淺析橋梁移動(dòng)模架施工工藝

林泗益

廈門中平工程監(jiān)理咨詢有限公司（361000）

淺析橋梁移動(dòng)模架施工工藝

林泗益

廈門中平工程監(jiān)理咨詢有限公司（361000）

移動(dòng)模架系統(tǒng)簡(jiǎn)稱MSS，是橋梁施工的先進(jìn)方法，是一種自帶模板，利用承重梁支承模板，對(duì)混凝土梁進(jìn)行逐孔現(xiàn)場(chǎng)澆注的施工機(jī)械。其施工周期短、適用范圍廣、施工交通影響小、工序程序化、線形易于控制、不需要進(jìn)行基礎(chǔ)的處理等特點(diǎn)，使大型橋梁施工向機(jī)械化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進(jìn)了成功的一步。文章以福州長(zhǎng)平高速松下跨海特大橋移動(dòng)模架為例，簡(jiǎn)要介紹了其構(gòu)造及施工工藝。

橋梁；移動(dòng)模架；施工工藝

1 工程概況

松下跨海特大橋橋梁結(jié)構(gòu)形式為左幅2×(5×58 m)+3×(4×58 m)（共 5 聯(lián) 22 跨）、 右幅 2×(5×58 m)+3×(4×58 m)+（46.742+49.5+49.5 m）（共 6 聯(lián) 25 跨）雙幅、單箱單室斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，位于半徑1 350 m的圓曲線上、緩和曲線上、直線上。箱梁通過(guò)梁體旋轉(zhuǎn)形成橋面2%～4%漸變橫坡和超高。

2 工程創(chuàng)新點(diǎn)

1）目前國(guó)內(nèi)高速公路跨徑第一的下行式移動(dòng)模架，移動(dòng)模架跨徑達(dá)58 m，首跨澆筑68 m，箱梁一次澆筑成型，澆筑方量大，最大澆筑方量近1 000 m2。

2）橋面曲線半徑較小，而每一孔澆筑混凝土方量大，導(dǎo)致橋面標(biāo)高及線形不易控制，為適應(yīng)小半徑曲線制梁，移動(dòng)模架導(dǎo)梁和主梁采用鉸接的方式，可進(jìn)行平轉(zhuǎn)。

3）8級(jí)強(qiáng)風(fēng)時(shí)，移動(dòng)模架過(guò)孔保證安全。本項(xiàng)目移動(dòng)模架過(guò)孔存在三個(gè)較大的不利因素:①橋位處于強(qiáng)風(fēng)區(qū)（全年平均風(fēng)速8.42 m/s，全年大于8級(jí)大風(fēng)232 d，為福建省強(qiáng)風(fēng)區(qū)之一）；②雙幅橋間距近（僅50 cm），兩套移動(dòng)模架間距小，過(guò)孔困難；c、橋面曲線半徑小，過(guò)孔折角大。

3 移動(dòng)模架的構(gòu)造

松下跨海特大橋的混凝土箱梁施工共投放兩臺(tái)58 m移動(dòng)模架。移動(dòng)模架系統(tǒng)主要由牛腿、推進(jìn)平車、主梁、導(dǎo)梁、橫梁、后吊梁、中吊點(diǎn)橫梁、前支撐橫梁、外模及內(nèi)模組成。每一部分都配有相應(yīng)的液壓或機(jī)械系統(tǒng)。

各組成部分結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)介如下:

1）牛腿

牛腿是由箱形梁組拼成的三角形空間結(jié)構(gòu)，φ40的高強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋將牛腿與橋墩緊貼一起。由牛腿把模架承受的壓力傳遞給橋墩。牛腿伸入橋墩的承剪梁在牛腿的下部，牛腿的上部只在側(cè)向抱緊橋墩。牛腿上部設(shè)有橫移滑道，小車可在橫移油缸的作用下在其上部做橫移動(dòng)作。牛腿下部有承剪梁，伸入到橋墩所開(kāi)的洞內(nèi)并墊20 mm橡膠板（帶夾織物橡膠板）。牛腿上部由精軋螺紋對(duì)拉。

圖1 牛腿結(jié)構(gòu)圖

2）小車

推進(jìn)平車是整機(jī)動(dòng)作的執(zhí)行部件:升模、落模由小車的頂升油缸完成；縱移及倒運(yùn)牛腿腿動(dòng)作由小車的縱移油缸完成；另外還有小車提升機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)和吊掛輪機(jī)構(gòu)均作為倒運(yùn)牛腿的輔助機(jī)構(gòu)，以共同完成倒運(yùn)牛腿的動(dòng)作。

