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2006-6-6MSS滑移模架造桥技术中铁集团有限公司二○○三年八月2006-6-6现浇连续梁滑移模架（MSS）施工技术n工程概况n滑移模架系统基本构造n系统操作n施工周期表n结构特点n适用范围n效益分析n结束语2006-6-6由中铁集团承建的济南顺河高架桥北延工程第三合同段，主线桥全长1483ｍ，上部结构设计为五孔一联的大悬臂单箱单室断面纵、横向预应力砼现浇连续箱梁，逐孔浇筑逐孔张拉，共11联102单幅孔，跨径30ｍ，箱高1.5ｍ，单幅顶板宽12.24ｍ，底板宽5.5ｍ，箱梁顶板悬臂2.62ｍ，单孔箱梁砼220ｍ3，重量约6000KN，均布荷载200KN/m。该桥顺西泺河而建，河宽22ｍ，采用传统的碗扣式支架、贝雷梁及军用梁施工难度较大。根据该桥的地理环境和等截面连续梁的结构特点，对多种跨河方案进行比选，决定采用滑移模板支架系统（MoveSupportSystem，简称MSS）逐孔现浇施工技术。工程概况2006-6-6MSS滑移模架系统是中铁集团根据工程特点，参考奥地利VCE技术自行研究设计加工制造的全液压、全钢模、机、电、液一体化无支架造桥设备，滑移模架可根据桥梁设计形式采用上承式或下承式，该工程采用下承式结构，从下至上由牛腿、推进平车、主梁、横梁、外模及后横梁组成，重260吨。各组成部分结构和功能简介如下：滑移模架系统基本构造2006-6-6n牛腿：为三角形结构，附于墩身并支撑在承台顶面上。牛腿配有三对，主要作用是支撑主梁，将施加在主梁上的垂直荷载通过牛腿传递到承台上。每对牛腿在箱梁纵轴线处用Φ25mm高强螺栓连接，以抵抗系统在工作中产生的翻转力矩。三角形结构的下部设四根型钢支柱，型钢支柱分2m、1m、0.5m、0.2m不同高度以调整牛腿高程。牛腿2006-6-6n推进平车：是移动支撑系统滑移、调整的关键部分，设于牛腿顶部滑面上，各平车配有一台25吨、行程500ｍｍ横向移动液压千斤顶，一台280吨、行程350ｍｍ竖向自锁式液压千斤顶和一台25吨、行程1200ｍｍ纵向移动液压千斤顶。主梁在施工时支撑在竖向千斤顶上，移动时支撑在滑移支柱上，滑移支柱的上表面安有聚四氟乙烯滑板，以减小纵向移动的摩擦力。平车上设有液压操作泵站。推进平车2006-6-6•推进平车2006-6-6液压站操作阀液压站电控箱操作指示液压站电控箱及操作阀2006-6-6n主梁：为一对钢箱梁，断面宽1.4m，高2.2m，长度38.01m，分为三节组成，每节长12.67m。节间用Φ25mm高强螺栓连接。主梁两端设有鼻梁，每个长为14m，起到支架向下一孔移动时的引导和承重作用。2006-6-6n横梁：为桁架结构，设在两主梁之间，间距3.75m，两端与主梁联接，中间设计为分合形式，上、下弦杆采用Φ16mm高强螺栓连接。横梁上设外模板支撑梁，同一断面上每对横梁间为销连接，外模板支撑梁上设有销孔，以安置外模支架。横梁通过液压系统进行竖向和横向调整。2006-6-6n外模：外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板分块直接铺设在横梁上，并与横梁相对应，沿桥轴线一分为二，该系统纵移时可分开，以避开墩身。腹板、肋板及翼缘板由带丝杠的外模板支撑梁支撑，并通过丝杠调整定位。2006-6-6n内模：采用轻型钢骨架上铺组合钢模板系统，钢骨架全部采用丝杆连接，操作方便，易于安装拆卸。2006-6-6n后横梁及后吊杆：置于已完箱梁尾端，用千斤顶顶起后横梁带动吊杆，将主梁悬挂在上一施工段箱梁的悬臂端，保证前后施工段接缝平整。梁体事先按设计位置预留吊杆孔，吊杆采用8根32mm精轧螺纹钢筋，通过两台280吨液压自锁千斤顶施加顶力。2006-6-6系统操作系统组装与模拟变形标高控制曲线段外模板的调整操作工艺2006-6-6n系统组装与模拟变形滑移模架系统现场组装精度的高低，直接影响到施工的质量、进度及安全生产。