移動模架（ULMSS）靜載實驗分析

嚴朝成 何文靜

摘? ?要：介紹下行式移動模架靜載實驗的目的和工藝流程以及模架預(yù)拱度值的計算，重點介紹加載原則、加載順序、測試點布置、數(shù)據(jù)分析處理方法及如何確定模架施工預(yù)拱度。

關(guān)鍵詞：下行式移動模架;測點布置;分級加載;數(shù)據(jù)分析;預(yù)拱度

1? ? 工程概況

茅栗鋪特大橋，該橋為跨徑32 m的簡支梁和40 m×54 m ×40 m連續(xù)梁混合橋，梁高3.05 m等高度梁，梁重850 t，箱梁頂板寬度13.4 m，底板寬5.5 m。主梁施工設(shè)備由下行式移動模架平臺、行走系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)及預(yù)埋件系統(tǒng)組成，全部質(zhì)量（含模板）為394.8 t。此套模架設(shè)備按茅栗鋪特大橋第1～14孔、第18～44孔共41孔簡支梁施工的要求設(shè)計（15～17孔為三跨連續(xù)梁）。模板采用Q235鋼，板厚6 mm，模架主梁為一對鋼箱梁。

2? ? 下行式移動模架靜載預(yù)壓實驗?zāi)康?/p>

2.1? 消除非彈性變形

通過適量超載預(yù)壓（110%等效荷載），達到消除非彈性變形的目的。

2.2? 準確確定預(yù)拱度

通過分級預(yù)壓、測設(shè)，分析得到各構(gòu)件的彈性變形數(shù)據(jù)、非彈性變形數(shù)據(jù)，為模板系統(tǒng)、各橫梁設(shè)置正確的預(yù)拱值，確保大橋成橋后主梁現(xiàn)行流暢。

3? ? 預(yù)壓實驗流程

模架系統(tǒng)調(diào)整就位、測點布置→初始化各測點位置、預(yù)壓沙袋準備→預(yù)壓加載至50%荷載→4 h后開始測量各測點標高，每2 h測一次→1 d后，開始第二次加載，加載至100%荷載→4 h后開始測量各測點標高，每2 h測一次→1 d后，開始第三次加載，加載至110%荷載→4 h后開始測量各測點標高，每2 h測一次→5 d后，開始分級卸載，第一次卸載10%荷載→4 h后開始測量各測點標高，每2 h測一次→1 d后，開始第二次卸載，卸載50%荷載→4 h后開始測量各測點標高，每2 h測一次→1 d后，開始分級卸載，第三次卸載50%荷載→4 h后開始測量各測點標高，卸載測量完成→計算分析模架系統(tǒng)各測點位置彈性變形、非彈性變形，確定模架主要構(gòu)件預(yù)拱值。

4? ? 加載方法

牛腿在墩側(cè)安裝就位，并且鋼主梁完成地面拼裝后，即可采用汽車吊吊裝鋼主梁、橫梁和模板系統(tǒng)，調(diào)整各連接螺栓扭矩至設(shè)計要求值，進行整體檢查確定模架具備使用條件后，即可進行預(yù)壓實驗[1]。

按設(shè)計要求，為檢驗?zāi)＜艿氖褂眯阅埽行У叵菑椥宰冃?，檢驗?zāi)０逑到y(tǒng)的安全儲備，加載總質(zhì)量定為32 m簡支箱梁混凝土質(zhì)量的110%，即935 t。分3級預(yù)壓加載，累計加載為425 t、850 t、935 t，即按850 t的50%、100%、110%分級加載。

采用沙袋作為加載所用荷載。荷載施加的順序和質(zhì)量必須與混凝土實際現(xiàn)澆順序一致[2]。第一次加載425 t荷載，先在4個牛腿附近加載各30 t，順序由梁端向梁中對稱逐步進行;后按均厚布設(shè)沙袋，方向也為梁端向梁中方向。第二次加載到850 t荷載，開始按第一次加載方法進行，先加載200 t;此時沙袋在兩端堆高且高于梁中，第二次加載剩余的225 t，將整個模架上的沙袋布置成同一厚度。第三次加載到935 t，超載的10%，即超載85 t，按在各牛腿上先加載10 t，剩余的45 t按在整個模架上均勻布設(shè)的方法進行（見圖1）。

