移動(dòng)模架在大跨度簡(jiǎn)支梁施工中的應(yīng)用

喬智勝 QIAO Zhi-sheng

（中國(guó)鐵工投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100000）

0 引言

在現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁施工中，一般梁體支架采用滿堂式支架或鋼管貝雷梁支架形式。當(dāng)橋址地質(zhì)較好時(shí)，可采用滿堂式支架進(jìn)行施工；當(dāng)橋址地質(zhì)較差簡(jiǎn)支梁跨度較小時(shí)，可采用鋼管貝雷梁支架進(jìn)行施工，但是當(dāng)簡(jiǎn)支梁跨度較大且橋址地質(zhì)較差時(shí)，若仍采用上述兩種支架形式，則需對(duì)橋址的地質(zhì)進(jìn)行改良以使得其承載力滿足施工要求，不但增加了施工措施費(fèi)用，而且梁體支架沉降值和撓度值變化較大且不可控，對(duì)梁體施工質(zhì)量及安全性存在較大風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于上述情況，移動(dòng)模架是大跨度簡(jiǎn)支梁施工的最佳選擇。

在鄭焦城際鐵路黃河大橋40m大跨度簡(jiǎn)支梁施工時(shí)，通過對(duì)橋址區(qū)域的地質(zhì)地形進(jìn)行充分調(diào)查論證以及對(duì)施工方案的詳細(xì)必選，項(xiàng)目部決定采用下承式移動(dòng)模架進(jìn)行梁體施工，與傳統(tǒng)梁體不同，移動(dòng)模架不但滿足了大跨度簡(jiǎn)支梁的施工需求，而且由于其自身的機(jī)動(dòng)性和受力特征，不但提高了施工的安全性，加快了施工進(jìn)度，而且避免了對(duì)橋址區(qū)域的地質(zhì)處理，大大減少了相關(guān)施工措施費(fèi)用。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用，該類型支架在大跨度簡(jiǎn)支梁施工中取得很好的效果。

1 工程概況

鄭焦城際鐵路黃河橋北岸灘地引橋鄭焦新線和京廣改線分行，我項(xiàng)目部承建段灘地引橋鄭焦線89#～134#墩共45孔、京廣改線89#～132#墩共43孔，總計(jì)88孔設(shè)計(jì)為40m跨現(xiàn)澆簡(jiǎn)支箱梁。其施工里程為：鄭焦線：D1K28+659.59～D1K30+492.05；京 廣 改 線：GD1K28+659.59～GD1K30+414.52。

該施工項(xiàng)目?jī)?nèi)40m簡(jiǎn)支梁為箱型結(jié)構(gòu)，軌道類型為有砟軌道，所有箱梁均設(shè)計(jì)為后張法進(jìn)行施工。簡(jiǎn)支梁凈長(zhǎng)度為39.9m，其中支座中-中跨度為38.9m。線路設(shè)計(jì)為雙線結(jié)構(gòu)，正線區(qū)間線間距為4.4m。簡(jiǎn)支梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，梁體中心位置頂板和底板厚度均為30cm，端頭位置逐漸變厚為60cm，梁體總寬度為12.5m，其中兩側(cè)擋墻內(nèi)凈寬度為9.0m，梁體中心位置處梁高3.08m。

2 簡(jiǎn)支梁支架施工方案比選

鄭焦城際鐵路黃河大橋簡(jiǎn)支梁施工支架形式考慮以下三個(gè)方案實(shí)施：

方案一：滿堂盤扣式支架

鄭焦城際鐵路黃河大橋簡(jiǎn)支梁橋址區(qū)域?yàn)辄S河灘地，地質(zhì)較差，若采用滿堂盤扣式支架則需對(duì)支架范圍內(nèi)的地基進(jìn)行處理。由于黃河兩側(cè)灘地軟弱地質(zhì)較深，地基處理費(fèi)用較大，處理后地基承載力也存在很大的質(zhì)量隱患，無法保障支架的沉降處于可控范圍內(nèi)。而且地基處理對(duì)周邊環(huán)境也產(chǎn)生一定的影響，從而對(duì)黃河兩岸的生態(tài)環(huán)境造成較大破壞。

方案二：鋼管貝雷梁支架

對(duì)于較小跨度的簡(jiǎn)支梁，采用雙層貝雷梁支架可將鋼管立柱直接作用于承臺(tái)上，但對(duì)于跨度較大的簡(jiǎn)支梁，則需在之間中間位置增加中支柱，否則無論是貝雷梁強(qiáng)度及剛度均無法滿足施工要求。由于40m簡(jiǎn)支梁跨度較大，若采用鋼管貝雷梁支架則必須設(shè)置中支柱，中支柱可采用鉆孔灌注樁或錘擊樁，但該兩種樁基在若軟地區(qū)施工難度均較大且費(fèi)用較高，并且貝雷梁支架需采用大型機(jī)械設(shè)備配合，支架搭設(shè)工程量較大，施工措施費(fèi)較高，并且支架的安裝和拆除均存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

