桥梁移动模架施工工艺工法

桥梁移动模架施工工艺工法1前言1.1概况移动模架逐孔现浇法工艺的作业设备，BllMovableScaffoldingSystem，所以移动模架工法也简称MSS工法，在我国大陆地区一般称MSS为造桥机。MSS造桥机是一种安装简易、操作高效、重量轻的整孔现浇桥梁施工设备，它适用于各种断面、各种跨度的桥梁和不同的桥型。当桥墩较高、桥跨较长或桥下净空受到限制时，已更为广泛地采用移动模架逐孔现浇施工技术。国外，最早在1969年由德国PZ公司研制在德国阿母辛克（Amsinck）桥正式使用。国内最早于1990年引进该类造桥设备施工了厦门高集海峡公路大桥。我国第一条客运专线秦沈线，由于受架设设备限制，采用的大都是32m及以下跨度的PC箱梁，使桥梁孔跨布置受到了局限。京沪高速铁路大量采用中等跨度PC箱梁，随着移动模架造桥机的不断改进完善及造桥技术的日臻成熟，该技术必将拥有广阔的发展空间。移动模架造桥机有两种结构形式，即上行式（图1）和下行式（图2）。图1上行式移动模架构造图图2下行式移动模架构造图1.2工艺原理移动模架造桥机技术现已成为最主要的建桥方法之一。移动模架为架模一体式施工方式，其工艺原理是在设计混凝土箱梁的上方(或下方)设置承重钢主梁来支承模板、梁重和各种施工荷载，钢主梁可在滑道滑行。钢主梁前端支承于墩上．后端支承于已浇混凝土梁端上。当一跨梁段张拉完毕后，脱模卸架，由模架上配套的液压系统和传动装置，牵引钢主梁和模板纵移至下一跨。此方法为大型桥梁施工向机械化、自动化和标准化的方向迈进了成功的一步。实践证明此法适用于跨径20-70m的等跨和等高度连续梁桥施工，平均推进速度约每昼夜3m。2.工艺工法特点2.1工序简单，施工周期短。上、下部构造可平行施工，在下部构造超前完成2～3孔后，上部箱梁施工即可按顺序进行，有利于加快全桥的整体施工进度。机械化程度高，采用全液压设备进行操作，极大程度地降低了劳动强度，缩短施工周期：经过与国内传统的施工方法对比发现，采用MSS技术施工可缩短桥梁上部结构施工工期达50一200％。2.2工序重复，易于掌握和管理。由于每段梁的模板、钢筋、预应力体系、混凝土浇注等工序和工艺基本相同，施工2～3个梁段后即可走入正轨。易于掌握和管理。同时移动模架反复周转使用，有效地降低了综合施工成本。2.3移动模架工厂化施工，标准化作业，梁体整体性好，利于工程质量和安全控制。采用移动模架施工，每孔箱梁仅在0.2L附近设一道横向工作缝。混凝土箱梁的整体性能好。尤其是对于深处海洋环境中的桥梁，使结构的耐久性更有保证，从结构上对工程质量有利。同时，可在模架制造时事先设置预拱度控制变形，便于控制梁体整体性、结构尺寸和线形，保证施工质量。另外由于施工工艺先进合理，成熟可靠，施工均在模板内进行，基本不受外界因素干扰，因而比其他现场浇注混凝土的施工方法更有安全保障。2.4移动模架逐孔施工，具有明显的经济效益，经过多年的工程实践，对于桥墩超过一定的高度而无法设置脚手架施工的高架桥梁工程和地面为软弱土层、脚手架或支架基础处理困难且费用较高，以及在桥梁跨数超过10孔的情况下采用移动模架法进行施工将更加显示出“经济、高效”的特点。2.5施工时的受力与运营时的受力一致，不需要增加施工受力钢筋，减少建材消耗。2.6移动模架对于高墩桥梁，尤其是城市立交和高架桥(因为移动模架作业面通常在桥墩的顶部，不需要限制桥下净空)的施工。具有显著的安全性：基本不影响桥下的通车、通航要求；对桥下地面的要求低，也不受桥梁墩高及地面设施的影响，适用于交通繁忙区域高架桥的不中断交通施工。2.7施工占地少，对环境的影响和污染少，有利于文明施工。因施工是从桥的一端向另一端逐孔推进，施工完毕的箱梁桥面可用作半成品的加工和堆放场地，对于施工场地狭窄的工程具有独特的优势。2.8采用MSS技术施工有利于各种地下管线及桥梁上部结构交叉施工，节省工期，且可设置防雨、防寒、防晒的项棚围护措施，可保证施工期间不受天气的影响，也有利于掌握工期。2.9移动模架工法适用于跨径在20m~60m的简支或者连续梁桥，桥长达到一定规模时(一般大于800m)较其他工法经济。