連續箱梁尾跨施工中移動模架的應用

張 媛,張媛芳

（南昌公路橋梁工程有限公司,江西 南昌 330077）

0 引言

預應力箱梁移動模架原位現澆施工技術在高架橋、公路及鐵路橋梁引橋等施工中較為常見，其因具備較大的跨越能力，較好的經濟適用性，較大的結構剛度，對于墩柱高、橋跨長、橋下凈空受限等工程條件較為適用，但移動模架在受到橋臺或起始跨結構物的干擾和影響后，存在無法使用的情況。基于此背景，以具體橋跨工程為例，對搭設支架+模板法施工尾跨的設計及施工流程展開分析探討，為移動模架尾跨順利過跨提供參考。

1 工程概況

某跨河大橋第Ⅲ合同段橋梁跨徑1×（5×44 m）+13×（5×50 m），其中包括5跨單聯預應力混凝土連續箱梁。尾跨位于半徑3 000 m的圓曲線上。單梁室斜腹板結構箱梁為等高等截面梁設計，梁高3.0 m，頂底面寬15.25 m和7.35 m，尾跨箱梁設計長度為42 m。該連續箱梁上部結構擬采用移動模架逐跨現澆施工，但因設計方案、施工工藝與工期安排不一致，致使48#邊墩標段工序存在沖突，移動模架就位受到Ⅱ標段邊墩現澆支架限制而無法正常工作。為保證正常施工，經過比選和論證，決定在48#及49#墩間設置中支墩，并在48#承臺處設置前支墩，為模架過跨及箱梁施工提供輔助。

2 工藝設計

2.1 移動模架技術參數

該連續箱梁尾跨采用MZ50/1500型移動模架，關鍵性技術參數取值情況見表1。立柱支撐和墩旁托架設置在樁基礎承臺頂部，兩側縱向主梁由托架承托，主梁由桁架梁連接，同時布置由桁架橫梁、主梁、模板、支撐桿等組成的工作模架，使其能夠在橫縱向、豎直向、水平向靈活施作。合模后構建起混凝土澆筑空間，向左右橫向及下方移動脫模后，縱向移位過孔繼續作業。

表1 技術參數取值

該型號移動模架動作通過液壓傳動和液壓油缸驅動，并可借助制動閥微調。模板成形面可通過支撐桿微調，以形成高精度預設拱度及模板空間，確保連續箱梁線形[1-3]。

2.2 中支墩設計

中支墩主要布置在水中，為便于前導梁整節段拆除及模架過跨的順利進行，具體設置在與48#墩相距15 m處。從橫橋向看，3根鋼管樁組成中支墩豎向支承，各鋼管樁均包括6根φ930×12鋼管，每組鋼管設置間距為9.5 m；并在每個間隔處設置雙工字鋼平聯和剪刀撐。順橋向按3.0 m間距設置3排鋼管樁，共18根；其上鋪設雙拼型鋼縱向分配梁和橫向分配梁。模架過跨過程中必將產生較大的水平推力，為保證中支墩結構受力均衡及穩定，控制水平位移，還必須在中支墩與前支墩之間增設雙工字鋼平聯與剪刀撐。

2.3 前支墩設計

前支墩是最后跨箱梁澆筑及移動模架開模的前道工序，前支墩由上至下依次為軌道梁、鋼桁梁、鋼管立柱、雙型鋼平聯、剪刀撐、工字鋼承重梁、鋼管樁。前支墩左側的48#墩左右承臺上滿鋪搭設8組型鋼橫梁；右側鋼管樁基礎順橋向布置3排，樁頂增設雙拼型鋼橫梁，并確保橫梁標高與承臺高度一致。

2.4 模板設計

以原移動模架模板系統為該連續箱梁尾跨施工模板。Ⅲ標段尾跨箱梁端頭正下方存在Ⅱ標段邊跨貝雷架伸入的情況，導致4#移動模架主箱梁無法在進入48#墩側邊區域時順利過孔。為此，必須調整原模板體系，保證尾跨箱梁順利施工。

