移动模架工艺在变宽箱梁施工中的应用

马召祥 吴向阳

中交一航局第一工程有限公司 天津 300456

摘 要：移动模架施工工艺是集模板、支撑系统、过孔功能于一体，利用承台或墩柱作为支承对桥梁进行现场浇筑的一种先进技术。在等截面桥梁施工中应用较为普遍，本文从实际出发总结变宽段移动模架结构调整施工技术，并对相关结构受力进行计算，为类似工程提供一定的借鉴。

关键字：移动模架；变宽箱梁；计算

1．工程概况及应用背景

本工程部分处于浅滩区域，涨潮时，最高水位在承台以上2m左右，退潮时则全部处于淤泥之上，根据统计信息对本区有影响的台风年均3.2次，其登陆时往往伴有大雨或暴风雨，其瞬时最大风速可达40m/s。

其中互通主线桥分左右两幅，主体结构为预应力混凝土连续箱梁，其跨径的布置为18×50+3×45.6m。该部分桥梁使用单箱单室结构、由单箱双室渐变为单箱三室或四室的等高变宽断面结构，箱梁中心高3m，中央分隔带处高3.2m。箱梁顶最宽断面为31m。

2．工程特点与难点

（1）混凝土箱梁断面结构多样，标准断面有16.5m和20m两种宽度，变宽段有渐变断面，最宽断面达31m。

（2）施工荷载变化幅度大，重量最轻梁段长42m，混凝土476.4m³,最重梁段长58m，混凝土1616m³,重达4200t。

（3）施工条件恶劣，桥下净空高，桥下最大净空34.298m，桥位处海面宽阔无掩护，经历台风期，安全风险大。

3．施工方案比选

针对互通主线桥的特点，推荐两种施工方案进行比选，其分析见下表，移动模架和支架现浇方案比选分析

通过上述分析可以看出，移动模架现浇方案与支架现浇方案在经济进行对比，两者

在费用上相差无几，但移动模架现浇方案比支架现浇方案施工速度快，安全性能高，质量有保证，尤其是有利于箱梁线型控制，同时考虑到本项目标准段箱梁较多，施工的连续和统一性，故在本项目变宽箱梁部分使用下行非自行式移动模架逐跨现浇施工方案。

4．变宽段箱梁施工

变宽段的箱梁施工是整个互通区主线桥上部箱梁施工中难度最大的部分。该部分箱梁断面梁顶宽度由16.5m渐变至31m，同时墩身宽度增加了4m。对应此处移动模架的底模板需要加宽10m，同时牛腿的支撑距离要加宽4m。需要对移动模架各结构进行调整，以适应本项目变宽段箱梁施工。

4.1外模板结构调整

侧模、底模和翼板三部分共同组成外摸板。底模按照梁顶宽为16.5m和20m两种进行设计。当梁段梁顶宽大于20m时，在横梁上铺设型钢及木模板，以满足底模加宽的要求。在变宽段箱梁渐变过程中，一侧的侧模和翼板位置固定不动，通过改变另一侧的侧模和翼板的横向位置和高度来实现箱梁的渐变。在横梁和外模板间增加了一个滑座，侧模和翼板安装在滑座上，通过改变侧模和翼板相对于滑座的高度来调整侧模和翼板标高，通过改变滑座在横梁上的位置来调整侧模和翼板的横向位置。

图4.1 外模板调整机构

4.2横梁结构调整

横梁共分3节，其中标准横梁长度为8.7m和12.6m两种，加长横梁长度为10m。施工梁段梁顶宽不大于20m时，只用两种标准长度横梁；当施工梁段梁顶宽大于20m时，在横梁长度为12.6m的一端安装加长横梁。在翼缘板上加工调整滑座的定位孔。横梁在主梁上横向可调，以达到混凝土箱梁在桥横向的精确就位。

4.3牛腿调整

互通区主线桥下部结构墩身宽度与高度在不断变化，最宽墩身13.1m，最窄墩身5.2m。施工中，牛腿支腿间距及主梁在牛腿横梁上的浇筑位置需要不断变化。通过增加腹板厚度和筋板数量扩大牛腿横梁支点范围，使支腿和主梁在牛腿横梁上一定范围内滑动，同时需保证牛腿和横梁均能符合强度和刚度要求。

