小曲率半徑移動模架翼板線型控制施工關(guān)鍵技術(shù)研究

黃舒琛，李莘哲

(廣西路橋工程集團(tuán)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(xiàn)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(dá)到5%，在此環(huán)境下，如果要保證箱梁澆筑后線型平順較為困難。現(xiàn)討論使用旋轉(zhuǎn)絞控制移動模架在小半徑曲線下的整體澆筑位置，根據(jù)標(biāo)高觀測、理論計算對翼板設(shè)計線型進(jìn)行探究，并使用T型板及撐桿系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行線型調(diào)節(jié)，保證箱梁翼板線型平順美觀。該研究對高質(zhì)量工程建設(shè)及小曲率半徑下移動模架現(xiàn)澆梁施工具有指導(dǎo)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(jìn)行了研究，得出以下幾點(diǎn)：(1)彈性變形產(chǎn)生的影響；(2)非彈性變形產(chǎn)生的影響；(3)預(yù)應(yīng)力施工產(chǎn)生的影響；(4)小半徑轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的影響。

1.1 混凝土澆筑過程及混凝土養(yǎng)護(hù)期間對翼板外模系統(tǒng)產(chǎn)生的影響

混凝土澆筑過程實(shí)際為對模板整體施加荷載導(dǎo)致模板產(chǎn)生彈性變形的過程。

1.2 移動模架拼裝中產(chǎn)生的非彈性變形及模架本身的強(qiáng)度以及剛度

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

1.3 現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力施工對翼板及箱梁整體線型產(chǎn)生的影響

在現(xiàn)澆箱梁澆筑完成并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之后，箱梁的預(yù)應(yīng)力施工將改變箱梁的內(nèi)部應(yīng)力，對箱梁的整體線型都會產(chǎn)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(tǒng)構(gòu)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(fā)生，需要增設(shè)額外模板構(gòu)件進(jìn)行控制及過渡，同時為了防止連續(xù)兩孔間箱梁產(chǎn)生折角，還需要保證移動模架本身能沿曲線路線進(jìn)行角度調(diào)整。

2 小曲率半徑環(huán)境控制翼板線型的關(guān)鍵技術(shù)

通過研究比選，項目部計劃使用以下關(guān)鍵技術(shù)控制和抵消小曲率半徑條件下影響翼板外模系統(tǒng)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(shù)

可在相同外界條件下(氣溫、濕度等)對移動模架進(jìn)行預(yù)壓，模擬出實(shí)際澆筑時可能產(chǎn)生的彈性變形，并且在預(yù)壓同時有效消除拼裝過程中產(chǎn)生的非彈性變形，根據(jù)數(shù)據(jù)也可計算出模架本身的強(qiáng)度及剛度。

2.2 預(yù)應(yīng)力施工影響控制技術(shù)

此影響可通過圖紙中標(biāo)注的預(yù)應(yīng)力大小推算出箱梁的變形，針對性地設(shè)置相應(yīng)的預(yù)拱度，并在實(shí)際施工時對箱梁的撓度進(jìn)行觀測，通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證實(shí)際施工條件下是否與理論計算值相同，再根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)拱度調(diào)整。

2.3 翼模系統(tǒng)過渡連接及調(diào)整技術(shù)

加長外模板底模，并設(shè)置絲桿調(diào)節(jié)。采用底模包側(cè)模的形式，底模設(shè)計有調(diào)節(jié)絲桿，通過調(diào)整側(cè)模在底模上的橫向位置，可方便地調(diào)整出適應(yīng)曲線的梁型；外側(cè)相鄰模板留有縫隙，并增加T型板，補(bǔ)償弧長差值。

2.4 小曲率半徑過孔及定位技術(shù)

主梁與導(dǎo)梁、導(dǎo)梁中部設(shè)計連接為旋轉(zhuǎn)絞連接，利用旋轉(zhuǎn)絞配合導(dǎo)鏈?zhǔn)箤?dǎo)梁進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打折，調(diào)整模架位置以適應(yīng)曲線；設(shè)計兩處旋轉(zhuǎn)絞，可保證單個旋轉(zhuǎn)折角最小(曲線700 m旋轉(zhuǎn)3°)，使倒運(yùn)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(diào)節(jié)前、后支點(diǎn)開模橫移量以適應(yīng)曲線；導(dǎo)梁前端設(shè)置不同的前輔助支腿安裝位，以適應(yīng)導(dǎo)梁旋轉(zhuǎn)后的前輔助支腿安裝。

3 工程實(shí)例分析

3.1 在首跨施工前對移動模架進(jìn)行預(yù)壓及檢測

3.1.1 預(yù)壓及檢測目的

(1)檢查模架各動作是否正常，液、電系統(tǒng)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(yàn)移動模架的強(qiáng)度、剛度并與設(shè)計計算值進(jìn)行比對。

(4)檢驗(yàn)移動模架承重鋼梁和支承系統(tǒng)的承載能力、剛度和安全性。

3.1.2 預(yù)壓荷載計算及觀測點(diǎn)布置

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

根據(jù)計算，移動模架首跨施工(第七聯(lián)第一跨)：

承受荷載為：

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

預(yù)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(tǒng)的前支點(diǎn)、跨中、后支點(diǎn)、懸臂端設(shè)置12個變形觀測點(diǎn)[2](見圖1)。