2.10上行式移动模架造桥机能适应平曲线R600m的多跨连续梁施工，逐孔现浇时梁体整体性能好，几何尺寸易于调整，使梁体结构更合理化。2.11移动模架造桥机主梁箱型结构载荷能力强，抗弯刚度大，主梁变形小，结构安全可靠。箱粱混凝土灌注前的预拱度便于控制，以保证良好的线形。2.12造桥机主梁经过不断的改进和完善。可成为一机多用的桥梁施工设备，既是现浇或预制梁逐孔施工设备，又能兼做架梁或承重梁的设备，重复利用率高，节省投资，综合效益好。3.适用范围高墩现浇箱梁施工、复杂地形现浇梁施工、水上现浇梁施工。4.主要引用标准《客运专线铁路工程施工质量验收标准应用指南》；《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)；《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005)；《钢结构设计规范》GBGB50017-2003《铁路架桥机架梁规程》TB10213《钢结构工程施工质量验收规范》GB502055.施工方法移动模架作为主要承重结构，利用桥墩为支点临时支承梁体自重，在移动模架上完成模板调整、预拱度设置、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力索筋等，当完成一孔梁的施工，之后移动模架降架脱模，移动至下一跨就位，以此进行逐孔浇筑施工。采用逐孔施工能连续操作，施工设备的周转次数愈多，经济效益越高。6.工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程移动模架施工过程中，要利用前后支腿顶升油缸调整模板的纵向标高，使模板处于浇注混凝土时的正确位置，与此同时设置好预拱度。预拱度设置由安装在主梁上的吊杆调节连接器来完成，预拱度值由模架自身挠度和箱梁预拱度两部分组成，工艺流程见下图3。图3MZ1000S移动模架施工工艺流程图预应力张拉压浆拆除墩顶散模脱模拆除吊杆及模架对接螺栓辅助支腿伸出与桥面顶紧后支腿吊挂前移支承油缸收回脱空底模架横移开启并锁定整机纵移1,3.95m（40m梁施工为10.60m）后支腿油缸顶紧前支腿吊挂前移并安装后支腿油缸收回支座安装整机纵移29.4m底模架横移关闭前后支腿油缸顶升安装吊杆并调模绑扎钢筋、安装内模浇筑箱梁混凝土混凝土养护绑扎钢筋，浇筑首跨砼搭设临时支墩，拼装模架6.2操作要点6.21首跨梁施工6.2.1.1移动模架拼装移动模架拼装工艺流程为：场地平整------拼装支架搭设------7节主梁地面拼装（上叠梁暂时不装，主梁分两段拼装，前四节承重钢箱梁和后三节主梁分开安装）------前后支腿安装------前四节承重主梁吊装------吊装后三节主梁与前段主梁空中对接------8号辅助主梁安装------安装上叠梁------吊装导梁与主梁空中对接------挑梁吊臂及电葫芦轨道安装------拼装调整底模架底模板------拼装调整侧模架侧模板及撑杆------拼装调整翼模及撑杆------拼装调整异形侧模与异形翼模------整体吊装模板与吊臂连接-----连接模板、调整模板------安装墩顶散模及其构件------安装电气系统、液压系统------整机调试、空运转。一、搭设临时支架为移动模架拼装需要，在57#-58#墩之间及后支腿处搭设临时支架，移动模架支撑架采用钢管支架施工，钢管立柱采用φ600，钢管立柱之间采用[16a槽钢剪刀撑连接。如图4所示。图4后支腿支架与主梁支架二、主梁及前后支腿拼装1、主梁地面拼装在57#墩、58#墩身线路右侧施工场地上用枕木搭建主梁拼装临时平台，2.5m见方高度0.6m，在地面逐节拼装主梁，并将接头螺栓上满拧紧。并在墩台旁边搭设临时钢管支撑平台，使临时支撑的上表面和标准桥面齐平，并在平台上方后支腿相应位置坐好标记及预埋件。主梁拼装如图5所示：图5主梁拼装图2、前后支腿安装在临时支撑顶安装造桥机后支腿，并与预埋件锁定；在57#墩顶安装造桥机前支腿，并与预埋件锁定，支腿后方安装支腿斜拉机构，前方拉设锁链并可靠锚固，如图6所示。