4.4主梁调整

在浇筑同一孔箱梁时，前后墩身宽度不同，最大相差3.6m，中心线在顺桥向不在同一轴线，而且两墩身处牛腿横梁支腿间距不同。为保证混凝土箱梁载荷在主梁上的偏载不会过大，同时为了减小牛腿横梁受力，浇筑状态下移动模架的一对主梁在两墩身处的间距不同且相对于墩身中心线不对称。主梁在纵移过程中又要求两主梁必须平行，因此，主梁相对位置需要不断调整，同时满足外模板横向位置不移动。主梁调整过程中，首先将一侧主梁与横梁、主梁与推进小车以及推进小车与牛腿锁紧、固定，调整另一侧主梁位置。

4.5横梁部分开合过孔工艺

对于标准截面移动模架可在前后鼻梁位置处设置两道平衡C型梁来保持模架过程时的整体稳定性。由于箱梁截面发生变化，同样的平衡C型梁结构已不能满足其的施工要求，因此需依靠部分横梁闭合来维持模架的整体稳定，而移动模架的过孔需横梁打开才能过孔，所以，变截面移动模架需采用横梁部分开合过孔工艺。

图4.2横梁部分开合过孔工艺

5．受力计算

5.1移动模架受力计算

5.1.1主梁强度、刚度计算

整个移动模架系统中的最重要组成部分是主梁结构，其强度和刚度对箱梁挠度有决定性作用。为了有效的保证桥面的平整度，对移动模架的主梁结构部分进行计算分析是非常必要的。采用有限元法计算分析可较常规的解析法更为可靠，直观，并且可获得解析法难以算出的局部区域应力和变形分布。

以右幅第一联首跨为计算工况，混凝土全长为58m，重约3800t(已扣除墩顶砼)，模板约320t。主梁在设备和混凝土共同作用下的变形见图5.1，仅在混凝土作用下的变形图见图5.2。主梁最大总挠度为0.116m，主梁最大静挠度为0.108m。主梁在设备和混凝土共同作用下的应力图见图5.3。主梁最大应力为205MPa。该主梁材料为钢Q345B，该种材料的允许应力是230MPa，强度满足要求。

图5.1 第一联首跨总变形云图

图5.2第一联首跨静变形云图

图5.3 起始跨主梁总应力云图

5.1.2牛腿强度、刚度计算

牛腿计算取右幅第一联首跨前牛腿进行计算，由于匝道、墩身、悬臂的影响，砼重在移动模架牛腿支腿上分配不均，其前侧牛腿支腿内、外侧受力分别为：926t、1206t；后侧牛腿支腿内、外侧受力分别约为：548t、1099t。牛腿垂向最大变形为23mm，见图5.4。最大应力为216MPa，应力云图见图5.5。该应力为集中应力，局部挤压应力实际为126MPa。该主梁材料为钢Q345B，该种材料的允许应力是230MPa，强度满足要求。

图5.4 牛腿结构垂向变形云图

图5.5牛腿结构应力云图

5.2承台受力计算

由于该项目施工工程中，各跨间上部结构重量有所变化，导致移动模架牛腿对承台作用力不同，现选择每种承台结构形式各自受力最大工况进行核算。

5.2.1 D匝道B027#桩基承台模拟计算

变截面承台选取D匝道B027#进行核算，承台尺寸为14.1×8.1×3.0m。移动模架牛腿支腿在承台的总作用力为2900t，其中内侧承台受力1310t，外侧承台受力1590t，内外侧偏载280t。桩基、承台在牛腿支腿作用下的最大压应力为17.6MPa，最大拉应力为1.54MPa，见图5.6。上述应力均小于C35混凝土的抗压、抗拉设计值，满足使用要求。

图5.6 桩基、承台应力云图

5.2.2左幅B024#桩基承台模拟计算

选取B024#承台进行矩形截面承台核算，承台尺寸为8.5×6.8×3.0m。移动模架牛腿支腿在承台的最大作用力为1780t，其中内侧承台受力1010t，外侧受力770t，偏载240t。计算模型见图5.7，桩基、承台在牛腿支腿作用下的最大压应力为13.9MPa，最大拉应力为1.33MPa。上述应力均小于C35号混凝土的抗压、抗拉设计值，满足使用要求。

图5.7 墩柱、承台应力云图

6.结论

移动模架施工法在互通立交主线桥变宽段上的使用效果良好。结构和工法先进，不需要设置地面支架，受地形干扰小，省略了软弱基础处理；结构可靠，主梁和横梁刚度大，有利于箱梁的线型控制；机械性能好，模板的可调性能和紧固能力强，可确保砼梁施工质量；自动化程度高，利于加快施工进度，操作简便，工作环境得到改善；安全性能好，机体稳定性高，安全防护设施齐全。可在变宽箱梁施工得到良好的应用。

参考文献

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