大跨度雙線橋中的移動模架施工技術

吳洪波

(中鐵二十二局集團第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

1 引 言

目前我國處于道路梁橋建設發展的快速期，現澆連續橋在梁橋建設應用中十分廣泛[1]，隨著該應用的不斷深入，傳統滿堂支架施工方法受限嚴重，高效安全的移動模架施工技術得以推廣[2]，并在公路、鐵路梁橋施工中取得了良好社會與經濟效益。劉家峰等[3]結合我國箱梁橋建設實際，比較了不同移動模架施工方案，指出移動模架施工法已作為重要施工方法，被廣泛應用于鐵路客運專線橋梁建設中。謝發祥等[4]以工程實例為基礎，介紹了國產全自動移動模架的施工過程及改進措施，為同類型施工方案提供了參考價值。馮國春、趙平華等[5，6]闡述了移動法制梁施工技術，設計出簡易仰拱移動模架裝置，并為實際工程施工帶來了巨大經濟效益。劉幸福、臧華等[7，8]結合了實際工程特點，對施工方案進行了創新實踐，通過梁體的線性控制，提高了移動模架施工的整體精度。

2 工程概況

新建松花江位于哈爾濱市道外區和松北區的特大橋，包括哈齊線和濱州線。全橋總長約3.1 km，樁號起始點為(DK1+811.48)～(DK4+876.43)，距既有鐵路橋下游中心約60.0 m。

哈齊、濱州線采用雙線簡支箱梁、雙線連續箱梁和四線系桿拱連續梁。其中，0#～35#墩、42#～78#臺之間為雙線橋，36#～41#墩之間為四線橋，36#～53#墩采用四線共用基礎，承臺并置。其中42#～51#墩共計10孔箱梁采用下行式移動模架施工。

本次客運專線使用移動模架現澆34.5 m箱梁，缺少相關施工工藝借鑒，需結合本工程特定情況，合理設計施工方案。另外，本橋架梁工期較為緊張，為不影響整個標段工期的進程，需保證移動模架施工安全基礎上，適當提速高效施行。由此，本工程設計施工方案擬采用兩套移動模架，其中博瑞移動模架(即B型)自濱州一側投入使用；通聯移動模架(即A型)在哈齊一側投入使用。

3 結構組件安裝

采用MZ模架造橋機，包含兩個鋼結構主梁支承模板系統，與傳統滿堂支架施工相比，去掉了橋面下方的模板支架，模板系統由牛腿支撐于承臺上，施工便捷，是橋梁施工廣泛采用的先進工法之一。

工程中跨箱梁共34.5 m，墩高位于16.5～21.5 m不等，結合整體施工特點，預采用下行式移動模架系統的施工方案，設計的牛腿部分被當前施工階段占用，部分用于下一孔橋墩承臺施工階段，可實現牛腿的不間斷利用，提高施工速率。移動模架系統由牛腿、主梁、導梁等共計7部分組成，各部分均配有液壓、電氣系統。

3.1 牛腿組裝

牛腿的主要作用為傳遞荷載，荷載通過施加于推進平車，借由牛腿進一步傳遞到承臺。牛腿采用Q345B的橫梁式鋼箱結構，單件重量15 t，總長18.2 m，包含橫梁與豎向支腿。牛腿支撐在承臺上，豎向支腿通過螺栓與墩柱固定。三組牛腿左右均設有推進平車2臺。為便于螺栓安裝，每個托架與立柱的接口處搭設龍門式腳手架，吊車配合人力使用尖頭撬棍安裝螺栓，然后依次安裝主油頂托架、頂升油頂、橫聯及頂緊支座。固定結束后，校準牛腿頂水平面，安裝推進平車。

3.2 主梁組裝

移動模架系統主梁材質為Q345B的鋼箱梁，在施工控制中，主梁產生的剛度變化范圍不應大于1/700施工跨徑。鋼箱梁截面尺寸為1 772×3 080 mm2(B型，共6節)，800×3 150 mm2(A型，共10節)；上、下翼緣板厚為20 mm，腹板厚為12～16 mm，每一節鋼箱梁通過高強螺栓與下一節鋼箱梁連接。在兩端的鋼箱梁外側設有導梁，各有兩節，且均由高強螺栓連接。將主梁分節運輸至橋墩處進行安裝，現以B型架設到濱州側為例，介紹安裝過程。

首先在50#～51#墩之間濱州側原地面搭設臨枕木垛(2×2.5 m)，枕木中心距離墩身中線22.7 m，枕木垛上方焊接一個尺寸為1.6×2.0 m2的臨時鋼管支架，枕木垛加鋼管支架高度比臺車上平面低50 mm。從場地運輸前安裝成2節24.3 m與1節13.33 m，使用汽車吊將B型主梁吊裝到平板車上，運至施工棧橋，分別將兩段主梁使用履帶吊運抵墩旁架設到臨時支架上，然后人力配合四臺50 t千斤頂安裝主箱梁之間連接板。另一榀主梁采用相同安裝方法。其中，A型主梁從場地運輸至墩身旁，可搭設臨時支墩進行架設。