方案三：下承式移動(dòng)模架

采用移動(dòng)模架進(jìn)行梁體施工，不但節(jié)省了橋址區(qū)域地基處理費(fèi)用，而且由于移動(dòng)模架自身具有一定的機(jī)動(dòng)性，可以大大加快施工進(jìn)度。由于移動(dòng)模架主梁剛度較大，不但滿足了簡(jiǎn)支梁的外觀質(zhì)量要求，而且也提高了施工的安全性。移動(dòng)模架在首片梁施工完畢后，可在前后導(dǎo)梁的引導(dǎo)下快速進(jìn)入下一片梁體位置，而且梁體模板與模架之間設(shè)置的液壓裝置可使得模板位置更加準(zhǔn)確，模板的拆除和安裝更加便捷。

綜合上述比選，鄭焦城際鐵路黃河大橋簡(jiǎn)支梁支架選擇移動(dòng)模架進(jìn)行施工。

3 移動(dòng)模架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本套模架由主梁、導(dǎo)梁、底模橫梁、移動(dòng)裝置、支撐三角架、鋼支腿、外模及外模撐桿，內(nèi)模及撐桿等部分組成。詳見圖1和圖2。

圖1 下行式移動(dòng)模架縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖2 下行式移動(dòng)模架橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

①主梁：主梁鋼箱梁高3.2m，寬2m，每根主梁分為12+12+8+12m共4節(jié)，主梁接頭間設(shè)計(jì)采用M25承壓型精致螺栓。

②導(dǎo)梁：采用三角桁架式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)梁間采用銷軸連接。

③底模橫梁：為桁架式結(jié)構(gòu)，在一側(cè)端頭設(shè)置有銷軸便于合模時(shí)的旋轉(zhuǎn)對(duì)位。

④移動(dòng)裝置：在移動(dòng)裝置中配有托輥輪，根據(jù)內(nèi)外側(cè)輪壓不同，內(nèi)外側(cè)托輥輪數(shù)量不等。

4 移動(dòng)模架受力驗(yàn)算

4.1 荷載取值[4]

①新澆混凝土自重：25kN/m3

②鋼筋自重：1.5kN/m2

③施工人員荷載：2.5kN/m2

④振搗動(dòng)荷載：2-4kN/m2（平面模板取2，墻模取4）

⑤模板自重：（按結(jié)構(gòu)實(shí)際重量）

4.2 主梁驗(yàn)算

4.2.1 主梁承受混凝土梁片、模板重量、主梁自重荷載

F混=9000kN/20=450kN

F模=1350kN/20=67.5kN

F主梁=1437.4kN/20=72kN

F鼻梁=348.4kN/80=4.36kN

工作狀態(tài)：P主梁=+F模+F主梁=450+67.5+72=590kN

P鼻梁=4.36kN

過孔狀態(tài)：P主梁=F模+F主梁=67.5+72=139.4kN

P鼻梁=4.36kN

主梁由鼻梁及焊接式箱形梁組合[3]而成，主梁材料截面特性：鼻梁Ix=3.3×1010，Wx=3×107。焊接箱梁Ix=1.77×1011mm4，Wx=1.28×108mm3

4.2.2 強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算

通過對(duì)主梁建立MADIS模型，可得出主梁在工作狀態(tài)時(shí)的彎矩。

根據(jù)圖3得出：主梁在工作狀態(tài)時(shí)最大彎矩為：

圖3 主梁工作狀態(tài)彎矩圖

滿足要求！

4.3 模板底橫梁計(jì)算

①通過模板底橫梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，見圖4。

圖4 模板底橫梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

模板底橫梁承受砼梁、模板自重重力、施工荷載。模板底橫梁采用焊接形箱梁結(jié)構(gòu)，截面特性：IX=508762×104mm4，Wx=9250×103mm3[1]

②模板底橫梁荷載：

1）新澆混凝土梁自重：F混=9000÷32.6×4.16=1148kN

2）施工人員荷載：2.5kN/m2F施=2.5×8.33×4.16=86.6kN

3）模板自重：F模=1350÷32.6×4.16=172kN

P=（F混+F施+F模重）/2=703.3kN[3]

③模架底橫梁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖5。

圖5 底橫梁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖

④強(qiáng)度驗(yàn)算：

根據(jù)圖6得出：模板底橫梁在最大受力狀態(tài)下：

圖6 模板底橫梁彎矩圖

滿足要求！

5 移動(dòng)模架安裝工藝及注意事項(xiàng)