5? ? 變形觀測

5.1? 測點布置

因為在預(yù)壓加載過程中，模架主梁和橫梁系統(tǒng)的變形是三維的，所以為了準確地獲得實驗數(shù)據(jù)，更好地保證模架施工質(zhì)量，測點布置必須具有代表性，能正確反映模架各部位的變形狀況[3]。

5.1.1? 外模系統(tǒng)

沿模架每道橫梁軸線布置，每道軸線的底板上側(cè)布置3個點，沿線路左側(cè)底板與腹板的交線附近設(shè)置1個左點，同理布置右點，梁中線處布置1個點，共7道橫梁，底板共需布置21個點;在翼板上的梁邊緣布置一個點，與每道橫梁軸線對應(yīng)線，左右共18個點，所以外模上側(cè)共需布置39個測點。

5.1.2? 橫梁系統(tǒng)

沿每道橫梁下側(cè)軸線布置邊、中、邊3點。共7道橫梁21測點，如圖2所示。

5.1.3? 主梁系統(tǒng)

沿左右兩個主梁下側(cè)軸線各布置7個點，這些點必須布置在主梁軸線與橫梁軸線的交點處，共14個測點，如圖3所示。

5.2? 變形測量

在模架拼裝完成，并且按模架拼裝要求檢驗連接螺栓合格后，準確布置每個點的初始位置和測量其標高，外模值測量兩次，即加載前一次，卸載后一次;而橫梁、主梁、托架的測量則需按各級加載順序一次測量。

每級加載完成4 h以后才能開始測量，每次測量間隔控制在2 h。每級加載完成后，在下級荷載加載之前，需間隔24 h。

6? ? 卸載

第三次荷載加載完成后需間隔5天，并且在分級加載測量數(shù)據(jù)分析完成后才可以開始分級卸載。由前面的“預(yù)壓實驗流程”知，卸載順序與加載順序相反，注意分級對稱、均勻進行。施工順序為：模架上的預(yù)壓荷載卸載85 t，剩余荷載總共還有850 t，4 h后，開始測量各測點數(shù)據(jù);然后，模架上的荷載卸載425 t，4 h后，開始測量各測點數(shù)據(jù);最后，將剩余的425 t預(yù)壓荷載卸載，模架上的預(yù)壓荷載為0，4 h后測量各測點（包括外模測點），預(yù)壓實驗結(jié)束。

7? ? 數(shù)據(jù)分析

在荷載加至50%時，模架系統(tǒng)的非彈性變形已經(jīng)消失，此時觀測的變形值既有彈性變形，也有非彈性變形，變形值為二者之和。加載100%預(yù)壓荷載時，第二次加載的變形值，與第一次加載變形值相比較，減少了5%～15%，扣除這一部分非彈性變形，得到100%預(yù)壓加載彈性變形的總值。卸載85 t后觀測的數(shù)據(jù)和完全卸載后的數(shù)據(jù)差值（卸載100%荷載變形值），作為模架的預(yù)拱度，而100%預(yù)壓加載變形值可作為參考值。按卸載100%荷載變形值可推算模架主梁、橫梁的應(yīng)力，并與設(shè)計理論值進行對比，由此判斷模架的承載能力[4]。

通過100%預(yù)壓加載和110%超載后，模架非彈性變形已完成。在卸載階段，可認為是彈性變形，按照卸載階段的變形觀測數(shù)據(jù)結(jié)合考慮張拉、徐變預(yù)拱度及模架彈性變形等因素，按二次拋物線的原理對模架模板系統(tǒng)設(shè)置預(yù)拱度。

8? ? 結(jié)語

按主梁、橫梁的彈性變形值推算出主梁、橫梁的應(yīng)力值，主梁、橫梁受力在安全范圍之內(nèi)，滿足變形要求。茅栗鋪特大橋下行式移動模架靜載預(yù)壓加載實驗歷時30 d，通過下行式移動模架靜載實驗，為施工監(jiān)控提供了真實、有效的數(shù)據(jù)，為今后下行式移動模架設(shè)計積累了寶貴經(jīng)驗。經(jīng)過主橋下行式移動模架歷時12個月的檢驗，模架主梁，模板系統(tǒng)的實際變形與預(yù)拱值基本相符，成橋后橋梁整體線形流暢，滿足橋梁設(shè)計的要求。

[參考文獻]

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范（JTG 3362—2018）[M].北京：人民交通出版社，2018.

[3]葉見署.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：人民交通出版社，2016.

[4]謝曉輝.貝雷拱架在大跨拱橋施工中的應(yīng)用研究[D].西安：長安大學，2008.