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SL_50/1500下承自行式移动模架造桥机施工多跨PC连续箱梁工法中铁二十四局集团有限公司主要完成人：卢见黄耀东向科王庆昀敖志勇1前言随着桥梁建设的飞速发展，大跨度的混凝土连续箱梁已广泛应用于城市高架桥和跨海跨江大型桥梁的引桥建设中。然而在国内大跨度的连续梁却基本局限于采用满堂支架现浇和悬臂法施工，只有少数跨度较小的采用移动模架施工。相比之下，采用移动模架法施工大跨度的多跨连续箱梁具有工序简单，适用范围广，尤其是针对跨江跨海大桥引桥施工具有明显的优势，不受地形条件的限制，施工周期短，同时采用移动模架逐孔施工，具有明显的经济效益。针对上海长江大桥B1标段长兴岛北侧滩涂区域连续箱梁的结构特点，中铁二十四局集团有限公司组织了科研小组，对SL_50/1500下承自行式移动模架造桥机施工多跨PC连续箱梁施工技术进行了研究，在施工技术和方法上有所创新。经查新，使用该移动模架施工50m连续箱梁在国内施工中较少报道，推动了我国在这一领域的施工水平提高。2工法特点2.0.1本工法采用的移动模架造桥机结构设计轻便、节约材料，操作简单，主要构件基本为可周转材料，加工量相对较少，与同类型的移动模架相比节约制作成本。2.0.2本工法移动模架拼装采用常用的满堂支架作为主要构件的拼装平台，拼装操作高效快速，较好的满足进度、成本要求。2.0.3采用逐跨现浇，移动模架整体行走到下一孔，无需多次拼装和预压，施工周期短，资源投入相对较少。2.0.4结构受力明确，理论计算结果和预压试验以及实际发生情况极为吻合，结构安全可靠，有利于控制箱梁施工质量控制，保证良好的线性。2.0.5调整底模板、侧模板和翼模板的位置可适用于直线段、曲线段不同结构尺寸的梁浇筑，设备通用性好。2.0.6本工法的跨中无任何支撑，地基无需处理，各工序操作简单，所有构件都可利用模板本身结构自行实现过孔，具有明显的社会经济效益。3适用范围本工法适用于首跨60m，标准跨50m的预应力混凝土连续箱梁的逐孔浇筑，也可用于跨度50m左右的现浇简支梁的逐孔施工。在墩身超过一定高度搭设支架有困难时，施工现场地基软弱或桥下有通车通航要求时，尤其是跨海跨江大桥的引桥段连续梁的施工，采用本移动模架造桥机具有很大的优越性。本工法主要适用于海工环境下滩涂区多跨连续梁施工，其他区域施工时应根据现场情况作适当变动。4工艺原理移动模架系统作为大型施工设备其主要目的是完成混凝土梁体的原位浇筑，同时还必须具备移动过孔的走行功能。其工艺原理如下：1制梁：两组钢箱梁支承模板，在模板内进行现场绑扎钢筋并浇注混凝土梁。模板系统有微调机构进行调整，以保证梁形正确。2脱模：通过主支承油缸的收缩，整机下落整体脱模。内模系统则通过人工配合内模小车液压系统脱模；模板系统在开模油缸的作用下横移或旋转实现开合。3移动模架纵移：对于下行式，主机纵移前需进行墩旁托架的倒换，前后悬吊支撑系统悬吊主梁，替代托架作用。利用垂直吊挂油缸使墩身两边的墩旁托架和支承台车与主箱梁脱离，并利用反钩装置钩住箱梁轨道外侧，启动纵移油缸使托架和台车向前方桥墩移位并安装。最后在纵移油缸的推动下主机前移过孔，准备浇筑下一孔。5施工工艺流程及操作要点5.1移动模架施工工艺流程图5.1移动模架施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1移动模架拼装作业要点移动模架拼装顺序总体为从下到上的原则：先拼装支撑托架，并把推进小车安装在支撑托架上，然后利用临时支墩和托架进行主梁的拼装，主梁拼装好拼装前后鼻梁，并把配重块拼装好，然后再进行横梁的拼装，然后进行横梁拼装好，移动模架的预拼底、腹、翼模板的安装内模、横隔板模板的支立移动模架的安装并预压底、腹板、横隔板钢筋的绑扎底板预应力的布置拼装场地的平整移动模架行走至下一跨移动模架的顶升压浆、拆模移动模架的下落浇注第一跨梁体、横隔板混凝土施加预应力顶板预应力的布置顶、翼板钢筋的绑扎左、右幅施工完毕移动拆除循环进行下一跨施工然后拼装模板，最后是附属设施安装。