小曲率半徑移動模架翼板線型控制施工關鍵技術研究

黃舒琛，李莘哲

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

下行式移動模架一般適用于直線橋的現澆澆筑，而在龍門大橋東引橋施工段的曲線半徑最小為716.5 m，且箱梁橫坡達到5%，在此環境下，如果要保證箱梁澆筑后線型平順較為困難。現討論使用旋轉絞控制移動模架在小半徑曲線下的整體澆筑位置，根據標高觀測、理論計算對翼板設計線型進行探究，并使用T型板及撐桿系統根據實際情況進行線型調節，保證箱梁翼板線型平順美觀。該研究對高質量工程建設及小曲率半徑下移動模架現澆梁施工具有指導意義。

1 小曲率半徑下影響翼板線型的因素探究

通過討論，項目部對小曲率半徑下影響移動模架段翼板線型的主要因素進行了研究，得出以下幾點：(1)彈性變形產生的影響；(2)非彈性變形產生的影響；(3)預應力施工產生的影響；(4)小半徑轉向產生的影響。

1.1 混凝土澆筑過程及混凝土養護期間對翼板外模系統產生的影響

混凝土澆筑過程實際為對模板整體施加荷載導致模板產生彈性變形的過程。

1.2 移動模架拼裝中產生的非彈性變形及模架本身的強度以及剛度

在移動模架拼裝過程中，模架本身會產生大量非彈性變形，同時模架本身的強度及剛度也會對施加預拱度的有效程度產生影響。

1.3 現澆箱梁預應力施工對翼板及箱梁整體線型產生的影響

在現澆箱梁澆筑完成并進行養護之后，箱梁的預應力施工將改變箱梁的內部應力，對箱梁的整體線型都會產生較大的影響。

1.4 小曲率半徑箱梁曲線對翼板的影響

龍門大橋東引橋工程移動模架段箱梁曲線半徑較小，而移動模架外模系統構件均為直線線型，為盡量使線型平順美觀，同時防止錯臺及漏漿等情況的發生，需要增設額外模板構件進行控制及過渡，同時為了防止連續兩孔間箱梁產生折角，還需要保證移動模架本身能沿曲線路線進行角度調整。

2 小曲率半徑環境控制翼板線型的關鍵技術

通過研究比選，項目部計劃使用以下關鍵技術控制和抵消小曲率半徑條件下影響翼板外模系統曲線的各項主要因素。

2.1 彈性變形、非彈性變形影響控制技術

可在相同外界條件下(氣溫、濕度等)對移動模架進行預壓，模擬出實際澆筑時可能產生的彈性變形，并且在預壓同時有效消除拼裝過程中產生的非彈性變形，根據數據也可計算出模架本身的強度及剛度。

2.2 預應力施工影響控制技術

此影響可通過圖紙中標注的預應力大小推算出箱梁的變形，針對性地設置相應的預拱度，并在實際施工時對箱梁的撓度進行觀測，通過數據驗證實際施工條件下是否與理論計算值相同，再根據現場實際情況進行預拱度調整。

2.3 翼模系統過渡連接及調整技術

加長外模板底模，并設置絲桿調節。采用底模包側模的形式，底模設計有調節絲桿，通過調整側模在底模上的橫向位置，可方便地調整出適應曲線的梁型；外側相鄰模板留有縫隙，并增加T型板，補償弧長差值。

2.4 小曲率半徑過孔及定位技術

主梁與導梁、導梁中部設計連接為旋轉絞連接，利用旋轉絞配合導鏈使導梁進行旋轉打折，調整模架位置以適應曲線；設計兩處旋轉絞，可保證單個旋轉折角最小(曲線700 m旋轉3°)，使倒運墩旁托架時能順利通過；模架安裝有橫移油缸，過孔時，通過調節前、后支點開模橫移量以適應曲線；導梁前端設置不同的前輔助支腿安裝位，以適應導梁旋轉后的前輔助支腿安裝。

3 工程實例分析

3.1 在首跨施工前對移動模架進行預壓及檢測

3.1.1 預壓及檢測目的

(1)檢查模架各動作是否正常，液、電系統是否可靠。

(2)消除移動模架拼裝的非彈性變形，測算出施工荷載作用下的彈性變形值。

(3)檢驗移動模架的強度、剛度并與設計計算值進行比對。

(4)檢驗移動模架承重鋼梁和支承系統的承載能力、剛度和安全性。

3.1.2 預壓荷載計算及觀測點布置

根據《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T 3650-2020)5.4.3第3條要求：“對支架進行預壓時，預壓荷載宜為支架所承受荷載的1.05～1.10倍，預壓荷載的分布宜模擬需承受的結構荷載及施工荷載”[1]，《客運專線鐵路簡支箱梁移動模架法施工技術指南》(中國鐵道建筑總公司)5.4.3要求：“預壓荷載取值為箱梁重量1.1倍和內模重量之和。”因此預壓荷載取箱梁自重的1.1倍。

根據計算，移動模架首跨施工(第七聯第一跨)：

承受荷載為：

1 861.2+68.8+5-192.562 5=1 742.437 5 t

預壓荷載為：

1 742.437 5×1.1=1 916.681 25≈1 920 t

在移動模架外模系統的前支點、跨中、后支點、懸臂端設置12個變形觀測點[2](見圖1)。

圖1 外模板系統變形觀測點布置示意圖

在移動模架主梁中心上部的前支點、跨中、后支點、懸臂端設置8個變形觀測點(見圖2)。

圖2 模架主框架變形觀測點布置示意圖

3.1.3 預壓步驟

預壓步驟根據“空載調試→第一級加載20%→第二級加載60%→第三級加載80%→第四級加載100%→第五級加載110%→觀測→卸載”的順序進行。預壓施工時采用分級加載，在各分級荷載施加后并觀測完成且無異常情況方可進行下一級荷載的施加。加載至110%后停止加載，進行24 h的連續觀測和監測，若數據基本無變化，說明移動模架結構安全，此時可以進行卸載。

