移動(dòng)模架在超寬現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用與研究

劉德建

摘 要：隨著我國(guó)高速公路交通運(yùn)輸量的快速發(fā)展，對(duì)先進(jìn)的施工設(shè)備及施工技術(shù)的需求越來(lái)越高。本文結(jié)合吳楚大道武四湖大橋40m跨徑連續(xù)箱梁的施工實(shí)例，詳細(xì)闡述MSS40sx-2500上行式移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)構(gòu)造及施工技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。本方法較好地解決了在施工條件受限制，施工難度大的峽谷、跨海大橋等場(chǎng)地超寬現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工中的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：上行式移動(dòng)模架;模板整體開(kāi)合;橫向偏載穩(wěn)定性;超寬連續(xù)箱梁

自2006年以來(lái)，上下行式移動(dòng)模架在國(guó)內(nèi)高速公路建設(shè)中得到了較多的應(yīng)用。但是，近年來(lái)隨著我國(guó)高速公路交通運(yùn)輸量的快速發(fā)展，道路橋梁的設(shè)計(jì)寬度也在不斷擴(kuò)展，雙向8車(chē)道的越來(lái)越多，其施工難度也越來(lái)越大。尤其在施工條件受限制的峽谷、跨河、跨海大橋施工超寬連續(xù)箱梁時(shí)，傳統(tǒng)整體開(kāi)合模的設(shè)計(jì)理念要滿(mǎn)足移動(dòng)模架橫向偏載穩(wěn)定性的要求非常困難。為了滿(mǎn)足吳楚大道武四湖大橋40m跨徑超寬連續(xù)箱梁的施工要求，MSS40sx-2500型移動(dòng)模架采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，在電液系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)橫梁橫向移動(dòng)及掛梁帶動(dòng)底模板進(jìn)行豎向旋轉(zhuǎn)功能，有效地解決了上述的施工技術(shù)難題，提高了超寬現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工的效率和安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工程概況

武四湖大橋全長(zhǎng)1171米，上部結(jié)構(gòu)為單箱五室魚(yú)腹式現(xiàn)澆箱梁，橋梁跨度為40米，單幅橋?qū)挒?1.5米，梁高為2.5米。橋梁設(shè)計(jì)起終點(diǎn)為T(mén)K4+709.65～TK5+880.65，其中TK4+709.65～TK4+752.958位于直線(xiàn)上，TK4+752.958～TK5+880.65位于圓曲線(xiàn)上，曲線(xiàn)半徑為1800米。

2 移動(dòng)模架設(shè)計(jì)原理

MSS40sx-2500上行式移動(dòng)模架適合跨徑40m+8m，滿(mǎn)足平曲線(xiàn)最小半徑為1500m，不同箱梁底寬、豎曲線(xiàn)的彎橋。其基本結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)介如下：

（1）前支腿：前支腿支撐在前墩柱上，用于過(guò)孔時(shí)承載設(shè)備前支點(diǎn)的載荷。

（2）中小車(chē)：承擔(dān)縱移行走時(shí)中支點(diǎn)的載荷，其上配備了縱橫移千斤頂，推動(dòng)系統(tǒng)水平縱、橫向移動(dòng)，以適應(yīng)曲線(xiàn)段的縱移行走。

（3）中支腿：由扁擔(dān)梁和支腿兩部分組成。作業(yè)時(shí)中支腿支撐在承臺(tái)上，支腿上部左右側(cè)各設(shè)有扁擔(dān)梁。扁擔(dān)梁下前、后各分設(shè)有自鎖液壓缸用于承載澆注時(shí)移動(dòng)模架前支點(diǎn)的載荷。

（4）后主千斤頂：后主千斤頂與主梁底板螺栓連接，用于承載澆注時(shí)移動(dòng)模架主梁后支點(diǎn)的載荷。

（5）橫移滑梁：承擔(dān)移動(dòng)模架行走時(shí)后端設(shè)備自重載荷，其底部設(shè)有行走輪，在縱移液壓缸的頂推下，沿行走道軌帶動(dòng)移動(dòng)模架縱移，完成移動(dòng)模架過(guò)孔操作;橫移滑梁上配備了橫移千斤頂，在橫移千斤頂?shù)淖饔孟?，可以使主梁末端水平左右橫向移動(dòng)，用于移動(dòng)模架在曲線(xiàn)段縱移行走時(shí)的調(diào)整作用。

（6）主梁：為一對(duì)鋼箱梁。剛度按最大撓度≤1/500跨徑控制。

（7）導(dǎo)梁：導(dǎo)梁設(shè)在主梁前端，為空腹箱梁結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)約為34m，起到模架向下孔移動(dòng)時(shí)的引導(dǎo)及前支腿前行就位時(shí)的承重作用。

（8）上橫梁：上橫梁為焊接箱形結(jié)構(gòu)，通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)螺旋支撐與主梁連接，可快速調(diào)整每跨箱梁的施工預(yù)拱度。

（9）掛梁：為彎臂式箱梁結(jié)構(gòu)，其底部與模板底模連接，上部與上橫梁套接，可沿上橫梁在液壓缸的作用下水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模架整體橫向開(kāi)合模。掛梁中與模板連接的下橫梁部分，節(jié)間銷(xiāo)聯(lián)接，并設(shè)有模板旋轉(zhuǎn)油缸，底部模板可實(shí)現(xiàn)豎向旋轉(zhuǎn)，減少橫向開(kāi)模距離，提高整機(jī)開(kāi)模狀態(tài)下的穩(wěn)定性和安全性。

