預應力混凝土箱梁橋的移動模架施工技術探析

馬 蘭

（青海民族大學，青海 西寧 810007）

0 引言

我國交通運輸產業近20年得到了迅猛發展，公路橋梁建設也取得了舉世矚目的成績。為了完善道路交通運輸網絡，需要在越來越復雜的環境下修建橋梁結構，例如海域、河流、山谷等區域，這些復雜環境下不能沿用傳統的現澆施工工藝，而采用架設拼裝方法也需要解決預制梁運輸的難題，因此移動模架方法成為一種優選的施工工藝，可以方便解決上述技術難題。

移動模架施工通過在已建成的橋墩上采用液壓系統推動整幅模架向前移動，模架系統配備有混凝土現澆的模板體系，當模架移動到位后直接在模板系統上安裝鋼筋、澆筑混凝土、張拉預應力、養護混凝土，極大地方便了各種復雜環境下的橋梁施工作業。通過標準化的移動模架，可以實現多跨多聯橋梁的空中施工作業，具有顯著的質量與安全保障。我國已經在諸多典型跨江越海工程中采用了移動模架施工方法，例如東海大橋、蘇通大橋、南京長江二橋等[1-2]。因此，系統地歸納總結移動模架施工方法在預應力混凝土箱梁橋中的施工技術與工藝，對于優化和推行該施工技術具有重要意義。

本文結合筆者近年來工程經驗，總結移動模架基本構成體系及功能特點，歸納移動模架在預應力混凝土箱梁橋中的施工技術與關鍵要點，并分析移動模架施工存在問題和應對策略，提高該施工技術的應用效果。

1 移動模架系統構成及功能分析

1.1 移動模架的系統構成

移動模架系統的總體構成如圖1所示，包含了上行式和下行式，基本由前鼻梁、后鼻梁和移動支撐系統（movable support system,MSS）3部分組成。前鼻梁由橋梁標準跨徑決定，應該使得移動模架能夠順利移動到未澆筑梁跨的前端橋墩處，并能夠固定連接在橋墩上而不導致翹起；MSS則是主梁澆筑直接支撐平臺，一般是橋梁標準跨徑長度，這也是橋梁施工的重要平臺；后鼻梁是平衡前鼻梁和MSS的構造。鼻梁可以對其長度和桁架構造方式進行優化，長度的設計應該滿足移動支撐要求，構造方式主要滿足移運過程中的剛度要求避免變形過大不能與橋墩進行順利支撐。梁體的施工在MSS上實施，因此重點對MSS構成和功能進行詳細分析。

圖1 移動模架總體構成示意圖

1.2 移動支撐系統MSS的功能

移動支撐系統MSS為梁體的現澆施工提供了平臺，因此其主要構成有主梁、橫梁、支撐托架、牛腿、支撐臺車、模板系統等，上行式和下行式MSS構造基本相同，以下行式為例MSS的構造組成如圖2所示。

圖2 下行式移動支撐MSS的構造示意圖

a）主梁一般由鋼桁架導梁和承重鋼箱梁組成，分節段加工制造并在節段之間通過高強螺栓連接形成整體，這主要是利用鋼箱梁抗扭性能抵抗橫向不對稱澆筑問題，同時節段可以加長以適應不同的標準跨徑。

b）橫梁是將澆筑梁段荷載傳遞到主梁的傳力構造，橫梁上面鋪設模板系統為梁體的澆筑提供外模支撐，同時橫梁可以通過調整液壓系統進行縱向和橫向的高度調整，這樣可以適用不同的縱坡和橫坡設計要求。

c）支撐托架是將主梁荷載傳遞到橋墩的重要構造，托架往往采用支撐結構設計，通過精軋螺紋鋼筋與橋墩固定連接。支撐托架上設置有滑軌，可以方便地進行模架的橫向移動，同時設置有螺旋頂構造以方便荷載在支撐托架和橋墩之間的傳遞。

d）牛腿是設置在支撐托架與支撐橋墩上的連接構造，用于直接將荷載通過牛腿傳遞到橋墩和承臺上，牛腿配置有縱橫向移動液壓頂升系統，并設置強大的局部構造以方便荷載傳遞，避免應力集中。

e）支撐臺車是移動主梁和橫梁的移動系統，往往配置有車輪組、頂升裝置、橫移裝置、支撐架等，具有三向位移功能，可以通過調整支撐臺車使得上部主梁和橫向進行調整以適應梁體線形設計要求。同時在施工澆筑完成后，通過支撐臺車可以更好地實現模板拆除和MSS前移。

f）模板系統是提供箱梁橋施工澆筑的模板裝置，包括外模系統和內模系統。通過調節千斤頂裝置支撐在橫梁上并固定梁體，模板之間相互連接并設置支撐內部的裝置。

移動模架支撐系統MSS由上述基本部分構成，各組成成分的功能特點決定了其施工方式，目前MSS的設計偏重型、標準化不高、操作相對復雜，因此基于上述功能需求可以進一步優化其設計與構造。

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2 移動模架的施工技術

移動模架的施工主要涵蓋模架拼裝、模架施工、模架前移3個部分，模架拆除工作相對簡單這里不予分析[3-4]。主要施工過程和關鍵技術總結如圖3所示，模架施工與模架前移通過不斷循環實現所有橋跨的施工建造。