3）主梁

主梁為對(duì)稱的兩組鋼箱梁，橫斷面尺寸為2 500 mm×4 770 mm。主梁長(zhǎng)為76.2 m，分為6節(jié)，兩榀主梁共有12個(gè)節(jié)段。其單節(jié)最大重量45.4 t，每節(jié)通過(guò)節(jié)點(diǎn)板用高強(qiáng)螺栓連接。

主梁采用Q345B材質(zhì)。主梁腹板開(kāi)孔，以減輕重量同時(shí)增加梁內(nèi)采光，并且可以從開(kāi)孔處進(jìn)入到橫梁內(nèi)。主梁腹板內(nèi)側(cè)設(shè)有法蘭座，以安裝橫梁。主梁下蓋板兩邊有供小車前移的軌道。下蓋板中間有縱移推進(jìn)機(jī)構(gòu)，供縱移油缸使用，使模架縱移過(guò)孔。

4）鼻梁

鼻梁的作用是為模架前移過(guò)孔和牛腿自行倒運(yùn)提供支承點(diǎn)。鼻梁設(shè)計(jì)為矩形桁架結(jié)構(gòu)，分為四節(jié)，鼻梁總長(zhǎng)51.8 m。鼻梁與鼻梁之間采用節(jié)點(diǎn)板用高強(qiáng)螺栓連接。鼻梁底部設(shè)置有與主梁軌距相同的縱移軌道。為適應(yīng)平曲線，要求鼻梁與主梁采用鉸接方式，并每接頭設(shè)4組機(jī)械鎖保持主鼻梁穩(wěn)定。

5）橫梁

橫梁為底模的支撐架，為桁架結(jié)構(gòu)。左右橫梁設(shè)對(duì)接導(dǎo)向裝置，主要作用為左右兩片橫梁定位，且使兩邊的橫梁在合模時(shí)更易對(duì)接。左右橫梁通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接。

6）外模板

外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設(shè)在橫梁上，并與橫梁相對(duì)應(yīng)。每對(duì)底板沿橫梁銷接方向由普通螺栓連接。腹板、肋板及翼緣板也與橫梁相對(duì)應(yīng)，并通過(guò)在橫梁設(shè)置的模板支架及支撐來(lái)安裝。

采用“底模包側(cè)?！狈绞綄?shí)現(xiàn)澆筑帶平曲線混凝土箱梁:側(cè)模采用分段（約7 m）結(jié)構(gòu)，可在底模上滑動(dòng)，這樣可通過(guò)一系列的折線擺出平曲線。

另外，為減小現(xiàn)澆梁與已澆梁的錯(cuò)臺(tái)，在距已澆梁端600 mm處設(shè)置了外模拉桿，防錯(cuò)臺(tái)后吊梁總裝。

7）前橫梁

前橫梁的作用之一是將左右兩組鼻梁聯(lián)接成一體，加強(qiáng)其橫向穩(wěn)定性；作用之二是為移動(dòng)模架自動(dòng)倒腿提供支承。

前橫梁為箱形結(jié)構(gòu)，配有2個(gè)液壓千斤頂，可以使其在倒運(yùn)支承腿時(shí)進(jìn)行升降動(dòng)作，方便支腿安裝。前橫梁中間為銷軸連接，在過(guò)孔時(shí)，拆除銷軸，前橫梁從中間打開(kāi)，分為兩半。在合模時(shí)，左右兩部分連接在一起。前橫梁油缸液壓站設(shè)置于一側(cè)鼻梁上方，無(wú)液壓站側(cè)油缸通過(guò)中部快速接頭連接。

8）中橫梁

中橫梁作用:在過(guò)孔時(shí)，為模架自動(dòng)倒腿提供支點(diǎn)，承載主梁及支腿。中橫梁與主梁之間通過(guò)φ40（PSB930）精軋螺紋鋼連接。每跨施工時(shí)，應(yīng)在梁翼緣預(yù)留Φ120～540 mm的預(yù)留長(zhǎng)條孔，用來(lái)穿吊桿。中橫梁下方配有走行車輪，可在梁面上走行。

9）后橫梁

后橫梁的作用有三個(gè):一是為模架自動(dòng)倒腿提供支點(diǎn)，承載主梁及支腿。當(dāng)模架倒運(yùn)支腿時(shí)，需前、中、后橫梁一起受力，然后再進(jìn)行倒運(yùn)支腿。二是作為模架開(kāi)模時(shí)動(dòng)力之一,后橫梁上有橫移油缸，開(kāi)模時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)中墩小車及后橫梁上的橫移油缸，打開(kāi)主梁。三是作為模架縱移過(guò)孔時(shí)后支點(diǎn)。當(dāng)模架縱移時(shí)，后橫梁提吊主梁后端，在后橫梁和中墩小車縱移油缸共同推動(dòng)下，模架整體向前縱移。

10）液壓系統(tǒng)

