上行式移動(dòng)模架過空跨施工連續(xù)梁技術(shù)

朱 輝

1 工程概況

新建鐵路滬漢蓉通道合肥—武漢段WHZQ-1標(biāo)楊家坳大橋,由于本橋3號(hào)墩～9號(hào)墩之間線路上設(shè)置了一組重型道岔,橋上渡線區(qū)必須以連續(xù)梁通過,所以橋式布置為:3-32 m組合箱梁+6×32 m連續(xù)梁+6-32 m組合箱梁,其中組合箱梁采用架橋機(jī)架設(shè),連續(xù)梁采用移動(dòng)模架制梁,且連續(xù)梁必須在架橋機(jī)架設(shè)前施工完畢。

常規(guī)的移動(dòng)模架施工都是在原位拼裝模架,然后在已澆筑梁面上行走,并從橋梁的首跨開始施工,但由于本橋3號(hào)墩～9號(hào)墩墩高約40 m,且位于山間洼地上,無法在原位拼裝移動(dòng)模架,因此移動(dòng)模架只能在0號(hào)橋臺(tái)臺(tái)后路基上拼裝主梁,邊行走邊拼裝吊架部分,且橋墩間無臨時(shí)膺架支撐,移動(dòng)模架跨越3孔空跨后從路基走行至3號(hào)墩～4號(hào)墩之間后逐孔現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。因此移動(dòng)模架采用無臨時(shí)膺架支撐拼裝和過空跨后再制梁是本工程的關(guān)鍵技術(shù)。

2 移動(dòng)模架簡(jiǎn)介

為適應(yīng)本工程的特殊工況,本工程選用了HDMZS32 m/900 t型上行式移動(dòng)模架作為主要施工設(shè)備,其主要技術(shù)參數(shù)如下:現(xiàn)澆跨度:32 m,24 m簡(jiǎn)支梁,32 m+6.5 m連續(xù)梁;連續(xù)梁?jiǎn)慰鬃畲笾亓?1 100 t;適應(yīng)縱坡/橫坡:≤2%或≤3%;適應(yīng)彎曲半徑:≥2 000 m;整機(jī)自重:600 t;最大撓度:L/600;行走時(shí)最大風(fēng)速:6級(jí)。

本移動(dòng)模架在結(jié)構(gòu)上可以分為:承重主梁及其導(dǎo)梁、挑梁、吊桿、吊梁、外模系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)、支腿結(jié)構(gòu)、整機(jī)縱橫移及支腿轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)、爬梯平臺(tái)等幾部分,構(gòu)成一個(gè)完整的承載結(jié)構(gòu)體系。

本移動(dòng)模架利用橋梁端部和橋墩安裝支腿,支腿支撐主梁系統(tǒng),挑梁、吊梁、外模及模架吊掛在主梁系統(tǒng)上,形成一個(gè)可以縱向移動(dòng)的橋梁制造平臺(tái),完成橋梁的施工。工作時(shí),整個(gè)模架由前后各兩個(gè)支腿支承,前支腿支撐在待制箱梁前方的橋墩上,后支腿支撐在已制成箱梁的前端,過孔時(shí)后支腿在已制成箱梁頂面上移動(dòng)。承重的主梁系統(tǒng)位于橋面上方,外模系統(tǒng)吊掛在承重主梁上,主梁系統(tǒng)通過支腿支撐在梁端、墩頂。移動(dòng)模架下落脫模,橫向開啟底模板、底模架使其能夠通過橋墩,縱向前移過孔到達(dá)下一施工孔位,橫向合龍底模板,底模架再次形成施工平臺(tái),完成下一孔施工。模架簡(jiǎn)圖如圖1所示。

3 拼裝及過空跨技術(shù)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

前導(dǎo)梁到達(dá)前方橋墩時(shí)主梁停止前進(jìn),此時(shí)模架重心在中、后支腿之間,模架由中、后兩個(gè)支腿支撐;前支腿即可脫空沿著主梁軌道運(yùn)行到前方橋墩上,安裝前支腿,模架由前、中、后三個(gè)支腿支撐,此時(shí)移動(dòng)模架為超靜定體系;然后主梁在三個(gè)支腿上繼續(xù)前移,當(dāng)模架重心通過中支腿,位于前、中支腿之間時(shí),主梁停止前進(jìn),后支腿脫空,模架由前、中兩個(gè)支腿支撐;后支腿脫空沿著主梁軌道運(yùn)行到中支腿所在的橋墩位置;利用主梁上的大牛腿支撐模架,此時(shí)模架由前支腿和大牛腿支撐,中支腿脫空前移,后支腿補(bǔ)充到中支腿位置;大牛腿落梁,此時(shí)模架由后支腿和前支腿受力,完成支腿轉(zhuǎn)換,依次類推,模架即可通過空跨。

為安全順利通過空跨,本移動(dòng)模架還采用了如下特殊結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù):