根据滑移模架设计图纸，严格按照《钢结构施工技术规范》进行组装，对于高强螺栓连接面，逐一进行表面处理，使其达到应有的摩阻系数。高强螺栓连接，采取初拧、终拧，使每一高强螺栓都达到设计扭矩值。φ22高强螺栓设计扭矩为700N·m，φ16高强螺栓为264N·m。2006-6-6滑移模架现场组装主梁在陆地桥跨内组装，根据现场起吊能力采用搭设临时碗扣支架将主梁分段吊装在牛腿和支架上。组成整体后拆除临时支架。也可将全部主梁组装完成后用大吨位吊车整体吊装就位。2006-6-6模板安装好后，为检验各构件受力后的安全性，检查各个系统在各种工况时构件应变实测值与理论值的差异，消除系统结构的非弹性变形，确定施工预拱度，准确控制桥面标高和线型，按程序进行模拟变形试验，采用砂袋加载预压，重量为梁体自重的1.2倍。对主梁及外模板的变形及关键部位应变进行观测，主梁测点布置在横梁位置，主梁变形观测结果如下表所示。从表中数据可看出，主梁实际应变值同理论值基本相同，最大应变值为4.2cm，满足使用要求。2006-6-6主梁变形观测结果表(mm)测点工况1234567891011工况一理论+4-13-27-38-42-41-35-23-8+6+20实测+4-12-26-36-40-40-33-20-6+4+18工况二理论+11+2-8-17-23-24-22-16-70+7实测+90-6-16-21-22-20-15-50+4工况三理论+12+2-10-20-27-29-26-19-8+4+15实测+100-7-18-24-27-25-16-5+3+142006-6-6n标高控制滑移模架系统施工标高控制是较复杂的技术，其预拱度设置是关键，主要考虑以下五个方面的参数：一是梁体混凝土自重产生的挠度值；二是系统主梁在混凝土浇注后产生的变形；三是浇筑第二孔及以后各孔由后悬臂吊杆产生的挠度值；四是预应力钢束张拉产生的起拱值；五是牛腿节点非弹性变形产生的沉降值。根据以上五种因素推算出每根横梁的预留拱度，通过调整横梁处的螺旋千斤顶来控制标高。2006-6-6n曲线段外模板的调整位于曲线段的现浇梁施工，外模板分若干组沿施工方向与上横梁一起作径向移动，分组数量及移动距离根据曲线半径的大小来确定（在2000m半径上移动最大80mm，在5000m半径上最大约移动16mm），组间设楔形钢板，并用平头螺丝固定在横肋间的方木上。2006-6-6n操作工艺模架的横向分合状态及纵向位置状况见下图。事先安好已定高度的第三对牛腿，按操作规程进行牛腿安装→卸落模架→解开横移→纵移→合并横移→顶升就位→调整标高，然后按施工工艺流程做好各工序工作。全部工序经验收合格后浇筑箱梁混凝土。2006-6-6工作状态2006-6-6由前孔滑移就位，横向合并牢固施工测量，调整位置及高程清理模板，绑扎底、腹板钢筋，布置预应力钢束支立内模绑扎顶板钢筋，布置顶板预应力钢束浇筑混凝土及养生张拉预应力钢绞线落架、横向拉开滑移至下一孔压浆2006-6-6n牛腿安装：每套模架配三对牛腿，牛腿采用吊机安装就位，当在深水处施工时，牛腿可支撑在墩身预埋件上。2006-6-6n卸落模架：梁体砼浇筑、养护、张拉完成后，主千斤顶稍微顶升，以松自锁螺旋装置，千斤顶回油，模架随着整体下落，主梁下落到推进平车的滑移支柱上。2006-6-6n解开横移：解除横梁中间联接，用25ｔ横移液压千斤顶拉动平车使模架分离并对称外移，直至底模能顺利通过墩身为止。2006-6-6n纵移：通过推进平车上的纵移千斤顶卡住主梁下部销孔推动主梁前移，逐销孔交替工作，将支架滑移至下一施工段。2006-6-6滑移模架纵移状态2006-6-6n合并横移：通过横移液压千斤顶横移主梁使横梁合拢，上高强螺栓。2006-6-6n顶升就位：安装后横梁及千斤顶，穿紧轧螺纹钢筋，顶后横梁，主千斤顶顶升使主梁就位达到控制标高，用翼板支撑丝杠调整翼板模板高程。