小半徑S 曲線現澆梁移動模架設計及結構分析

譚海雄

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

通明海特大橋西引橋分左右兩幅，設計為50m 現澆箱梁，現澆梁沿橋梁走線自旋呈S 型布置，帶來±3%橫坡，最小轉彎半徑1590m，橋面最大縱坡1.8%；單幅現澆梁共71 孔，四孔一聯（60+50×2+40m），左右幅合計36 聯142孔。采用四套移動模架相向施工確保單孔施工周期≤12d。單孔箱梁最重段為60m、744m3，1934t。

主梁采用單箱單室截面，梁頂寬16.25m，底寬7.25m，主梁梁高3m，墩頂處布置有橫隔梁，縱橫向設置預應力。墩身采用花瓶墩形式，墩高從29.514m 變化至6.943m。

設計難點主要有2 點：

（1）通明海特大橋最小曲線半徑1590m，對于模架施工而言，S 曲線梁重點表現為單孔內曲線和前后孔的連續曲線，外模如何適應曲線梁需要細致研究。

（2）142 孔現澆梁采用四套模架施工，單套模架最少需施工36 孔，單孔施工周期短，需保證12d/節，模架設計應盡可能縮短直線施工工期。

2 移動模架設計

結合梁墩結構形式以及單孔12d 工期的要求，經過分析計算及多次比選，最終采用下行式移動模架，配置承重托架3 對，橋面配套設置45+45t 龍門吊2 臺。

2.1 主要結構

按照荷載傳遞路徑，該移動模架主要分為模板框架系統、底模桁架、承重主梁、前后導梁（含前墩吊架）、承重托架及液壓電氣系統幾個部分。

2.1.1 模板框架系統

模板框架系統由模板和其背部框架支撐結構組合而成。模板采用小塊普通鋼模形式，8mm 面板加3mm 厚方格肋板做筋，Q235 材質。框架采用Q235b、I28a 工鋼縱橫向交錯構成，相鄰框架的連接采用栓接。模板與框架采用焊接形式連接。

2.1.2 底模桁架

底模桁架設計為空間結構，共12 榀，每榀分為3 段。桁架與承重主梁之間以及桁架各分段之間均采用法蘭連接。單段桁架由Q345 材質的[16a 和[10a 組焊而成。焊縫以角焊縫為主，手工電弧焊平焊，焊腳高6mm。其結構和受力情況見圖1 所示。

圖1 底模桁架結構及受力分析圖

2.1.3 承重主梁

單條承重主梁總長63m，分為6 節，節段之間采用連接板連接。單節主梁采用箱型結構，材質為GB/T1591-94 低合金高強度結構鋼Q345B，分別由30mm、24mm、20mm、16mm和14mm 的鋼板組焊而成。鋼板表面噴砂除銹Sa2.5 級，焊縫主要為對接焊縫和角焊縫，主焊縫均為一級焊縫，焊接時采用自動埋弧焊。主梁接頭螺栓群孔采用群孔板配鉆，主梁組焊完成后利用磁力鉆完成。

2.1.4 前后導梁

前后導梁為空間直三角桁架結構，前導梁分為三段，后導梁由兩段組成，分段之間采用連接板連接。導梁主受力部分由Q345b 材質的20mm 厚鋼板承擔，為保證橫向穩定性，利用[16a 和[10a 槽鋼在鋼板側邊設置副桁架。

2.1.5 承重托架

承重托架為模架的主受力結構，負責將移動模架收到的所有力傳遞給墩身，最不利工況下承受集中荷載約10025kN。單個托架設計為三角形結構，成對使用。托架各桿件均采用鋼箱結構，采用法蘭加焊接形式組件。

2.1.6 液壓電氣系統

單套移動模架共配備縱橫移及主頂升液壓系統4 套和前墩吊架液壓系統一套。

縱橫移及主頂升液壓系統壓力：P=31.5MPa，額定工作壓力：P=25MPa，主泵額定流量：Qmax=25L/min，電機功率：N=15kW；超高壓油泵額定壓力：P=70MPa，超高壓油泵額定流量：Qmax=3L/min，超高壓油泵電機功率：N=4kW。

單套該液壓系統負責控制1200t 主千斤頂（帶機械鎖緊，P=70MPa）1 個、縱移油缸（P=31.5MPa，s=1100mm）1 個、橫移油缸（P=31.5MPa，s=750mm）2 個。

前墩吊架液壓系統額定壓力：P=31.5MPa，工作壓力:P=25MPa，額定流量：Qmax=10L/min，電機功率：N=7.5kW。單套該系統負責控制頂升油缸（P=31.5MPa，s=560mm）2 個、橫移油缸（P=31.5MPa，s=1300mm）2 個。

2.2 設計要點及解決措施

2.2.1 以直代曲、底模承托側模，適應曲線

通明海引橋現澆梁采用“S”曲線梁設計，最小曲線半徑1590m，自旋形成，表現為單孔梁內曲線設計和前后孔梁的連續曲線設計。如圖2 所示為“單孔曲線”和“連續曲線”底板邊線軌跡示意圖。

圖2 “單孔曲線”和“連續曲線”底板邊線軌跡示意圖

最不利情況下，單孔曲線時，外側翼緣比內側翼緣線長長50.8cm，連續曲線時，前后孔現澆梁底板邊線軌跡相差近20cm。

最終，將側模與底模分離，加寬底模底板至8.1m，大于箱梁底板7.25m，連續曲線時側模可在底模上平移以適應現澆梁曲線。

在解決“單孔曲線”問題時，將側模和底模縱向分為12 個節段，每個節段可單獨調節橫坡，側模亦可在底模上縱移。側模按最短梁長設計，當單孔梁變長時，通過在每兩個側模節段間添加小鋼模實現模板延長。

2.2.2 橋面設計雙臺門吊，鋼筋模板整體吊裝，確保12d 工期

通明海西引橋現澆梁左右幅142 孔，孔數多，4 套模架施工要求每個節段平均施工周期保證在12d 內。扣除等強張拉和模架移機就位調模時間，鋼筋模板安裝必須在4d 內完成。

綜合托架倒運，設計采用2 臺龍門吊抬吊底腹板鋼筋和內模整體安裝。60m 長底腹板鋼筋在胎架上預制成型，內模散拆后分4 節拼裝。

3 極限橫風下移動模架穩定性分析

橫風荷載：

Vs10=54m/s，移動模架基準高度取30m，設計基準風速Vd=61.6m/s,施工階段設計風速按10 年重現期修正，Vsd=0.84Vd=51.7m/s。

靜陣風風速Vg=1.28Vsd=66.2m/s。

作用于主框架鋼箱梁的橫向靜陣風荷載為19kN/m。

前后導梁桁架阻力系數取1.6，遮擋系數0.6，作用于導梁桁架上的橫向靜陣風荷載為2.63kN/m2。如圖3 所示為極限橫風模架整體穩定性圖。極限橫風作用下，移動模架整體穩定系數為5.17，結構整體穩定性基本滿足要求。

圖3 極限橫風模架整體穩定性圖

4 結語

綜上所述，該移動模架經過水袋1.2 倍荷載預壓，可以看出，在120%荷載下大部分測點應力和變形實測值小于理論值，且變化趨勢趨于一致。目前，項目現場現澆梁施工已經完成過半，該套移動模架的成功設計確保了單孔12d 節段工期，為后續同類橋梁施工摸索出很好的施工經驗。同時，節約了可觀的施工成本。