1)考慮到該模架要空載時(shí)通過3孔空跨,以及各個(gè)工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求,該模架主梁和導(dǎo)梁設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為76 m,約為標(biāo)準(zhǔn)跨度的2.4倍。這樣可以保持整個(gè)模架的重心隨時(shí)位于兩個(gè)受力支撐腿之間,不會(huì)發(fā)生傾覆。

2)考慮到38.5 m連續(xù)梁前后段的施工縫設(shè)置于每跨箱梁受力最小的位置,即前支腿前端還有6.5 m長(zhǎng)模板,為平衡整個(gè)模架的重量,須在尾部壓重15 t。

3)為了在過空跨時(shí)模架支腿能夠相互轉(zhuǎn)換,主梁上增加了轉(zhuǎn)換裝置即兩個(gè)大牛腿,大牛腿在支腿轉(zhuǎn)換前能支撐起整個(gè)模架的自重,支腿則可脫空在主梁上前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

4)整個(gè)模架在主梁上設(shè)置了5個(gè)小牛腿,可以實(shí)現(xiàn)各種不同工況下的主梁頂伸和支點(diǎn)轉(zhuǎn)換,以及制造24 m箱梁時(shí)的工況。

5)每個(gè)支腿橫梁下的承重結(jié)構(gòu)有兩種,一種為過孔支架,在過孔時(shí)直接支撐于橋墩上,另一種為支腿絲桿,拆除過孔支架,支腿可以直接支撐在已制好的箱梁頂面。

6)制梁工況時(shí),由于前支腿須支撐在前方橋墩上,所以須在橫隔梁位置的兩側(cè)翼板上開孔,以便前支腿穿過梁體支撐在橋墩上受力。

3.2 無膺架拼裝步驟(模板未示)

如圖2所示,3號(hào)支腿擺放在4號(hào)牛腿處,2號(hào)支腿鎖定在0號(hào)墩上,在橋臺(tái)的后方拼裝移動(dòng)模架的主梁、挑梁等上部結(jié)構(gòu),此時(shí),1號(hào)支腿僅安裝過孔支腿,制梁立柱吊掛在1號(hào)牛腿上方。向前運(yùn)行移動(dòng)模架,同時(shí)從前端開始安裝底模等下部結(jié)構(gòu),向前運(yùn)行15 m時(shí)加配重塊55 t。1號(hào)支腿到達(dá)1號(hào)墩時(shí),1號(hào)支腿架與1號(hào)墩鎖定,拆除配重。向前運(yùn)行移動(dòng)模架,繼續(xù)拼裝底模,尾端到達(dá)3號(hào)支腿停下。3號(hào)支腿脫空懸掛在主梁尾部。向前運(yùn)行移動(dòng)模架,2號(hào)大牛腿運(yùn)行到0號(hào)橋臺(tái)并與預(yù)埋鐵鎖定,頂升2號(hào)牛腿,2號(hào)支腿脫空并向前運(yùn)行,3號(hào)支腿運(yùn)行到0號(hào)墩,安裝支腿架并與0號(hào)墩預(yù)埋鐵鎖定,從而完成3號(hào)支腿和2號(hào)支腿的轉(zhuǎn)換,2號(hào)支腿向前運(yùn)行。解除2號(hào)大牛腿與0號(hào)墩的鎖定,向前運(yùn)行移動(dòng)模架。1號(hào)大牛腿到達(dá)1號(hào)墩處并與其鎖定,頂升1號(hào)大牛腿,1號(hào)支腿脫空向前運(yùn)行,2號(hào)支腿到達(dá)1號(hào)墩并與其鎖定,從而完成1號(hào)支腿與2號(hào)支腿的轉(zhuǎn)換。移動(dòng)模架拼裝完畢,如圖3所示。

3.3 加載試驗(yàn)

移動(dòng)模架在0號(hào)臺(tái)～1號(hào)墩之間拼裝完畢后,通過加砂袋全跨預(yù)壓以消除非彈性變形,確定彈性變形值并據(jù)此進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置,同時(shí)檢驗(yàn)?zāi)＜艿陌踩阅堋ｎA(yù)壓荷載為第一孔箱梁總重×1.1+內(nèi)模重量,橫向模擬梁體重力分布。

3.4 過孔跨步驟(模板未示)

初始狀態(tài)如圖3所示。3號(hào)支腿掛輪處在固定狀態(tài),防止意外主梁前傾。向前運(yùn)行移動(dòng)模架,1號(hào)支腿向后運(yùn)行保持原位置不動(dòng),導(dǎo)梁端頭到達(dá)前方橋墩頂面停下,如圖4所示。

3號(hào)支腿與主梁使用兩臺(tái)手拉葫蘆鎖定,1號(hào)支腿前移與2號(hào)墩鎖定。解除3號(hào)支腿與主梁之間葫蘆鎖定,移動(dòng)模架向前運(yùn)行,4號(hào)支腿到達(dá)2號(hào)支腿處停下,如圖5所示。