移動(dòng)模架系統(tǒng)配有8套液壓系統(tǒng)，其中4套小車液壓系統(tǒng)，1套后吊梁液壓系統(tǒng)，1套中吊梁液壓系統(tǒng)，1套前橫梁液壓系統(tǒng)，1套模板折疊液壓系統(tǒng)。每個(gè)液壓站包括油箱、液壓泵、電機(jī)、吸油濾清器、回油濾清器、溢流閥、壓力表、油溫液位計(jì)等。

控制元件及管路：包括手動(dòng)換向閥、截止閥、單向閥，及帶快速接頭的軟管和連接用鋼管。通過(guò)截止閥的開(kāi)關(guān)和換向閥的換位，可分別使各執(zhí)行元件動(dòng)作。

4 施工工藝流程

移動(dòng)模架施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備工作→移動(dòng)模架安裝→移動(dòng)模架預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)置→箱梁梁體施工→移動(dòng)模架脫模過(guò)孔→循環(huán)完成箱梁施工后拆除移動(dòng)模架。

5 移動(dòng)模架施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 移動(dòng)模架安裝

本工程采用2套移動(dòng)模架分左右幅進(jìn)行施工，左右幅均由小樁號(hào)向大樁號(hào)施工。拼裝位置在0#臺(tái)、1#墩之間，計(jì)劃采用頂推法拼裝，利用0#橋臺(tái)前的平地作為主要的拼裝場(chǎng)地，鼻梁地面拼裝整體吊裝，逐節(jié)頂推安裝主梁等構(gòu)件，然后利用汽車吊或者履帶吊高空安裝其他構(gòu)件并進(jìn)行預(yù)壓等后續(xù)工作。主要拼裝順序?yàn)?牛腿和推進(jìn)小車→鼻梁→主梁→橫梁→模板→前中后橫梁。

5.2 移動(dòng)模架預(yù)壓

本工程施工區(qū)域臨近海邊，取水比較方便，預(yù)壓擬采用砂袋配合加水進(jìn)行預(yù)壓。模擬移動(dòng)模架實(shí)際所承受的荷載，觀察移動(dòng)模架的受力變形以及承載的安全性，將變形數(shù)據(jù)與理論變形數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以確定移動(dòng)模架的預(yù)拱度值。

5.3 預(yù)拱度設(shè)置

根據(jù)預(yù)壓取得移動(dòng)模架工作的各項(xiàng)參數(shù)，繪出移動(dòng)模架加卸載變形曲線圖，計(jì)算出移動(dòng)模架的綜合剛度系數(shù)，并監(jiān)測(cè)鋼箱主梁撓度及加載預(yù)壓后的撓度變化情況。當(dāng)移動(dòng)模架安裝完成后，即可進(jìn)行標(biāo)高及中線調(diào)整。模板控制標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+施工預(yù)留拱度。設(shè)計(jì)標(biāo)高由設(shè)計(jì)院提供。施工預(yù)留拱度由設(shè)計(jì)院提供的理論預(yù)留拱度結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)模架施壓測(cè)試數(shù)值（如彈性變形值）及已完箱梁的實(shí)測(cè)標(biāo)高等因素計(jì)算而得。設(shè)置合理的預(yù)拱度，以使完成后的箱梁在縱向線型保持平順美觀,符合設(shè)計(jì)要求。

5.4 箱梁梁體施工

箱梁梁體施工的工藝流程為:模板清理并涂脫模劑→綁扎底板、腹板鋼筋→安裝預(yù)應(yīng)力管道及穿鋼鉸線→內(nèi)模安裝→綁扎頂板鋼筋→封頭模板安裝→澆筑箱梁混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉。

5.5 其他施工關(guān)鍵問(wèn)題

1）移動(dòng)模架脫模過(guò)孔、拆除，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備措施、安全應(yīng)急措施，禁止在大風(fēng)、雷雨、大霧等惡劣天氣下進(jìn)行施工作業(yè)，以確保施工安全。

2）工程施工中的移動(dòng)模架等施工結(jié)構(gòu)，從設(shè)計(jì)至施工結(jié)束應(yīng)充分考慮本地區(qū)的風(fēng)荷載，使結(jié)構(gòu)具有抗風(fēng)、防臺(tái)能力，并嚴(yán)格組織穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)和控制，保證施工結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

3）本工程支撐體系主要采用精軋螺紋鋼，每根精軋螺紋鋼的施工質(zhì)量都極為重要，是保證支撐體系能否形成整體，從而確保其穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

6 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)模架施工是一種先進(jìn)的橋梁施工技術(shù)，為使移動(dòng)模架施工得到更好的改進(jìn)和推廣應(yīng)用，有必要結(jié)合我國(guó)實(shí)際，從移動(dòng)模架設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等方面制定整套指南或規(guī)程，以滿足我國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展需要。