砼的澆筑而不斷變化。因此，砼澆筑除遵循左右對稱同步進行外，縱向按照從跨中向墩頂、從遠端向近端澆筑的順序，確保設(shè)備結(jié)構(gòu)安全，

16、減少結(jié)構(gòu)變形導致的箱梁砼裂縫。4.3砼錯臺控制新澆砼箱梁與已澆箱梁接觸縫處最易出現(xiàn)的缺陷就是錯臺，錯臺直接影響著橋梁外形的美觀，使橋梁的觀感質(zhì)量大打折扣。施工時，除末跨外，每孔箱梁澆筑時預留后支點懸掛通孔，在橋面上放置反吊梁，在后主頂升油缸的配合下，采用精扎螺紋鋼將模架與砼箱梁拉緊，消除砼錯臺現(xiàn)象。5兩種模架性能比較上行式移動模架和下行式移動模架在臨洪河特大橋均得到采用，與傳統(tǒng)的箱梁施工相比，兩種模架的共同特點是具有一次澆筑量大、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、施工周期短、施工安全可靠、現(xiàn)場文明簡潔，減少了人力資源的浪費等優(yōu)點，既保證了工程質(zhì)量，又能加快施工進度，具有良好的經(jīng)濟效益，但又各存在相應的優(yōu)缺點。上承式模架的優(yōu)點：施工時移動模架在已澆筑的砼梁上走行，操作方便，對橋梁下部結(jié)構(gòu)無影響，在水域施工時優(yōu)勢較明顯。缺點：施工時砼梁上部活動空間有限，移動模架下導梁通過吊桿掛于主梁上，砼梁須預留多個孔洞以便于吊桿穿過，增加了施工環(huán)節(jié)，對砼主梁結(jié)構(gòu)預應力布置影響較大，圖15所示。由于在梁面上施工，移動模架所受風阻較大，對施工工期影響較大。圖15上行式模架吊桿穿過箱梁砼下行式模架的優(yōu)點：施工時砼梁上部無遮攔，上部活動空間大，模板支承容易，拆裝