1支撑托架安装1）安装承台上的钢支撑立柱。由于墩柱的高度不一致，接地支撑的配备不一致，在每个墩的承台上要浇筑高度不一的混凝土垫块以调整模架的标高。2）支撑托架在地面拼装到位。3）采用吊车吊装，先将托架下部安装到墩柱上；连接下部的两根钢筋，但不要张紧。4）将托架的上半部连接到下部上按要张紧上部的连接钢筋，要求两端同时张拉。2主梁安装1）吊装第一节主梁到拼装平台上，高度高于小车顶面高程2～5cm；2）在靠近连接点的滑轨下分别布置1台10t的千斤顶，共计4台；3）调节第一节主梁到正确标高，用楔块楔住主梁，放松4台千斤顶；4）再次检查第一节主梁的标高确保处于正确位置，安放第二节主梁，与第一节间距10mm；5）用千斤顶调整第二节主梁的标高，安装两节主梁间的连接板，先不必拧紧；6）用楔块楔住第二节主梁，放松4台千斤顶，检查第二节主梁的标高，确保相对于第一节主梁处于正确位置；7）拧紧第一、二节主梁间的螺栓，顺序为从连接板的中间向外侧依次施拧，重复6至10步骤将每两节主梁连接在一起。3横梁安装1）在安放跨放出桥梁中心线，延伸中心线至前面桥墩；2）通过25t汽车吊将每对横梁连接在一起，将左右两侧主梁布置在其设计中心线靠外侧10mm的位置；3）安装横梁，将左右两侧主梁向中间横移至设计位置，正确连接主梁与横梁；4）分开横梁并将右侧主梁横移200mm，将右侧主梁向桥中心线横移，重新连接横梁。4模板安装底模的安装程序如下：1）按预拱度值调节机械螺旋顶，由前向后依次安装底模；2）在安装下一块之前，检查已安装底板的标高，并作必要的调整。3）悬臂端的板块可在任意时候安装；翼模及侧模的安装程序如下：1）参看图纸，安装标准模块的可调撑杠，销接到连接耳上；安装侧模，连接到底模和可调支撑杠上，并通过支撑杆来调节角度。2）安装顶板，顶板与侧板用螺栓连接，并与可调支撑杠连接；3）根据预拱度值调节达到预拱度要求。5其他设施的安装1）推进小车的安装安放在各墩边的推进小车直接用50t吊车吊置在牛脚托架上，并安装就位，之后安装其相关的液压部件，并与主梁连接。2）配重块安装配重块由穿过块件的钢筋与主梁上部外侧吊耳相连，配重块必须在外模就位于横梁上之前安装。为了满足系统分开后的平衡，系统总共采用了4块预制混凝土配重块，配重块由现场预制。5.2.2移动模架预压作业要点1预压方法与观测1）预压加载值根据箱梁的设计情况，移动模架施工首孔箱梁长度为60m，采用1.1倍荷载预压，预压前应对移动模架设置设计预拱度。2）预压材料预压材料本着因地制宜的原则，采用袋装黄砂为材料。预压时每袋黄砂先进行称量记录后，再采用25t汽车吊吊放到指定位置。考虑雨季的影响，现场要备好遮雨材料，下雨时及时进行覆盖，避免砂袋进水后荷载变化。3）加载布置加载时根据箱梁的断面，尽量满足其实际的荷载分布，压重荷载布置沿移动模架纵向均匀布置，余下的荷载布置在移动模架的底模上，堆载预压必须分层进行，先铺第一层砂袋再铺第二层砂袋，纵向进行。具体布置见图5.2.2。砂袋加载布置图图5.2.2加载布置断面图4）观测方法观测点布置：在预压开始前，移动模架到达制梁位置时分别在主梁支撑托架对应的箱梁顶部、横梁以及外模的翼缘处设置观测点，并标号。具体见布置图5.2.2-1和5.2.2-2；观测点移动模架观测点平面布置图观测点观测点观测点观测点观测点观测点观测点ABCDEFGHIJK图5.2.2-1观测点平面布置图图5.2.2-2模架观测点位置观测频次：预压前先设置好观测点，做好标识，进行第一次初始数据的测量和记录；当荷载加载到50％时进行第二次观测并做好记录；当荷载堆载到1.0倍后再进行第三次观测；当荷载堆载到1.1倍后再进行第四次观测；当预压稳定后进行第五次观测，观测完后准备卸载；卸载完后再进行第六次观测；共计六次观测。观测仪器的架设位置可设置在墩顶处，不可架设于移动模架上。