2006-6-6n砼浇筑：箱梁混凝土整孔一次浇筑完成，由悬臂端向已浇梁段推进。每一孔箱梁悬臂端翼缘板位置设置八个吊杆预留孔。针对25m、27m及29.5m的非标准段的施工，移动模架主梁上设若干个支点位置，以满足不同工况下的施工要求。2006-6-6从表二可以看出，影响滑移模架施工进度的关键工序是钢筋绑扎、内模安装和砼养生增强。加快施工进度主要从这两道工序上争取时间，一是组成技术熟练的钢筋班，钢筋绑扎及内模安装从最初的3天缩短到1.5天；二是使用高效缓凝减水剂，梁体砼强度达85%设计强度所需时间缩短到2.5天（气温20℃以上）。通过以上措施，正常进度可达到6天一孔。施工周期2006-6-6时间(天)工作内容12345678滑移模架落架、滑移施工放样、模板调整钢筋绑扎、内模安装砼浇筑砼养生预应力张拉进入下一循环施工周期表2006-6-6方案比较项目军用梁碗扣支架组合系统MSS滑移模架系统2套承担任务量5联50单幅孔1100m3砼5联50单幅孔11000m3砼碗扣支架数量3个工作面12孔1200t，租赁费18万/月，8×18=144万元墩顶及伸缩缝处用20t64式军用梁550t，使用费235元/月.t，550×8×235=103万元滑移模架加工2套，每套263万元共526万元，折旧按50%计263万元地基处理15cm厚碎石垫层计20000m2，军用梁砼基础240m3，合计25万元不需方木数量500m3，550×1200=66万元零星用20m3竹胶板4500m2，4500×50=23万元系统自带钢模板预压每孔0.8万元计40万元不需每孔工日数每孔650个计98万元每孔320个计48万元合计总投入499万元317万元每m3砼摊销454元288元周转性材料回收方木、竹胶板按50%计，45万元设备按50%折旧，263万元每孔施工周期10天6-7天是否受地形、地基影响受地形、地基影响不受地形、地基影响2006-6-6n性能稳定：模架横移、纵移、升降均采用液压驱动，液压系统设有自锁装置，使模架行走及调整定位平稳、方便、安全。n安全可靠：主梁采用箱形钢结构，载荷能力强，抗弯刚度大。n标准化作业：模架操作系统为工厂化生产，使用辅助设备少，质量易于控制，施工流程简便快捷，施工周期6天一孔。结构特点2006-6-6n自动化程度高：模架的解除、移动、过孔、就位及调整全由系统自行完成，迅速准确，需用人工少。n防护措施完善：利用模架两侧的护栏，设置防雨、防寒、防晒顶棚，保证施工期间不受天气影响。2006-6-6济南顺河高架路北延工程第三合同段顺西泺河而建，主桥全长1483ｍ，总计11联102单幅孔，上部结构实际工期只有6个月。根据工程实际情况，从技术先进性、可操作性、工期保证和经济效益上，我们选择了两种方案：北段5联50单幅孔有33单幅孔在水中，采用MSS滑移模架施工。南段5联50单幅孔采用传统的碗扣支架施工，跨河部分采用军用梁碗扣支架组合支承系统。南北两段最后合拢于中间的简支梁孔。两种方案技术经济比较见下表。效益分析2006-6-6n受地势的制约小，不限制桥下的净空，特别适合城市立交桥或高架桥施工。n模架主钢箱梁抗弯刚度大，变形小，能准确控制桥面标高，适合于高速铁路现浇连续梁施工。n适合地面为软弱土层，支架地基处理困难或费用高，如海滩、河滩等地区修建的现浇混凝土连续梁桥。n适合于桥跨小于50米，坡度小于3%，半径大于300米的现浇连续梁桥。适用范围2006-6-6滑移模架在济南顺河高架桥北延工程中实现了单套月完成5孔的速度，成品箱梁底板光洁平整，线型顺适美观，较传统的碗扣支架、贝雷梁及军用梁方案节省投资100多万元，并提前45天完工。中铁集团自行研究设计的滑移模架在该项目上的成功应用，推动了我国中、小跨度现浇连续梁施工设备现代化进程，为在水中、软基、地势复杂等地区用传统支架无法施工的项目提供了一种全新、简捷的技术方案，对我国今后的高速铁路现浇梁施工具有较高的借鉴价值。结束语2006-6-62006-6-6