由于端橫梁部位的翼緣板和側模板兩端分別支承于主梁和Ⅱ標段貝雷梁型鋼支架，為避免澆筑箱梁混凝土期間發生脹模，還必須將4根對拉精軋螺紋鋼分別設置在腹板底頂[4-7]。

2.5 模架加固

主梁因受到邊跨支架的限制而無法行走至模架正常工位，為此，必須在末跨箱梁澆筑施工期間對前支墩和主梁支點實施補強處理。經與移動模架廠家協商后決定，補強方案由廠家提供，在現場展開對模架主梁4個支點的補強施工，并加強焊縫等施工質量檢測控制。

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3 施工技術要點

3.1 鋼管樁振沉及安裝

應用GPS定位系統進行測量定位。以棧橋施工所構建的基站為參照確定出平面打樁位置，借助150T浮吊擺臂調整樁位，并糾正其垂直度等偏差，確保鋼管樁樁位和垂直度均滿足設計要求。測量平臺位于主棧橋橋面，在平臺上架設2臺經緯儀實施交會測量，展開鋼管樁樁位、標高、垂直度等的測控，2臺經緯儀交匯角位于60～125°之間，橫縱方向均通過直線法觀測。通過150T浮吊和DZ60型振樁錘以及懸打法施打鋼管樁，在支架所在位置展開浮吊拋錨定位，其間借助纜繩長度調節浮吊所在位置。

待完成基礎鋼管樁施工后，焊接立柱。立柱以壁厚12 mm的φ930 mm鋼管為主要材料。安裝鋼管立柱前，必須使用全站儀精準測放平面控制點位。分段吊裝鋼管，并在空中豎向連接，立柱兩端焊接25 mm厚的法蘭盤，并通過螺栓輔助連接，鋼管傾斜度應嚴格控制在0.1%以內[8-10]。

施作完同一斷面鋼管樁后，立即展開相應斷面鋼管樁平聯和剪刀撐等的焊接，平聯采用雙工字鋼和φ400 mm×8 mm鋼管，剪刀撐則采用雙工字鋼。操作平臺施作在法蘭和平聯施工的同時進行。平臺主體采用工字鋼，四周欄桿和底部全部采用φ16 mm鋼筋焊接。沉樁前，應先將工字鋼件焊接在鋼管樁相應位置，以此作為以上施工過程的受力點。

按照9.0 m間隔設置硬雜木以填充前支墩和48#墩之間的空隙。為增強立柱穩定性，硬雜木處增設環向抱箍（圖1），并牢固連接支架和主梁邊跨。

圖1 前支墩抱箍設計（mm）

3.2 橫梁施工

橫梁雙拼H40加強型鋼和8拼H40加強型鋼全部在后場加工，通過將2 cm厚的鋼板加焊在型鋼頂底及腹板左右側。通過履帶起重機將橫梁或縱梁懸吊至測放位置后，焊接牛腿，焊后安排技術員檢查焊接質量，保證全部焊縫均滿足設計要求。

3.3 安裝臺車

待吊裝完前支墩頂工字鋼橫梁后，鋪設軌道梁。軌道梁仍為現場加工形式，參照原托架橫移軌道尺寸并采用4拼型鋼加工。將原后托架拆卸后倒運至前支墩，以代替原托架橫移系統，為前支墩處臺車開合模提供保證。

3.4 移動模架施工

在施作右幅第10聯第4節段箱梁前，將前鼻梁首節段拆除。待完成張拉及壓漿施工任務后移動模架并過孔，并在次節前導梁與中支墩徹底脫離后暫停過孔。借助150T浮吊將前鼻梁次節段拆除，通過駁船運抵后場放置；此后，分別將前鼻梁第3節段及主梁第G6節段拆除。

