移動(dòng)模架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

移動(dòng)模架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

1南、北引橋及其他移動(dòng)模架關(guān)鍵技術(shù)廣州珠江黃埔大橋是一條控制道路，橫跨廣州環(huán)路東段，全長(zhǎng)7116.5m。它由北海灣大橋、北哈雙橋、中海灣大橋、南哈雙橋和南海灣大橋組成。北汊主橋?yàn)橹骺?83m的獨(dú)塔斜拉橋;南汊主橋?yàn)橹骺?108m的懸索橋;南、北引橋?yàn)榭鐝?2.5m、45m、30m等截面連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁橋,全部采用移動(dòng)模架法施工。南、北引橋采用的MSS62.5m移動(dòng)模架在設(shè)計(jì)、制造及使用過程中都具有很多特點(diǎn)和工藝上的創(chuàng)新,本文主要就南引橋所使用的MSS62.5m移動(dòng)模架關(guān)鍵技術(shù)作簡(jiǎn)要論述。MSS62.5m移動(dòng)模架現(xiàn)場(chǎng)施工情況見圖1。262.移動(dòng)模架施工方案的確定針對(duì)珠江黃埔大橋引橋跨越構(gòu)造物復(fù)雜(跨越107國(guó)道及多處海關(guān)監(jiān)管區(qū))、征地拆遷困難、地基承載力低(流塑狀淤泥)等實(shí)際特點(diǎn),通過對(duì)移動(dòng)模架、掛籃施工、節(jié)段懸拼及整體預(yù)制等多種施工方案從技術(shù)難度、安全風(fēng)險(xiǎn)、場(chǎng)地要求、工期及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的對(duì)比分析,以及目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有移動(dòng)模架法施工橋梁的調(diào)研,最終決定采用MSS62.5m移動(dòng)模架的施工方案。3大跨板及管口設(shè)計(jì)珠江黃埔大橋南引橋采用的MSS62.5m移動(dòng)模架由主梁、鼻梁、上橫梁、下橫梁、模板、小車墊梁及行走機(jī)構(gòu)等組成。主桁為雙導(dǎo)梁式結(jié)構(gòu)。主梁上部設(shè)有300t·m回轉(zhuǎn)吊車(可在軌道上運(yùn)行),橫梁共有21對(duì)液壓缸,用于模板開合。設(shè)備總重約1600t,總長(zhǎng)度143.4m,承重主梁高6.05m。該模架在設(shè)計(jì)上主要有以下幾方面的特點(diǎn)。3.1重力式箱梁頂結(jié)構(gòu)與國(guó)內(nèi)大部分下行式移動(dòng)模架的結(jié)構(gòu)形式不同,MSS62.5m移動(dòng)模架采用上行式,其組裝示意見圖2。MSS62.5m移動(dòng)模架的承重主梁、行走系統(tǒng)位于現(xiàn)澆箱梁上方,與下行式移動(dòng)模架相比,其主要特點(diǎn)是:承重主梁的移動(dòng)不受下部墩身及已澆梁段的影響,通過獨(dú)立的墩頂支撐系統(tǒng)可在箱梁頂面方便地縱橫移;在下部墩身較高時(shí),墩頂支撐系統(tǒng)可避免在墩身結(jié)構(gòu)上的開孔,提高成橋后的耐久性。但該模架存在結(jié)構(gòu)重心較高,不利于整體穩(wěn)定,設(shè)備拼裝提升難度大,墩頂支撐系統(tǒng)及模架系統(tǒng)的行走較復(fù)雜,操作難度大,箱梁施工作業(yè)面受限等方面的缺點(diǎn)。3.2模架模型建立及計(jì)算結(jié)果MSS62.5m移動(dòng)模架主梁為一對(duì)空腹鋼箱梁,截面尺寸為2650mm×6050mm,上、下翼緣板厚40mm,腹板厚16mm。結(jié)構(gòu)剛度為控制設(shè)計(jì)的主要指標(biāo),為了使?jié)仓淞壕€形平順,承重主梁的最大撓度≤1/700施工跨徑,即最大凈撓度控制在89mm以內(nèi)。主梁長(zhǎng)78.6m,分為6節(jié),節(jié)間用高強(qiáng)螺栓連接?？