解除3號(hào)支腿與橋臺(tái)鎖定,2號(hào)支腿頂升主梁,3號(hào)支腿脫空向前運(yùn)行到5號(hào)牛腿處,此時(shí)1號(hào)支腿掛輪為固定狀態(tài)。移動(dòng)模架向前運(yùn)行,2號(hào)大牛腿運(yùn)行到2號(hào)支腿處停下。2號(hào)大牛腿1號(hào)橋墩與預(yù)埋鐵鎖定,2號(hào)支腿頂起主梁,大牛腿伸縮支腿伸出,用銷軸固定。2號(hào)支腿千斤頂回落。此時(shí),2號(hào)支腿與3號(hào)支腿脫空并完成轉(zhuǎn)換。3號(hào)支腿頂起主梁,大牛腿回縮,3號(hào)支腿托輪支撐主梁。2號(hào)支腿向前運(yùn)行,如圖6所示。

移動(dòng)模架向前運(yùn)行,1號(hào)大牛腿運(yùn)行到2號(hào)橋墩處停下,完成2號(hào)支腿與1號(hào)支腿的轉(zhuǎn)換。同樣道理,移動(dòng)模架運(yùn)行到3,4號(hào)墩之間,拆除2號(hào)支腿支架,安裝1號(hào)支腿制梁立柱,1號(hào)支腿過孔支腿也拆除,用專用小車吊起向前運(yùn)行8 m。進(jìn)入澆筑施工狀態(tài)。

3.5 連續(xù)梁施工工藝

制完第一段梁后,模架即可在梁面上運(yùn)行,步驟不再贅述。需要注意的是由于施工連續(xù)梁時(shí)前支腿必須支撐在橋墩上,為避開橫隔梁位置密集的鋼筋和預(yù)應(yīng)力束,采用在墩頂位置的橋梁翼板上開孔的措施;為保證連續(xù)梁梁體的接頭處混凝土的密實(shí)和美觀,在已施工梁體的前端底模預(yù)留孔洞,用精軋螺紋鋼將底模與已澆筑的梁體混凝土外側(cè)密貼,使后澆混凝土與已澆梁段產(chǎn)生同樣的變形,避免錯(cuò)臺(tái)。連續(xù)梁混凝土澆筑時(shí)應(yīng)從懸臂端往支座方向澆筑;由于連續(xù)梁施工時(shí)預(yù)應(yīng)力束是錯(cuò)位張拉,在澆筑本段混凝土?xí)r,可在移動(dòng)模架的主梁兩側(cè)安裝可以順橋向走行的小型電動(dòng)葫蘆,將下段梁體的鋼絞線用塑料薄膜包裹后用電動(dòng)葫蘆懸掛,避免污染預(yù)應(yīng)力束,方便移動(dòng)模架的前移。

4 橋梁現(xiàn)澆施工

箱梁梁體的外模為整體式鋼模,采用人工配合吊車吊裝,人工調(diào)整以后箱梁外模板隨移動(dòng)模架一起移動(dòng),模架移到位后,模板內(nèi)移合龍即可。內(nèi)模待底板、腹板鋼筋綁扎完畢后,人工轉(zhuǎn)運(yùn)上橋進(jìn)入箱梁內(nèi)組拼。

走行到位后,根據(jù)每級(jí)預(yù)壓確定的施工預(yù)拱度,通過調(diào)節(jié)底模油頂,使模架調(diào)節(jié)達(dá)到預(yù)拱度要求。預(yù)拱度設(shè)置由安裝在主梁上的調(diào)整螺栓來完成,預(yù)拱度值由模架自身?yè)隙群拖淞侯A(yù)拱度兩部分組成。

鋼筋在加工棚內(nèi)下料、連接、彎制,單根入模綁扎。

混凝土由拌合站集中拌和,混凝土罐車運(yùn)輸,混凝土輸送泵和泵車泵送入模;混凝土振搗以插入式振動(dòng)棒振搗為主,輔以附著式振搗器。

澆筑時(shí)采用全斷面分層錯(cuò)開,第一段梁從梁兩端向中間、其他五段梁從一端向另一端推進(jìn)的方法澆筑。梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值85%、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值80%且不少于6 d齡期以后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)模架過空跨制梁在現(xiàn)階段移動(dòng)模架施工中也屬首次,為以后同類型的施工工況提供了成功的范例和經(jīng)驗(yàn),同時(shí)該移動(dòng)模架稍作修改后即可進(jìn)行其他梁型的施工,通用性較強(qiáng),具有較高的推廣價(jià)值。

[1] 中國(guó)鐵道建筑總公司.移動(dòng)模架法制梁施工技術(shù)指南[Z].2006.

[2] 古春生.DSZ32 m/900 t上行式移動(dòng)模架制梁施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(6):178-179.

[3] 文庭亞.武廣客運(yùn)專線MZ900S型上行式移動(dòng)模架現(xiàn)澆梁施工技術(shù)[J].鐵道勘察,2008(3):74-77.