3.5 連續箱梁線形控制

在移動模架每跨就位后模架模板系統便構成箱梁外模，故必須通過移動模架控制箱梁軸線和斷面尺寸。按照設計資料，箱梁在恒載+汽車荷載+預應力效應綜合作用下撓度較小，梁體自身拱度可忽略不計。以澆筑混凝土前設置模架預拱度確保澆筑后箱梁符合設計要求為線形控制的重點。該連續箱梁尾跨移動模架鋼箱梁段受力和變形情況見表2。

表2 尾跨移動模架鋼箱梁段受力和變形情況

移動模架結構圖件全部為高強螺栓和銷軸連接，連接件部分非彈性壓縮可忽略不計，在施工期間，移動模架模板系統變形值滿足設計要求，同時應按反方向設置預拱度。

4 移動模架靜載試驗

試驗開始前使用橋梁專用軟件展開靜力模擬。根據監測項目，對移動模架箱梁、吊掛系統等展開計算，計算荷載為移動模架整機重量+混凝土梁重。經過模擬，尾跨最大撓度為2.8 cm，吊掛外肋最大撓度2.3 cm。

結合該連續箱梁尾跨移動模架架梁過程中的受力工況，應主要展開移動模架橫向托架拉桿與主縱梁應力應變、尾跨梁控制斷面豎向撓度、移動模架支點位移及變位等項目的靜載試驗。

4.1 測點布置

按照《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG/T J21—01—2015）向待檢測結構施荷，并測量移動模架結構控制斷面應力應變、位移、變形，根據測量結果判斷模架結構實際工作狀態及安全儲備[4]，評價其工作性能，為結構正常運行提供安全保障。

（1）應變測試。采用電測法檢測連續箱梁尾跨跨中縱向應力及吊桿拉力，即將6個振弦式應變計縱向粘貼在尾跨梁底，同時在板下緣粘貼15 cm長夾具，通過千分表量測及機測法校核應變。

（2）撓度測試。通過精密水準儀測量尾跨梁、吊桿撓度及移動模架兩端支點位移，并在托架下緣設置百分表復核測量結果，將量測精度控制在0.01 mm以內。尾跨鋼箱梁撓度測點設置在吊桿處，即在底板和翼板處順橋向布置5排測點，依次編號。

（3）變位測試。移動模架預壓期間，荷載施加至吊掛外肋系統后必將引發變位，為保證檢測結果的準確性，應在連接角點設置測點并粘貼反光片，通過全站儀展開變位觀測。

4.2 試驗結果

按照加載試驗方案，采取0→50%→100%→105%的三級加載模式，并以砂袋和鋼筋為堆載材料，按底板→腹板→頂板→翼板的次序施荷。加載物堆放時應模擬尾跨梁實際狀態，每級荷載加載至預期噸位所耗費的靜載時間必須在4 h以上。加載至最大設計荷載時尾跨梁豎向撓度最大為80 mm，未超出85 mm的理論值。尾跨梁最大加載應力（81.96 MPa）出現在跨中截面，遠小于555.7 MPa的理論值；橫橋向、順橋向最大變位分別為14 mm和48 mm，均位于允許范圍內。尾跨跨中截面位移監測結果見表3。

表3 尾跨跨中截面位移監測結果

移動模架屬于梁式支架，任何部位的臨時荷載均會引起模架扭曲，通過梁體高程控制保證移動模架現澆箱梁橋面高程滿足設計是施工控制的關鍵。根據靜力試驗結果，施工單位所采取的合理預拱度設置以抵消因箱梁澆筑振搗而施加恒載所引起結構變形的做法起到了較好地控制移動模架現澆箱梁橋面高程的效果。

5 結論

綜上所述，采用移動模架展開連續箱梁尾跨施工的過程中可能面臨橋臺、主橋邊跨等對尾跨的限制，無法展開正常施工，整體搭設支架現澆的做法既缺乏經濟性，又面臨較大的安全風險，還必須展開預壓以消除支架沉降非彈性變形。該橋梁工程通過在水中設置中支墩，為模架過跨提供條件，同時在承臺設置前支墩，克服了常規施工所面臨的種種制約和難題，保證了移動模架尾跨施工任務的順利完成，也為類似工程施工提供了可借鑒經驗。