紤]到公路運(yùn)輸,主梁斷面分為上下兩Π形結(jié)構(gòu)分體制造,兩Π體運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后用高強(qiáng)螺栓連接拼裝成整體。單節(jié)主梁結(jié)構(gòu)示意見圖3。采用圖4的計(jì)算模型對(duì)模架上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元仿真分析,其中主梁用板殼元來模擬,鼻梁、主梁間橫向聯(lián)接均采用空間梁?jiǎn)卧獊砟M,共劃分板殼元48668個(gè),梁?jiǎn)卧?312個(gè),節(jié)點(diǎn)153056個(gè)。計(jì)算工況為澆注首跨時(shí)的工況,澆注混凝土全長(zhǎng)為72.5m,詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表1,應(yīng)力云圖見圖5。模架拼裝就位后進(jìn)行了荷載試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)采用砂袋及水袋堆載的方法逐級(jí)加載,直至加至1.05倍的設(shè)計(jì)荷載,堆載時(shí)盡量保證移動(dòng)模架系統(tǒng)的受力與實(shí)際澆注混凝土?xí)r一致。荷載試驗(yàn)結(jié)果見表1。MSS62.5m移動(dòng)模架的主梁采用16Mn板材焊接而成,從計(jì)算結(jié)果及應(yīng)力云圖看,主梁僅個(gè)別應(yīng)力集中點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到200MPa以上,其余點(diǎn)的平均應(yīng)力水平較低(130～140MPa),控制設(shè)計(jì)的主要因素是主梁撓度及整體穩(wěn)定性。經(jīng)荷載試驗(yàn)驗(yàn)證,設(shè)計(jì)與實(shí)際比較相符,主梁采用的構(gòu)造尺寸、材料可滿足實(shí)際剛度及穩(wěn)定性的要求,且用料較省。3.3半模式鋼模的施工MSS62.5m移動(dòng)模架在設(shè)計(jì)過程中充分考慮了施工過程中橫移換幅的施工難度,采用上行式的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)于橫移方案及設(shè)備也作了專門的設(shè)計(jì),總體橫移方案見圖6。一幅橋的箱梁施工完畢后,在已澆好橋面后移至另一幅箱梁起始位置,在未澆注一側(cè)墩頂支好支腿及小車橫梁,并將兩側(cè)小車橫梁連接;利用其他起吊設(shè)備將外側(cè)模板、底橫梁及外側(cè)吊梁拆到地面上,小車沿橫梁帶動(dòng)主梁、鼻梁及其余部件橫移至另一幅橋,內(nèi)側(cè)模板隨模架整體橫移至另一幅橋外側(cè),橫移就位后,安裝內(nèi)側(cè)吊梁、底橫梁、開合模液壓缸、外側(cè)模板。調(diào)整完畢后,即可準(zhǔn)備澆注。對(duì)于珠江黃埔大橋采用的MSS62.5m上行式移動(dòng)模架,采用此空中橫移方案,省略了主梁、鼻梁及模板上橫梁等構(gòu)件的拆裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及提升等過程,既經(jīng)濟(jì)又快捷。對(duì)于跨徑較大且需橫移的移動(dòng)模架,該橫移方案具有較好的經(jīng)濟(jì)性。3.4模板整體閉合MSS62.5m移動(dòng)模架的外模板系統(tǒng)由上橫梁、吊梁、轉(zhuǎn)梁、下橫梁、外模板、吊桿及開合模油缸組成,見圖7。模板整體開合見圖8。該外模系統(tǒng)采用整體開合模設(shè)計(jì),通過設(shè)置在轉(zhuǎn)梁和吊梁間的開合模油缸實(shí)現(xiàn)外模的開合,與目前使用較多的平開模系統(tǒng)相比,開、合模更容易,且對(duì)于上行式移動(dòng)模架而言,采用整體開合模設(shè)計(jì),可減小開模過程中的偏心距,增大模板的整體剛度,可有效避免開模時(shí)模板系統(tǒng)下?lián)线^大的情況。4質(zhì)量、外觀及線形目前廣州珠江黃埔大橋南引橋MSS62.5m上行式移動(dòng)模架施工一跨62.5m箱梁的時(shí)間在18d左右,且箱梁施工的內(nèi)在質(zhì)量、外觀及線形都十分理想。從施工使用狀況看,該模架的設(shè)計(jì)充分考慮了模架橫移換幅的施