上行式移動模架過空跨施工連續梁技術

朱 輝

1 工程概況

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

常規的移動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號墩～9號墩墩高約40 m,且位于山間洼地上,無法在原位拼裝移動模架,因此移動模架只能在0號橋臺臺后路基上拼裝主梁,邊行走邊拼裝吊架部分,且橋墩間無臨時膺架支撐,移動模架跨越3孔空跨后從路基走行至3號墩～4號墩之間后逐孔現澆連續箱梁。因此移動模架采用無臨時膺架支撐拼裝和過空跨后再制梁是本工程的關鍵技術。

2 移動模架簡介

為適應本工程的特殊工況,本工程選用了HDMZS32 m/900 t型上行式移動模架作為主要施工設備,其主要技術參數如下:現澆跨度:32 m,24 m簡支梁,32 m+6.5 m連續梁;連續梁單孔最大重量:1 100 t;適應縱坡/橫坡:≤2%或≤3%;適應彎曲半徑:≥2 000 m;整機自重:600 t;最大撓度:L/600;行走時最大風速:6級。

本移動模架在結構上可以分為:承重主梁及其導梁、挑梁、吊桿、吊梁、外模系統、內模系統、支腿結構、整機縱橫移及支腿轉移機構、爬梯平臺等幾部分,構成一個完整的承載結構體系。

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

3 拼裝及過空跨技術

3.1 關鍵技術

前導梁到達前方橋墩時主梁停止前進,此時模架重心在中、后支腿之間,模架由中、后兩個支腿支撐;前支腿即可脫空沿著主梁軌道運行到前方橋墩上,安裝前支腿,模架由前、中、后三個支腿支撐,此時移動模架為超靜定體系;然后主梁在三個支腿上繼續前移,當模架重心通過中支腿,位于前、中支腿之間時,主梁停止前進,后支腿脫空,模架由前、中兩個支腿支撐;后支腿脫空沿著主梁軌道運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,此時模架由前支腿和大牛腿支撐,中支腿脫空前移,后支腿補充到中支腿位置;大牛腿落梁,此時模架由后支腿和前支腿受力,完成支腿轉換,依次類推,模架即可通過空跨。

為安全順利通過空跨,本移動模架還采用了如下特殊結構及關鍵技術:

1)考慮到該模架要空載時通過3孔空跨,以及各個工作狀態下的抗傾覆穩定系數滿足規范要求,該模架主梁和導梁設計總長為76 m,約為標準跨度的2.4倍。這樣可以保持整個模架的重心隨時位于兩個受力支撐腿之間,不會發生傾覆。

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

3)為了在過空跨時模架支腿能夠相互轉換,主梁上增加了轉換裝置即兩個大牛腿,大牛腿在支腿轉換前能支撐起整個模架的自重,支腿則可脫空在主梁上前后移動實現轉換。

4)整個模架在主梁上設置了5個小牛腿,可以實現各種不同工況下的主梁頂伸和支點轉換,以及制造24 m箱梁時的工況。

5)每個支腿橫梁下的承重結構有兩種,一種為過孔支架,在過孔時直接支撐于橋墩上,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,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號支腿擺放在4號牛腿處,2號支腿鎖定在0號墩上,在橋臺的后方拼裝移動模架的主梁、挑梁等上部結構,此時,1號支腿僅安裝過孔支腿,制梁立柱吊掛在1號牛腿上方。向前運行移動模架,同時從前端開始安裝底模等下部結構,向前運行15 m時加配重塊55 t。1號支腿到達1號墩時,1號支腿架與1號墩鎖定,拆除配重。向前運行移動模架,繼續拼裝底模,尾端到達3號支腿停下。3號支腿脫空懸掛在主梁尾部。向前運行移動模架,2號大牛腿運行到0號橋臺并與預埋鐵鎖定,頂升2號牛腿,2號支腿脫空并向前運行,3號支腿運行到0號墩,安裝支腿架并與0號墩預埋鐵鎖定,從而完成3號支腿和2號支腿的轉換,2號支腿向前運行。解除2號大牛腿與0號墩的鎖定,向前運行移動模架。1號大牛腿到達1號墩處并與其鎖定,頂升1號大牛腿,1號支腿脫空向前運行,2號支腿到達1號墩并與其鎖定,從而完成1號支腿與2號支腿的轉換。移動模架拼裝完畢,如圖3所示。

