淺析單主梁移動模架適應(yīng)非標工況的改造

王艷芳，孫 軍，王 亮

（鄭州市華中建機有限公司，河南 鄭州 450041）

2003 年以來，我國高速鐵路、客運專線建設(shè)高速發(fā)展。根據(jù)高鐵32m 雙線整孔箱梁的設(shè)計和施工特點，我公司研制出MZ900S 型單主梁上行式移動模架造橋機，用于鐵路客運專線雙線整孔箱梁現(xiàn)澆施工。

自250km/h 時速的城際客專修建以來，通用簡支梁之間多有大跨度連續(xù)梁的存在，大跨度連續(xù)梁在梁底寬度上一般比通用簡支梁寬1.2～1.8m，當(dāng)汽車起重機進入施工區(qū)域困難時，單主梁上行式移動模架頻繁過連續(xù)梁也比較困難，此時模架自身若具有一種功能，只需操作開關(guān)鍵就能自行通過連續(xù)梁，即可解決此類工況；整體線路的曲線半徑也由原來高鐵的R≥2 000m逐漸調(diào)整為客專的800m 曲線半徑，城市立交橋地帶及多山避讓地帶常有小曲線半徑的出現(xiàn)；整體線路的縱坡已是由原來高鐵的≤2%逐漸調(diào)整為客專的≤3%縱向坡度，山區(qū)地帶及城市多立交地帶常有大坡度橋梁的出現(xiàn)。綜合以上幾個難點問題，對單主梁上行式移動模架進行了升級改造。

1 MZ900S型單主梁上行式移動模架造橋機

1.1 升級改造后的技術(shù)參數(shù)

現(xiàn)澆跨度：32.7～24.6m 之間任意跨度

適應(yīng)曲線半徑：R≥800m

適應(yīng)縱坡：3%

1.2 結(jié)構(gòu)組成

MZ900S 移動模架是一種單主梁上行式移動模架，主要用于混凝土梁的現(xiàn)澆施工，其結(jié)構(gòu)組成見圖1。

圖1 MZ900S型移動模架結(jié)構(gòu)組成

2 針對特殊工況的適應(yīng)性改造及優(yōu)勢

2.1 開模方式不同，穩(wěn)定性、安全性略有不同

單主梁上行式移動模架造橋機底模單獨平移開啟和閉合與雙主梁式外模系統(tǒng)整體橫向平移開閉，這兩種模板開啟系統(tǒng)在施工中穩(wěn)定性、安全性是不同的。

我公司在單主梁式上行式移動模架選型的初衷是：在安全性、穩(wěn)定性都有保障的前提下，考慮設(shè)備的方便性、經(jīng)濟性、持久性、環(huán)保性。在澆筑梁施工狀態(tài)設(shè)備處于合攏狀態(tài)，此時設(shè)備的穩(wěn)定性主要看各支腿的站位距離，而各站位支腿的站位距離是根據(jù)混凝土梁型大小、混凝土梁端部張拉位置以及橋墩大小而定，可見不同類型的上行式移動模架站位距離都相同，不存在哪種類型的設(shè)備更安全的問題，通過計算單主梁上行式移動模架滿足8 級風(fēng)正常施工要求。

其次，考慮模板打開過孔狀態(tài)的安全性、穩(wěn)定性。單主梁上行式移動模架從斷面幾何尺寸上看僅有不到20%的底模板及底模架平開移動，其余80%部分都不發(fā)生位移，從幾何尺寸上極大限度地解決了開模狀態(tài)設(shè)備的穩(wěn)定性，打開的越少越安全、穩(wěn)定（圖2）。雙主梁式上行式移動模架從斷面幾何尺寸上打開移動部分占到70%，單邊大部分結(jié)構(gòu)遠距離自由懸垂，抗風(fēng)能力差，增加了傾覆力矩，由此可見，雙主梁上行式移動模架安全性差，事故率高，尤其在沿海風(fēng)力較大場合，容易側(cè)翻。

圖2 模架工作狀態(tài)及開啟過孔狀態(tài)端面圖

2.2 在施工小曲線（R≥800m）梁型的優(yōu)勢

單主梁上行移動模架在跨度為32m 情況下最小架設(shè)800m 曲線半徑，因單主梁結(jié)構(gòu)形式容易實現(xiàn)在各支腿處主梁及支腿向曲線方向的滑移偏擺，操作簡單，安全可控。施工步驟如圖3 所示。

1)步驟一 移動模架進入曲線段施工，整機縱移指定距離后停止；后支腿油缸頂升，前支腿懸空后吊掛在主梁軌道上準備前移。

2)步驟二 輔助支腿和橋面豎向預(yù)應(yīng)力筋或橋面預(yù)留孔鎖定；前支腿吊掛在主梁上，使用拖拉機構(gòu)將前支腿牽引至前墩安裝位置附近，前支腿中心與橋墩預(yù)埋件中心橫橋向?qū)R。