圖3 移動模架施工基本過程

2.1 模架拼裝

移動模架由于組成成分較多，因此其施工現場的拼裝連接也是施工的重點和難點。

首先，應該選擇適宜的場地進行移動模架拼接，一般是標準梁跨的起始位置，并順著樁號連續方向拼接。

其次，進行移動模架平臺的安裝，包括牛腿和支撐托架，這些與橋梁墩柱進行固定連接，并設置預應力精軋螺紋鋼筋進行張拉就位，確保支撐力和錨固力。

再則，進行移動模架的主梁連接，主梁按照鋼桁梁分段進行現場安裝，采用高強螺栓進行固定連接，這其中往往需要采用履帶吊進行配合安裝。

同時，進行橫梁的安裝就位，一般可以采用汽車吊將橫梁安裝到主梁上，橫梁安裝的同時需要設計配重塊使得模架體系平衡，橫梁安裝完成后分別裝配模板的撐桿與液壓系統。

最后，進行模板的安裝，如圖4所示，模板安裝前需要焊接鋼板和鋼筋形成安全護欄，為后續梁體澆筑施工形成安全作業區間，在護欄四周布設安全網形成安全通道和施工操作空間。

圖4 移動模架的模板系統安裝圖

2.2 模架施工

然后進行鋼筋安裝綁扎以及預應力管道的定位，這些施工工藝與常規的現澆箱梁施工基本相同，但是需要注意一些預埋件的設置以及內模與外模的連接。

其后進行混凝土的澆筑振搗，移動模架施工往往采用泵送混凝土施工，需要注意泵送混凝土的下落高度以及振搗方法，由于內模板和外模板的設置，需要確保混凝土底板和腹板的混凝土振搗密實。

最后進行混凝土養生，梁體一般要灑水養護以保持混凝土表面濕潤度避免發生干縮變形產生收縮裂縫，也需要根據天氣狀況進行養護時間限定。

2.3 模架前移

在節段混凝土澆筑完成后需要進行模板拆除，然后通過MSS支撐臺車進行移動模架的頂升，從而使得整機前移及橫向調整，等移動到待澆筑區段后將移動模架與相應的橋墩進行定位連接，并通過液壓系統進行移動模架空間三維調整以適應梁體設計線形。注意到拆模應該保證梁體混凝土達到設計強度要求并能夠獨自承擔自身荷載作用。

通過模架前移和模架施工兩個工序的循環，可以實現所有梁段的澆筑作業，從而覆蓋全橋梁區域的梁段施工。

3 關鍵施工問題分析

移動模架施工具有非常突出的技術優勢，是預應力混凝土箱梁橋在復雜環境下的較優施工方案，但是該施工工藝在實際操作過程中仍然出現了不少工程問題，其中較為突出的是梁體線形控制和墩頂底板開裂兩個問題。

3.1 梁體線形控制

由于移動模架的后支點支撐在懸臂端，如圖1，并隨著目前移動模架適用的梁體跨徑不斷增大，使得橋梁預拱度值增加、施工接縫處有明顯的拐點，導致其線形控制具有一定的難度。

當后支點錨固力較大的情況下，前梁懸臂端又會產生較大的位移，這使得在懸臂位置處出現線形不平順的問題，如圖5，加上移動模架自身剛度、混凝土收縮徐變、預應力及結構體系變化等，使得梁體線形的施工控制具有一定難度。

圖5 移動模架施工的線形特點

為了提高對移動模架施工的梁體線形把控，需要在施工過程中正確計算梁體的位移及成橋位移，通過正裝分析確定適宜的預拱度值，并根據現場實時監測結果調整預拱度，從而確定每一節段施工中準確的立模標高值，通過支撐臺車和模板系統的液壓裝置相應地調整立模標高，確保梁體施工完成后能夠達到設計預期線形狀況。

3.2 懸臂端底板開裂問題

移動模架施工中存在部分懸臂段梁體，如圖1所示，該懸臂端又承受箱梁結構自重、模架支反力P1、錨固點反力P2和縱向預應力P3等荷載作用，如圖6所示。

圖6 懸臂端底板承受荷載示意圖

在該底板區域因為錨固需求截面受到一定程度的削弱，同時承受三向應力作用，無論是橫向應力還是縱向應力都比較突出，容易在施工完成后或者運營使用中出現開裂問題，因此需要重視對該區域設計構造。

有效控制懸臂端底板的開裂問題：a）需要設計底板合理的構造尺寸；b）需要加強底板橫向預應力的設計以提高該區域內的泊松傳遞效應，將縱橫向應力更加均勻地傳遞；c）需要對吊點位置和錨固位置進行適當加固或者移位，將其轉移到墩頂位置，從而減小該區域內的應力集中現象。

4 結論

移動模架方法通過標準化模架體系可多次重復利用，具有人工需求少、標準化程度高、施工操作簡便等特點，非常適合于跨江越海等復雜環境下的多跨多聯預應力混凝土箱梁橋的施工。結合筆者近年來從事的多座橋梁移動模架施工，總結了移動模架基本構成體系和各組成成分功能特點，歸納了移動模架在預應力混凝土箱梁橋中的施工技術與關鍵要點，并分析移動模架施工存在問題線形控制和懸臂端底板開裂等典型工程問題，并給出了應對策略和方法。促進移動模架施工技術的改進優化，及其在我國大型橋梁工程中的施工實踐。