5.2.3移动模架施工箱梁线形控制作业要点1各工况下移动模架的理论挠度此移动模架施工连续箱梁有三种工况，分别是浇筑首跨箱梁、标准跨箱梁以及每联尾跨箱梁，其中首跨箱梁为60m，标准跨为50m，尾跨为40m。由于箱梁的荷载在三种工况下不一致，所以造成模架在三种工况下的产生的理论挠度值也不一致，首先分析以下三种工况下的荷载情况，见表5.2.3。图5.2.3-1工况一：首跨箱梁荷载作用下移动模架弯矩图观测点观测点观测点观测点图5.2.3-2工况二：标准跨箱梁荷载作用下移动模架弯矩图图5.2.3-3工况三：尾跨箱梁荷载作用下移动模架弯矩图通过计算可以得出各工况箱梁荷载作用在移动模架上产生的挠度值，其中横向选取在模架中心线处也就是箱梁中心线处产生的挠度值，纵向选在11道横梁处，横梁的间距为5.5m，选取在横梁处可以对模板施加预拱度，便于后续对应进行预拱度设置。计算结果见表5.2.3-1和图5.2.3-4。表5.2.3-1各工况箱梁荷载产生的理论挠度值表横梁位置首跨标准跨最后跨mmmmmm1-34.218.922.52-77.9-9.2-9.03-113.5-36.7-40.04-135.9-58.1-64.45-142.9-70.5-78.96-134.0-72.1-81.47-110.3-63.0-71.78-74.6-44.8-51.09-31.2-20.8-21.81014.24.212.01157.127.243.9-200-150-100-500501001234567891011首跨mm标准跨mm最后跨mm图5.2.3-4各工况箱梁荷载产生的理论挠度曲线图2预压观测数据分析整理预压试验选取首跨60m箱梁进行，预压结束后，对预压数据进行了整理分析，根据预压观测的位置、荷载情况，在荷载加载到100%待观测数据稳定后，得到首跨箱梁预压试验数据，其中有的属于塑性变形，有的为弹性变形。见表5.2.3-2和图5.2.3-5。表5.2.3-2首跨箱梁的预压试验（荷载100%）数据及分析结果表测点每点挠度(0.1mm)分析每道横梁挠度(0.1mm)测点每点挠度(0.1mm)分析每道横梁挠度(0.1mm)K1158350F3-854-1000K2417F4-952K3203E1-909-930K4207E2-917J18280E3-885J2-34E4-809J391D1-849-850J40D2-839I1142-350D3-914I2-175D4-800I3-377C1-713-700I4-573C2-732H1-562-700C3-657H2-563C478H3-426B1-421-400H4-376B2-456G1-700-900B3-419G2-650B4-315G3-658A1-234-100G4-600A2-201F1-991-1000A3-147F2-739A4-273首跨预压数据mm-120-100-80-60-40-200204060ABCDEFGHIJK首跨预压数据mm图5.2.3-5首跨箱梁的预压试验（荷载100%）曲线图3分析确定各工况下预拱度设置值根据理论计算可以得到移动模架在首跨箱梁自重产生的挠度值以及其挠度曲线，为了获得准确的预拱度的设置值，对理论数据和预压试验数据进行分析和整理。结合现场情况对首跨预拱度的设置值和挠度曲线进行确定，并最终得出标准跨挠度曲线和预拱度置值，见表5.2.3-3和图5.2.3-6。表5.2.3-3标准跨预拱度设置值表横梁编号设计值预压值确定值A-34-10-20B-78-40-60C-114-70-90D-136-85-110E-143-93-130F-134-100-120G-110-90-100H-75-70-70I-31-35-30J14810K573540-200-150-100-50050100ABCDEFGHIJK设计值预压值确定值图5.2.3-6标准跨箱梁设计、预压及确定值的曲线对比图4移动模架施工连续箱梁线形控制其他措施1）合理设置测点根据移动模架结构的特点，对移动模架预压、预拱度的调节选用了不同的观测点。预压时的观测点主要设置在11道横梁的对应位置，并在每道横梁对应的螺旋丝