3.3 導梁、底模橫梁組裝

支架前進過程中的引導及承重由兩側導梁承擔，移動模架前后導梁長度分別為22.8 m、19.6 m，均分為兩節，吊裝任務可由1臺50 t履帶吊完成，可在安裝完畢的導梁掛設吊籃，便于后續施工開展。導梁安裝簡圖見圖1。

B型底模橫梁同為箱型構件，由Q345B的鋼板組成，在每一個斷面上，采用銷子將不同的B型底模橫梁連接在一起，B型底模橫梁的上側安置底模板。底模橫梁的安裝需由1臺50 t履帶起重機，安裝銷子時可使用吊籃或者搭設臨時平臺。

3.4 液壓、電氣系統組裝

結合本文造橋機的施工特點，在移動模架的各部分中，液壓系統均包括四項系統功能，獨立液壓壓力級數保持在31.5 MPa，置有獨立液壓站的控制元件及管路，可對元件進行開關及換向功能操作。臺車共包含4個液壓泵站，對油缸的功能進行調試。

4 重載試驗

重載試驗是為了避免箱梁現澆施工中出現風險，對造橋機投入使用前，進行的承載能力和撓度值測試分析，以確保實際施工安全性。事先模擬造橋機在箱梁施工的加載過程，記錄并分析造橋機主梁框架及橫梁等其他結構的變形，用于指導后期施工的模板起拱值及安裝順序，實現移動模架施工的整體安全保障。

4.1 試驗準備

試驗對象為MSS34.5/1000型移動模架造橋機，跨度為34.5 m，參考移動模架的實際工作環境，預計對構件施加1 000 t的總載荷。模擬移動模架使用階段的位置分布，分析剛度分布的初始態，確定測點位置，布置相應的應力應變測量裝置，做好準備工作。

4.2 加載

簡支混凝土箱梁長34.5 m，計算重量加上內膜重量，墩頂直接承受重量約為1 000 t。荷載共分為三級施加，第一步均勻加至500 t(50%)，待加載穩定，開始第一輪測試；第二步均勻加至800 t(80%)，待加載穩定，觀察其受力情況；第三步均勻加至1 020 t(102%)，在4 h、12 h與24 h觀測一次。觀測指標包含梁截面的應變、撓度變化量及底模板的變形量，觀測結果如表1所示，可知重載試驗過程中的主梁及導梁撓度與應力值均在控制范圍內，移動模架可在設計使用荷載下保持良好的工作性能。

表1 重載試驗觀測指標記錄

4.3 卸載

卸載方案類似加載方案，共分三級，均勻依次卸載，保持穩定依次至箱梁施工荷載的102%、80%、50%與0%。

5 穩定性驗算

5.1 移動模架橫向傾覆穩定性驗算

圖4為MZ34.5B型模架過孔狀態下整機橫向的受力圖，其中：F1～F4分別為主梁及前后導梁的水平風載荷、底模橫梁的水平風載荷、外模支撐桁架的水平風載荷和外模板的水平風載荷，風載荷計算時風力按內陸12級風，風壓為q=600 N/m2，風力系數為離地30 m高處的風力系數，取值1.39；G為半幅模架的自重。

計算得：F1=18.2 t；F2=0.35 t；F3=3.8 t；F4=11.3 t；G=214.4 t

橫向穩定系數計算結果如下

M抗=∑GiLi=214.4 t×0.8 m=171.52 t·m

M傾=∑FiLi=F1×1.525 m+F2×3.63 m+F3×4.936 m+F4×7.321 m=130.4 t·m

橫向穩定系數=171.52/130.4=1.33

橫向穩定性完全滿足施工要求。實際使用中，過孔時風壓要小于250 N/m2，橫向穩定系數更高。

5.2 移動模架縱向傾覆穩定性驗算

由于前后導梁結構和尺寸相同，所以過孔時，前導梁即將走到最前面的臺車上時，存在整機向前傾覆的可能，此時整機的縱向穩定性最差，取此工況計算整機的穩定性。

圖2 導梁安裝簡圖(單位：m)

如圖2所示，q1=0.73 t/m，為前、后導梁自重的均布載荷；q2=1.97 t/m，為外模板及支撐和底模橫梁自重的均布載荷；q3=3.16 t/m，為主梁和混凝土配重的自重的均布載荷；

穩定力矩=1 756.8 t·m；

傾覆力矩=811.8 t·m

縱向穩定系數=1 756.8/811.8=2.16，遠大于1.33，所以設備縱向抗傾覆性能良好。

6 結 論

以松花江特大橋為背景，在缺乏相關施工工藝借鑒且工期緊張下，提出了MZ34.5簡支梁移動模架造橋機施工方案，通過重載試驗，檢驗了移動模架的使用及安全性能，對移動模架的穩定性進行了計算，經過分析，整個模架體系的穩定性均滿足要求，為近似量級與跨度的其他移動模架施工工程工藝借鑒意義。