預應力連續梁橋應用移動模架施工時存在的問題分析

楊森林

（中國路橋工程有限責任公司，北京 100011）

施工標準化、速度快縮短施工周期且能明顯降低工程成本、周期性應用是移動模架施工法的顯著特點，近些年已經在一些大中型的公鐵路橋梁工程中獲得了較多的推廣應用[1]。而移動模架法的實現主要是借助移動模架造橋機完成各項工序的，移動模架造橋機作為一種自動化程度較高的，可自行移位的混凝土制品工具，其自帶模板，利用承臺或墩柱作為支撐，能簡單快捷且低成本地對橋梁實現現場澆筑并保證施工質量好。近幾年在應用移動模塊法進行橋梁施工中發現，一些橋梁在相同的部位出現了其他方式施工時不常出現的問題，這其中以裂縫在懸臂端附近的薄壁箱梁上明顯出現以及施工后發現橋梁的線形不平順這兩個現象為主，這兩個意外的問題對橋梁的工程施工及耐久性造成了極大的影響，甚至對移動模架施工方法的應用產生了影響，這就需要深入分析并明確導致出現這兩個問題的原因，并做好有效的應對和處理[2]。

一、橋梁懸臂端裂縫問題

（一）懸臂端附近產生裂縫的主要原因

橋梁工程的標準跨循環施工過程中，橋梁所受到的載荷傳力途徑主要如圖1所示。

圖1 橋梁施工時受到的主要載荷傳遞示意圖

懸臂端承受的施工荷載如圖2所示。

圖2 懸臂端承受的施工荷載示意圖

其中P1為模架支反力，P2為錨點反力，P3為縱向預應力。從框架效應角度來看，施工縫處，一般認為受力較小，如果沒有進行實際的定量分析的話，則往往會想當然地根據物理現象將橋梁自動載荷及底板錨點力認定為導致懸臂端附近薄壁底板出現裂縫的主要原因。特別是在以往常規的模型分析中，往往不考慮橋面橫向應力的影響，這與橋梁設計不受外載荷控制的認知也有關系，然而即便是考慮了橫向應力因素的影響，在模型分析的時候也往往會把箱梁的截面進行簡化（一般為簡支框架模型）并用來分析。然而這其中忽略了很重要的一個方面，那就是在施工過程中，由移動模架產生的附加空間效應。因為平面桿系計算模型，不能反映寬體、薄壁箱梁的空間效應，為此建立了空間三維有限元節段模型進行各種力素、孔道影響的精細化分析。

通過進行各種力素敏感性分析，表明上看起來最主要的因素是P2，也就是箱梁底板錨點反力，它是在裂縫區域范圍內主要存在的一種力，那么肯定是它在箱梁底板上起直接主要作用的。但是經過模型中實際數值的分析發現，懸臂端附近底板上受到的一種橫向托應力最嚴重，而橫向托應力的產生來源于一種空間綜合效應，這種空間綜合效應是移動模架法施工過程中P1(模架支反力)和P3(縱向預應力反力)聯合作用的效果。通過在模型中選取不同結點位置，繪制并分析模架支反力（P1）、錨點反力（P2）、縱向預應力（P3）、箱梁結構自重不同工況下橫向應力圖，得到懸臂端截面底板中央位置的橫向應力表1。

對產生橫向應力的各種因素進行綜合分析對比發現，裂縫出現在懸臂端附近底板的影響因素重要程度按順序依次是P1（模架支反力）、P3（縱向預應力）、P2（錨點反力）以及懸臂端箱梁自重。

（二）避免出現裂縫的措施

（1）橋梁箱梁頂底板設計一定要合理；（2）注意底模板錨點力的轉移；（3）將橫隔板設置在梁體懸臂端；（4）重視模架后吊點的移位；（5）在箱梁底板設置臨時橫向預應力；（6）強化質量控制在混凝土澆筑施工中的分量。

二、線形控制問題

以往在進行跨度比較小或者是落地式支架的橋梁施工時，由于關鍵的預拱度值參數比較小，線形控制不是一個大的問題，不用重點考慮。而針對大跨度的橋梁采用移動模架法進行施工時，這時的預拱度值參數設置就是一個非常重要的問題了，這個參數是導致懸臂端施工縫處出現拐點的主要原因，出現線形不平順的問題后就要做好線形控制問題。

表1 懸臂端截面底板中央位置橫向應力（MPa，拉應力為＋）

圖3 線形控制對策流程圖

（一）影響梁體線形的若干因素

（1）移動模架自身剛度的影響；（2）預應力度和結構體系變化的影響；（3）懸臂段長度、模架后支點位置的影響；（4）混凝土收縮徐變的影響。

橋梁線形不平順、懸臂端出現折角，這是由于懸臂端產生了較大的位移所致，而導致位移發生的原因是移動模架的后支點能夠產生巨大的作用力，這是橋梁線形控制問題產生的原因。

（二）線形控制對策

要確保橋梁線形不會出現不平順的問題，應用移動模架法進行橋梁施工時可以按照如圖3的流程來進行。

其中橋梁線形控制中最主要的一個因素就是設置好預拱度，在進行預拱度設置時要做好以下幾個方面因素的分析工作：（1）自重因素，主要包括兩個方面，一個橋梁混凝土段自重；一個是橋梁造橋機設備系統的自重。（2）箱梁預應力。（3）橋面系荷載。（4）混凝土收縮徐變、結構體系變化。（5）活動載荷。

三、結束語

應用移動模架法施工連續梁具有明顯的優越性，但是應用于大跨度橋梁時，會產生意想不到問題，如懸臂端梁體的空間效應致使產生裂縫以及橋梁線形不平順的問題，這些問題的出現不是偶然的，要對它們產生的原因進行詳細分析并采取有針對性的措施加以解決，只有這樣才能保證橋梁施工質量，并更好地推廣該項技術。