墩墩图6前支腿后支腿安装示意图3、主梁吊装与对接，导梁与主梁对接，主梁与辅助钢箱梁对接用两台250墩吊车将主梁分次吊装到位，接头螺栓上满拧紧，并在相应位置安装辅助支腿及相关配件；其中一台汽车吊将在地面拼装好的辅助钢箱梁及辅助支腿吊装到位;另一台汽车吊将在地面拼装好的9号主梁和10号主梁吊装到位，接头螺栓上满拧紧。如下图7-8所示：主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁墩墩图7空中对接示意图主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁主梁墩墩图8前导梁与主梁、叠梁与主梁安装示意图三、挑梁、吊臂、吊杆及电动葫芦轨道安装挑梁、吊臂吊杆及电动葫芦轨道是模架系统构造必不可少的一部分，它们是模架的传力装置及结构调整装置。如图9-10所示。图9挑梁及吊臂安装、吊杆的安装四、拼装调整底模架底模板底模架及模板安装，底模是箱梁混凝土的直接支承及成型体系，而底模架则是底模的受力桁架，通过桁架传力→吊杆→主梁。如图10所示图10底模架及底模板安装五、拼装调整侧模架侧模板及撑杆侧模架共14组，每组侧模架由主桁架、连接桁架连接成整体，构成空间桁架结构。如图11所示图11侧模架及侧模板安装六、安装液压系统MZ1000S型移动模架造桥机液压系统共五套，分别为前支腿液压系统（1套）、后支腿液压系统（1套）、辅助支腿液压系统（1套）和开模液压系统（2套）。七、拼装调模架系统剩余部分翼模共8组，左右各4组，每组两块模板之间通过4.8级精制螺栓对拉连接成整体，构成一组。翼模与侧模之间也过4.8级精制螺栓对拉连接成整体，与侧模架撑杆连接。整体吊装模板与吊臂连接，调整造桥机的模架系统包括底模架和侧模架，是箱梁混凝土的直接支承体系。工作时，左右两组底模架用8.8级精制螺栓对拉，形成整体。安装墩顶散模及其构件、爬梯及走道安装，完善模架系统。6.2.1.2移动模架预压载在初次使用该类移动模架时，应科学严格的进行预压试验，以便将试验数据与计算值进行对比，确定弹性变形是否与计算相符，同时取得非弹性变形数据指导后续梁跨施工预拱度设置。在底腹板铺设完成后，进行预压试验。验证MZ1000S移动模架造桥机的设计和制造质量，需要在现场做空载试验和堆载试验，以确保设备在以后的使用过程中正常工作和使用安全及通过模拟移动模架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证移动模架主梁框架及其附属结构的弹性变形，消除其非弹性变形。预压采用堆码沙袋法分级加载，分别按照计算重量的0%、50%、80%、100%、120%实施，并在各吊杆位置、主梁跨中、1/4跨及梁端设置观测点进行观测，按规范准确获得预压试验数据，通过其规律来指导移动模架施工中模板的预拱度值及其混凝土分层浇注的顺序。预压现场影像如图12所示图12移动模架预压载6.2.1.3安装支座及模板调整安装支座前先对混凝土垫石凿毛，支座吊装就位后，采用重力式灌浆方法，在支座底板与支座垫石表面灌注2～3cm厚专门的支座灌浆料，支座灌浆料必须保证充满锚栓孔及垫石与支座之间的空隙。模架预拱度的设置主要是考虑钢箱主梁承重后引起的弹性变形。预拱度的设置由模板桁架的竖杆长度变化来实现，吊杆也通过其丝扣的调整来达到与竖杆的统一长度。预拱度设置及模板调整：当侧模及底模安装就位后，调整各支点模板纵向标高，使钢箱模板处于浇筑混凝土时的正确位置，与此同时设置好预留拱度。预拱的设置分两次完成，第一次指在移动模架制造时考虑主梁预留上拱度，第二次由安装在钢箱上的垫块和侧模连接处框架支承立柱上的调整栓来完成；各支点预拱度值结合设计，由综合计算分析而定，预拱度理论值的计算主要考虑如下因素：钢箱的弹性变形、恒载、混凝土梁产生的弹塑性变形、支点沉降。6.2.1.4普通钢筋及预应力管道安装梁体钢筋应整体绑扎，先进行底板及腹板钢筋的绑扎，然后进行顶板钢筋的绑扎，当梁体钢筋与预应力钢筋碰撞时，可适当移动梁体钢筋或进行弯折。梁体钢筋最小保护层除顶板面为30mm外，其余均为35mm，且绑扎铁丝的尾段不应伸人保护层内。本设计桥面排水坡由梁体顶板顶面直接形成，顶面钢筋根据桥面坡度