3.3 加載試驗

移動模架在0號臺～1號墩之間拼裝完畢后,通過加砂袋全跨預壓以消除非彈性變形,確定彈性變形值并據此進行預拱度設置,同時檢驗模架的安全性能。預壓荷載為第一孔箱梁總重×1.1+內模重量,橫向模擬梁體重力分布。

3.4 過孔跨步驟(模板未示)

初始狀態如圖3所示。3號支腿掛輪處在固定狀態,防止意外主梁前傾。向前運行移動模架,1號支腿向后運行保持原位置不動,導梁端頭到達前方橋墩頂面停下,如圖4所示。

3號支腿與主梁使用兩臺手拉葫蘆鎖定,1號支腿前移與2號墩鎖定。解除3號支腿與主梁之間葫蘆鎖定,移動模架向前運行,4號支腿到達2號支腿處停下,如圖5所示。

解除3號支腿與橋臺鎖定,2號支腿頂升主梁,3號支腿脫空向前運行到5號牛腿處,此時1號支腿掛輪為固定狀態。移動模架向前運行,2號大牛腿運行到2號支腿處停下。2號大牛腿1號橋墩與預埋鐵鎖定,2號支腿頂起主梁,大牛腿伸縮支腿伸出,用銷軸固定。2號支腿千斤頂回落。此時,2號支腿與3號支腿脫空并完成轉換。3號支腿頂起主梁,大牛腿回縮,3號支腿托輪支撐主梁。2號支腿向前運行,如圖6所示。

移動模架向前運行,1號大牛腿運行到2號橋墩處停下,完成2號支腿與1號支腿的轉換。同樣道理,移動模架運行到3,4號墩之間,拆除2號支腿支架,安裝1號支腿制梁立柱,1號支腿過孔支腿也拆除,用專用小車吊起向前運行8 m。進入澆筑施工狀態。

3.5 連續梁施工工藝

制完第一段梁后,模架即可在梁面上運行,步驟不再贅述。需要注意的是由于施工連續梁時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應力束,采用在墩頂位置的橋梁翼板上開孔的措施;為保證連續梁梁體的接頭處混凝土的密實和美觀,在已施工梁體的前端底模預留孔洞,用精軋螺紋鋼將底模與已澆筑的梁體混凝土外側密貼,使后澆混凝土與已澆梁段產生同樣的變形,避免錯臺。連續梁混凝土澆筑時應從懸臂端往支座方向澆筑;由于連續梁施工時預應力束是錯位張拉,在澆筑本段混凝土時,可在移動模架的主梁兩側安裝可以順橋向走行的小型電動葫蘆,將下段梁體的鋼絞線用塑料薄膜包裹后用電動葫蘆懸掛,避免污染預應力束,方便移動模架的前移。

4 橋梁現澆施工

箱梁梁體的外模為整體式鋼模,采用人工配合吊車吊裝,人工調整以后箱梁外模板隨移動模架一起移動,模架移到位后,模板內移合龍即可。內模待底板、腹板鋼筋綁扎完畢后,人工轉運上橋進入箱梁內組拼。

走行到位后,根據每級預壓確定的施工預拱度,通過調節底模油頂,使模架調節達到預拱度要求。預拱度設置由安裝在主梁上的調整螺栓來完成,預拱度值由模架自身撓度和箱梁預拱度兩部分組成。

鋼筋在加工棚內下料、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棒振搗為主,輔以附著式振搗器。

澆筑時采用全斷面分層錯開,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的方法澆筑。梁體混凝土強度達設計值85%、彈性模量達到設計值80%且不少于6 d齡期以后進行預應力張拉。

5 結語

移動模架過空跨制梁在現階段移動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驗,同時該移動模架稍作修改后即可進行其他梁型的施工,通用性較強,具有較高的推廣價值。

[1] 中國鐵道建筑總公司.移動模架法制梁施工技術指南[Z].2006.

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

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