3)步驟三 前支腿橫移油缸推動前支腿橫梁向曲線內(nèi)側(cè)移動，前支腿中心與墩頂預(yù)埋件中心縱橋向?qū)R。

4)步驟四 前支腿沿中心向右旋轉(zhuǎn)約2°，托輥輪箱與鋼箱梁走道方鋼保持平行；前支腿立柱與墩頂墊石鎖定，后支腿懸空，整機準備第二次前移。

5)步驟五 移動模架輔助后支腿頂推，整機前移，至前牛腿與前支腿頂升油缸中心線重合時停止。

6)步驟六 前支腿橫移油缸頂推，前支腿橫梁向曲線內(nèi)側(cè)縱移約1 200mm。

圖3 MZ900S型移動模架曲線施工作業(yè)步驟

2.3 在通過連續(xù)梁施工中的優(yōu)勢

單主梁上行式移動模架的挑梁和吊臂之間為三角形鉸接結(jié)構(gòu)，如圖4 所示，可在三角形的第三邊設(shè)置翻轉(zhuǎn)油缸，當(dāng)遇到過連續(xù)梁時開啟翻轉(zhuǎn)油缸，即可快捷地實現(xiàn)通過連續(xù)梁工況。旋轉(zhuǎn)開度的大小也可根據(jù)不同的連續(xù)梁寬度可調(diào)，圖5 為該模架設(shè)備在中交四航局珠海城際現(xiàn)場施工圖片。

圖4 MZ900S型移動模架過連續(xù)梁

圖5 中交四航局珠海城際現(xiàn)場施工圖

挑梁、吊臂、底模架是一體結(jié)構(gòu)的上行式雙主梁移動模架，在主梁兩側(cè)的平開結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)打開，需要拆除，施工不便。

2.4 在雙向施工（調(diào)頭施工）方面的優(yōu)勢

單主梁上行式移動模架在雙向施工工況時（圖6），只需將前導(dǎo)梁第一節(jié)調(diào)至尾部，將前后腿下部立柱更換至后支腿下部（前后支腿上部結(jié)構(gòu)相同），在將縱移輔助支腿調(diào)至到另一邊，設(shè)備的對稱性好，即可快捷地開始反向施工，效率高，需要調(diào)運的汽車起重機噸位小。

圖6 MZ900S型移動模架雙向施工

雙主梁上行式移動模架為雙跨式結(jié)構(gòu)形式，前后支腿設(shè)計結(jié)構(gòu)形式不同，設(shè)備對稱性差，需要動用大噸位汽車起重機，耗時至少30 天以上才能整機調(diào)換過來，使用人員也較多，相當(dāng)于半拆解和半安裝的工作量，圖7 為該設(shè)備在中鐵二十四局溫福線調(diào)頭施工現(xiàn)場照片。

圖7 中鐵二十四局溫福線調(diào)頭施工現(xiàn)場照片

2.5 在施工3%縱向坡度方面的優(yōu)勢

350km/h 時速的高速鐵路線路規(guī)定縱坡≤2%，而250km/h 時速的城際客專線縱坡為≤3%，為適應(yīng)橋梁建設(shè)的變化，又不影響施工時移動模架設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性，對移動模架進行如下調(diào)整：在滿足施工穩(wěn)定性及過孔穩(wěn)定性的前提下，施工時（以施工3%下坡為例）把移動模架與線路的坡度調(diào)節(jié)在出一個角度，在下坡狀態(tài)可以讓設(shè)備前高后低，然后通過吊桿將模板按高低順序調(diào)節(jié)出線路坡度，圖8 為中鐵五局在成貴線縱坡3%（下坡）的施工現(xiàn)場照片。

3 結(jié)語

圖8 MZ900S型移動模架在縱坡3%（下坡）施工

經(jīng)過十多年路橋建設(shè)發(fā)展，MZ900S 型單主梁上行式移動模架造橋機在高鐵市場占有率居于絕對優(yōu)勢，根本原因在于其自身所具有的獨特優(yōu)點：①單主梁上行式移動模架能自行完成整機過孔移位，無須其它輔助吊裝設(shè)備；②采用單主梁上行式移動模架現(xiàn)澆施工，不影響下方路面通行，適合多種施工工況；對復(fù)雜的線路及地形地貌適應(yīng)性強，節(jié)約時間，適宜城市、山區(qū)施工；③采用底模單獨平移開閉模式，相對于外模系統(tǒng)橫向平移開啟和閉合，設(shè)計新穎且結(jié)構(gòu)合理，過孔狀態(tài)抗風(fēng)能力強，更加安全穩(wěn)定；④當(dāng)通過連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)等橋間轉(zhuǎn)場時，只需旋轉(zhuǎn)展開側(cè)模架和底模即可進行轉(zhuǎn)場，提高轉(zhuǎn)場作業(yè)效率，減少整機拆裝工作量；⑤主梁、模架均為對稱設(shè)計，調(diào)換導(dǎo)梁、輔助支腿位置就可以滿足雙向施工；⑥主梁為單主梁結(jié)構(gòu)形式，在前支點偏擺主梁比較方便、容易操作，從而可實現(xiàn)R≥800m小曲線梁的施工；⑦自重輕。