（10）外模系統(tǒng)：外模分塊直接鋪設(shè)在模板下橫梁上，并與橫梁吊桿相對(duì)應(yīng)。

（11）電液控制系統(tǒng)：中支腿、中后小車(chē)、后支腿、模板等系統(tǒng)均配有電液系統(tǒng)。

3 MSS40sx上行式移動(dòng)模架主要工作原理

施工工況如圖1所示。

（1）外模板開(kāi)合模：上部箱梁張拉預(yù)應(yīng)力鋼束后。中小車(chē)和中支腿的雙作用自鎖液壓缸回程，主梁帶動(dòng)外模板降落;橫梁帶動(dòng)模板橫向開(kāi)合，掛梁帶動(dòng)模板旋轉(zhuǎn)開(kāi)合脫離箱梁砼，完成開(kāi)合模。

（2）移動(dòng)模架橫、縱移：通過(guò)中小車(chē)上的橫、縱移液壓缸驅(qū)動(dòng)。

（3）移動(dòng)模架系統(tǒng)過(guò)跨：系統(tǒng)過(guò)跨主要由左右兩側(cè)中小車(chē)縱移千斤頂驅(qū)動(dòng)完成，在過(guò)跨中，由后主千斤頂、后橫移滑梁、前支腿、中小車(chē)輔助受力。

（4）移動(dòng)模架在曲線(xiàn)段縱移過(guò)跨：后橫移滑梁上配備了橫移液壓缸，在橫移液壓缸的作用下，可以使主梁末端水平左右橫向移動(dòng)，用于移動(dòng)模架在曲線(xiàn)段縱移行走時(shí)的調(diào)節(jié)。

4 創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）中支腿系統(tǒng)分為上部的平衡梁和下部的支腿兩部分，是方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。移動(dòng)模架施工總荷載約33000KN，中支腿系統(tǒng)承載整體荷載的60%，通過(guò)受力計(jì)算，單側(cè)中支點(diǎn)位置反力約為10000KN，采用單頂支撐對(duì)主梁及支撐結(jié)構(gòu)要求極高，且千噸級(jí)的千斤頂，外形體積大、安全儲(chǔ)備不高，因此采用雙千斤頂支撐，根據(jù)分析結(jié)果，中支點(diǎn)前后支腿支撐點(diǎn)反力嚴(yán)重不均勻，首跨40m+8m澆筑工況;單側(cè)支腿前、后2個(gè)千斤頂相距4000mm、受力偏差4000KN，ANSYS計(jì)算的結(jié)構(gòu)最大變形為8.3mm，位于支腿頂部平橫梁的跨中位置。為保證中支腿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和避免施工作業(yè)時(shí)，前、后千斤頂偏載過(guò)大，造成平衡梁局部超載引起中支腿系統(tǒng)失穩(wěn)，中支腿的升降調(diào)節(jié)采用自適應(yīng)同步響應(yīng)控制的液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)可隨施工作業(yè)中支腿荷載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，前、后自鎖液壓缸受力偏差≤2Mpa。

（2）橫梁和掛梁采用自主創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)形式，在電液系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)橫梁帶動(dòng)模板水平橫向開(kāi)合，掛梁帶動(dòng)模板豎向旋轉(zhuǎn)開(kāi)合功能，解決了超寬魚(yú)腹式現(xiàn)澆箱梁在施工作業(yè)中開(kāi)、合模施工技術(shù)難題。

（3）中小車(chē)、上橫梁、橫移滑梁等系統(tǒng)及橫移、縱移采用電液控制，操作簡(jiǎn)潔、安全可靠。

（4）周轉(zhuǎn)次數(shù)多，時(shí)間短，占用橋下空間小，無(wú)需輔助起重設(shè)備。

（5）適用于施工條件受限制、難度大的灘涂、峽谷、城市高架橋、跨江、跨海大橋超寬連續(xù)箱梁或簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆混凝土橋梁的施工。

5 移動(dòng)模架系統(tǒng)主要性能參數(shù)

（1）適應(yīng)平曲線(xiàn)半徑：≤1500米;最大縱坡≤4%;最大橫坡≤4%。

（2）最大施工荷載下最大撓度≤跨徑的1/500;行走時(shí)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)≥1.5。

（3）縱移速度≥1米/分鐘;橫移速度≥0.5米/分鐘。

（4）適合橋?qū)挕?21.5米;單孔施工跨徑≤40+8米（懸臂）;適合的橋墩高度：≥6.5米。

（5）MSS系統(tǒng)頂升能力≥450（700）t450mm×6臺(tái)。

（6）外模分合與調(diào)節(jié)：主梁帶動(dòng)外模升降;橫梁帶動(dòng)模板橫向開(kāi)合，掛梁帶動(dòng)模板旋轉(zhuǎn)開(kāi)合;螺桿調(diào)節(jié)標(biāo)高和平曲線(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

MSS40sx-2500上行式移動(dòng)模架，其中支腿的升降調(diào)節(jié)采用自的適應(yīng)同步響應(yīng)控制液壓系統(tǒng)、橫梁和掛梁的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了模架整體橫向偏載的穩(wěn)定性，提高了超寬連續(xù)箱梁施工的效率和安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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