圖1 外模板系統(tǒng)變形觀測點(diǎn)布置示意圖

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

圖2 模架主框架變形觀測點(diǎn)布置示意圖

3.1.3 預(yù)壓步驟

預(yù)壓步驟根據(jù)“空載調(diào)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(jìn)行。預(yù)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(jìn)行下一級荷載的施加。加載至110%后停止加載，進(jìn)行24 h的連續(xù)觀測和監(jiān)測，若數(shù)據(jù)基本無變化，說明移動模架結(jié)構(gòu)安全，此時可以進(jìn)行卸載。

卸載以后，根據(jù)各級加載數(shù)據(jù)，計算出彈性變形量和非彈性變形量。

現(xiàn)場實(shí)際測量觀測的數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)計算得出結(jié)果如表2所示(負(fù)值為標(biāo)高降低，正值為標(biāo)高升高)。

根據(jù)表2結(jié)果，進(jìn)行預(yù)拱度的初步計算，并根據(jù)箱梁預(yù)應(yīng)力設(shè)計進(jìn)行分析，確認(rèn)各部位理論預(yù)拱度及終凝后理論撓度及預(yù)應(yīng)力施工完成后的理論撓度，以進(jìn)行現(xiàn)場分析調(diào)整。

3.2 移動模架施工流程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

在施工過程中，根據(jù)以下移動模架現(xiàn)澆流程關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高控制，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對下一施工段的預(yù)拱度進(jìn)行微調(diào)及修正：

表1 現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)表

表2 變形量計算結(jié)果表(mm)

(1)模架過孔就位時，排除墩身預(yù)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(yù)應(yīng)力系統(tǒng)及預(yù)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(yù)應(yīng)力管道及穿束對外模系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響。

(3)混凝土終凝后，監(jiān)測混凝土終凝后的實(shí)際標(biāo)高，計算箱梁的終凝后撓度，與理論值進(jìn)行比對。

(4)預(yù)應(yīng)力施工完成后，監(jiān)測預(yù)應(yīng)力工程完成后的箱梁撓度，與理論值進(jìn)行比對，并聯(lián)系上一施工段所獲得的的撓度數(shù)值，進(jìn)行下一施工段的預(yù)拱度調(diào)整及確認(rèn)[3]。

3.3 應(yīng)用移動模架T型板及翼模支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拱度及曲率調(diào)節(jié)

移動模架現(xiàn)正進(jìn)行的第六聯(lián)及第七聯(lián)施工轉(zhuǎn)彎半徑為1 000 m，通過控制外模腹板模板底部坐標(biāo)及標(biāo)高，并調(diào)節(jié)移動模架支撐機(jī)構(gòu)、控制線型，產(chǎn)生的縫隙用T型板緊貼并使用不銹鋼專用焊條進(jìn)行焊接加固，保證箱梁澆筑后整體坐標(biāo)無偏差，并控制翼板邊緣標(biāo)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(jù)龍門大橋東引橋海上曲線箱梁現(xiàn)澆施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)，項目部經(jīng)討論采用了可根據(jù)曲線線型靈活調(diào)整的T型板進(jìn)行側(cè)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(diǎn)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(jìn)行橫向定位，確保在澆筑、振搗及移動模架作業(yè)過程中均不會晃動及脫落。

3.3.2 多角度外模支撐系統(tǒng)及加長底模

模架外模板由螺桿支撐，便于調(diào)節(jié)及設(shè)置預(yù)拱度，能夠很好地適應(yīng)梁面坡度要求，且再利用性強(qiáng)。底模上設(shè)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(shù)高。

翼模模板設(shè)計為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。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(dǎo)鏈將內(nèi)側(cè)翼模下旋以避開已澆橋梁，同時也有利于對翼模外側(cè)標(biāo)高及預(yù)拱度的調(diào)整。

3.4 應(yīng)用旋轉(zhuǎn)絞進(jìn)行移動模架過孔作業(yè)

(1)過孔0～29 m：①安裝調(diào)試移動模架，使模架前、后支點(diǎn)位于橋墩中心；②導(dǎo)梁與主梁件通過旋轉(zhuǎn)絞，向曲線內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)3°；導(dǎo)梁與導(dǎo)梁件通過旋轉(zhuǎn)絞，向曲線內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)3°；③前墩旁托架、后墩旁托架和后輔助支腿三點(diǎn)支撐模架前移過孔；④整機(jī)前移至15 m處，再繼續(xù)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(cè)橫移，前端主梁向曲線內(nèi)側(cè)橫移；⑤整機(jī)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(cè)的橫移量約為200 mm。

(2)過孔30～49 m：①整機(jī)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(nèi)側(cè)橫移200 mm；③前墩旁托架、后墩旁托架支撐模架繼續(xù)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(xù)前移過孔20 m，到達(dá)下一孔制梁位；②后端主梁向曲線內(nèi)側(cè)橫移約200 mm，擺正主梁，使模架前、后支點(diǎn)位于橋墩中心。

利用旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生沖突，又可使移動模架合龍就位后整體線型位于設(shè)計的底模、翼模及撐桿可調(diào)整的范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

隨著科技發(fā)展，橋梁設(shè)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(shè)計橫坡、縱坡及路線曲線的同時，處于連續(xù)施工段及處于路線整體中都保持平順有著很大意義。現(xiàn)根據(jù)工程實(shí)例，證明了通過預(yù)壓、撓度觀測、外模系統(tǒng)調(diào)整及模架旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的使用，可以有效地保證其線型符合設(shè)計及美觀的要求，同時也對移動模架造橋機(jī)未來模板設(shè)計思路及施工方案的優(yōu)化提供了參考，具有廣泛的應(yīng)用價值和實(shí)際意義。