5.1 首孔移動(dòng)模架支架施工

首孔模架拼裝時(shí)場(chǎng)地進(jìn)行平整碾壓，安裝支架基礎(chǔ)采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，在擴(kuò)大基礎(chǔ)上安裝預(yù)埋構(gòu)件，預(yù)埋構(gòu)件的型號(hào)、位置及標(biāo)高在基礎(chǔ)澆筑前需進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行澆筑。在萬能桿件拼裝前，還需再次對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行二次檢查，如有較大偏差需進(jìn)行處理。

萬能桿件安裝時(shí)，需先在場(chǎng)地處將萬能桿件預(yù)拼裝為8m/組，然后采用25t汽車吊將每個(gè)節(jié)段與基礎(chǔ)進(jìn)行一一連接，最后將聯(lián)結(jié)橫梁與已拼裝完成的萬能桿件聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。在萬能桿件頂部位置設(shè)置頂分配梁，分配梁由雙拼40b槽鋼制作焊接而成。

5.2 移動(dòng)模架拼裝

①移動(dòng)模架的拼裝順序：先拼裝線路左側(cè)或右側(cè)的一條鋼箱梁，待一側(cè)拼裝完畢后方可拼裝另一側(cè)鋼箱梁。每條鋼箱梁拼裝時(shí)需先拼裝中間位置，然后再拼裝兩端位置。

②采用履帶吊將鋼箱梁吊運(yùn)至萬能桿件支架上，鋼箱梁標(biāo)高的調(diào)節(jié)采用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，鋼箱梁位置及標(biāo)高準(zhǔn)確無誤后采用鋼楔暫時(shí)固定，然后采用鋼板螺栓聯(lián)結(jié)進(jìn)行最終固定。

③移動(dòng)模架一側(cè)鋼箱梁前后導(dǎo)梁的吊裝采用履帶吊進(jìn)行安裝。

④移動(dòng)模架已一側(cè)的鋼箱梁拼裝方法與②、③相同。

⑤另一側(cè)鋼箱梁的前后導(dǎo)梁安裝方法與③相同。

⑥將前后導(dǎo)梁之間的平聯(lián)桿件聯(lián)結(jié)，鋪上木板作為施工平臺(tái)。

⑦利用墩頂?shù)臋M移設(shè)備，調(diào)整鋼箱梁橫向位置。

6 安全控制要點(diǎn)

①由于移動(dòng)模架上梁體模板體積和自重均較大，因此在起吊安裝時(shí)需嚴(yán)格監(jiān)控吊機(jī)位置及起吊高度，至少安排兩人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止吊車出現(xiàn)傾覆；同時(shí)必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮工作，現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須佩戴安全帶。采用對(duì)講機(jī)統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)運(yùn)作。

②移動(dòng)模架拼裝及后續(xù)施工用電設(shè)備的線纜必須由專業(yè)人員進(jìn)行布置，并對(duì)線纜定期檢查和清理，防止觸電事故發(fā)生。

③在簡(jiǎn)支梁梁體澆筑時(shí)，需安排專人對(duì)移動(dòng)模架受力桿件、聯(lián)結(jié)螺栓及模板形變等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在每跨梁體施工前，需對(duì)上述項(xiàng)目再次檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)有變形嚴(yán)重或損壞情況時(shí)需及時(shí)查明原因并更換進(jìn)行更換或補(bǔ)強(qiáng)。

④所有承重結(jié)構(gòu)物應(yīng)反復(fù)驗(yàn)算其強(qiáng)度、剛度、局部和整體穩(wěn)定性、尤其是現(xiàn)場(chǎng)銷軸連接、螺栓連接、焊接連接處應(yīng)著重檢查，并且要有足夠的安全儲(chǔ)備。

7 結(jié)束語

通過使用下行式移動(dòng)模架對(duì)大跨度簡(jiǎn)支梁進(jìn)行施工，大大加快了簡(jiǎn)支梁施工進(jìn)度。由于移動(dòng)模架最終受力作用于承臺(tái)上，模架整體受力明確，提高了簡(jiǎn)支梁施工的安全性。由于移動(dòng)模架主梁剛度大，在簡(jiǎn)支梁施工時(shí)其撓度和沉降值均處于可控狀態(tài)，保證了簡(jiǎn)支梁的線性和質(zhì)量要求。同時(shí)通過采用移動(dòng)模架，減少了支架搭設(shè)工程量，避免了對(duì)橋址區(qū)域的地質(zhì)處理，大大減少了相關(guān)施工措施費(fèi)用，最大限度的保護(hù)了黃河兩岸的生態(tài)環(huán)境。此方法為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。