卸載以后，根據各級加載數據，計算出彈性變形量和非彈性變形量。

現場實際測量觀測的數據如表1所示。

由表1數據計算得出結果如表2所示(負值為標高降低，正值為標高升高)。

根據表2結果，進行預拱度的初步計算，并根據箱梁預應力設計進行分析，確認各部位理論預拱度及終凝后理論撓度及預應力施工完成后的理論撓度，以進行現場分析調整。

3.2 移動模架施工流程中的關鍵節點

在施工過程中，根據以下移動模架現澆流程關鍵點進行標高控制，根據現場實際情況對下一施工段的預拱度進行微調及修正：

表1 現場實際測量數據表

表2 變形量計算結果表(mm)

(1)模架過孔就位時，排除墩身預留孔偏差，分析移動模架過孔期間軌道影響及移動模架合龍時的偏位對線型造成的影響。

(2)箱梁鋼筋、預應力系統及預埋件安裝完成后，排除人為操作及梁面行走的情況，分析鋼筋綁扎施工及預應力管道及穿束對外模系統可能產生的影響。

(3)混凝土終凝后，監測混凝土終凝后的實際標高，計算箱梁的終凝后撓度，與理論值進行比對。

(4)預應力施工完成后，監測預應力工程完成后的箱梁撓度，與理論值進行比對，并聯系上一施工段所獲得的的撓度數值，進行下一施工段的預拱度調整及確認[3]。

3.3 應用移動模架T型板及翼模支撐機構進行預拱度及曲率調節

移動模架現正進行的第六聯及第七聯施工轉彎半徑為1 000 m，通過控制外模腹板模板底部坐標及標高，并調節移動模架支撐機構、控制線型，產生的縫隙用T型板緊貼并使用不銹鋼專用焊條進行焊接加固，保證箱梁澆筑后整體坐標無偏差，并控制翼板邊緣標高，保證縱向線型平順。

3.3.1 采用T型板過渡模板的曲線半徑

根據龍門大橋東引橋海上曲線箱梁現澆施工的特點及難點，項目部經討論采用了可根據曲線線型靈活調整的T型板進行側模及翼模模板間的過渡。該T型板橫向固定采用不銹鋼焊條點焊，豎向則為螺栓加墊板緊固，兩組模板間采用3個螺絲頭進行橫向定位，確保在澆筑、振搗及移動模架作業過程中均不會晃動及脫落。

3.3.2 多角度外模支撐系統及加長底模

模架外模板由螺桿支撐，便于調節及設置預拱度，能夠很好地適應梁面坡度要求，且再利用性強。底模上設計有橫向、縱向斜撐桿支撐于底模桁架上，用以傳遞橫向、縱向水平力，安全系數高。

翼模模板設計為可旋轉結構。在施工第二幅箱梁時，拆除翼模撐桿，操作員站立于第一幅已澆梁面上，可通過導鏈將內側翼模下旋以避開已澆橋梁，同時也有利于對翼模外側標高及預拱度的調整。

3.4 應用旋轉絞進行移動模架過孔作業

(1)過孔0～29 m：①安裝調試移動模架，使模架前、后支點位于橋墩中心；②導梁與主梁件通過旋轉絞，向曲線內側旋轉3°；導梁與導梁件通過旋轉絞，向曲線內側旋轉3°；③前墩旁托架、后墩旁托架和后輔助支腿三點支撐模架前移過孔；④整機前移至15 m處，再繼續前移時，啟動后輔助支腿、前墩旁托架橫移油缸，使后端主梁向曲線外側橫移，前端主梁向曲線內側橫移；⑤整機前移至20 m處，后輔助支腿的橫移油缸推動后端主梁向曲線外側的橫移量約為200 mm。

(2)過孔30～49 m：①整機前移至30 m處，將后輔助支腿走行軌道撤除，使其脫空；②啟動前墩旁托架橫移油缸，使前端主梁向曲線內側橫移200 mm；③前墩旁托架、后墩旁托架支撐模架繼續前移過孔，通過前墩旁托架的橫移偏擺，使模架沿曲線前移。

(3)過孔到位：①前墩旁托架、后墩旁托架支撐模架繼續前移過孔20 m，到達下一孔制梁位；②后端主梁向曲線內側橫移約200 mm，擺正主梁，使模架前、后支點位于橋墩中心。

利用旋轉絞并按照小半徑曲率過孔流程操作，既可避免已澆梁段與移動模架過孔產生沖突，又可使移動模架合龍就位后整體線型位于設計的底模、翼模及撐桿可調整的范圍內。

4 結語

隨著科技發展，橋梁設計跨度不斷增加，使橋梁線型的控制變得更為重要，研究如何保證箱梁翼板在符合設計橫坡、縱坡及路線曲線的同時，處于連續施工段及處于路線整體中都保持平順有著很大意義。現根據工程實例，證明了通過預壓、撓度觀測、外模系統調整及模架旋轉導向機構的使用，可以有效地保證其線型符合設計及美觀的要求，同時也對移動模架造橋機未來模板設計思路及施工方案的優化提供了參考，具有廣泛的應用價值和實際意義。