移动模架逐段施工法

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1、移动模架法逐段施工等截面连续箱梁三航江苏分公司 杨伯崇1 工程概况移动模架是一个可沿桥梁纵向移动的机械化程度很高的“桥梁工厂”，国内俗称“造桥机”。该设备的模板支撑系统支撑在移动模架的主承重梁上，根据主承重梁对模板系统的支撑方式，移动模架可以分为两种，主承重梁在模板系统的上方，并借助已成型箱梁位移的称为上行式移动模架，主承重梁在模板系统的下方，并借助桥敦台位移的称为下行式移动模架。移动模架系统适用于滩涂、峡谷高墩身、城市高架桥等场地的连续梁或简支梁的现浇混凝土桥梁的施工，随着国内交通基础设施建设的高速发展，本世纪以来，按照移动模架施工设计的桥梁也越来越多，逐渐得到广泛应用。242省道临洪河特大

2、桥全长2313.2m，区域地势低洼，地形较平坦，沟、塘、河、池纵横密布，缺乏施工场地。根据地质勘探，该项目穿越了大面积的海相沉积的淤泥、淤泥质粘土地段，厚度普遍较大，软土厚度一般为8.016.0m，软土具含水量高（最高达75%）、压缩性大、强度低、天然孔隙比大等特征。加之大桥横跨素有“洪水走廊”之称的临洪河，汛期来临时，施工基本上就要中断，因此，该桥现浇箱梁采用了移动模架法施工技术，施工跨度为50m、48m、38m，48m为标准跨。2 移动模架构造形式移动模架造桥机由承重主梁、导梁及横联、前中后支腿、挑梁和吊臂、外侧模板及底模、底模架、外侧模架、拆装式内模、爬梯及走道结构、液压及电气系统等几部

3、分组成，构成一个完整的承载结构体系。总装后的下行式移动模架如图1所示。 图12.1主箱梁临洪河特大桥使用的移动模架主箱梁由两组多节钢箱梁组成，每节长度10m，通过节点板用高强度承剪螺栓连接，底板下两边有供台车前移的轨道。主梁端部安装桁架式导梁，辅助移动模架整机过孔使用。横联为两侧钢箱梁及导梁间的连接桁架，通过横联，将钢箱梁及导梁组成一个整体框架，共同受力。图2为主箱梁标准节段及主箱梁间横联。图22.2 前、中、后立柱支腿支腿是移动模架主梁的直接支承结构，对整机起到支撑作用，并将所有施工荷载传递到已施工的结构上。对于上行式移动模架，前支腿支承于前墩墩项，是移动模架工作状态的前支点，前支腿整体为门

4、式结构，由支腿立柱、支腿横梁、托辊轮箱、吊挂轮、液压系统等构成。中支腿在后跨已浇筑的混凝土箱梁顶面安装，是移动模架的中支点，中支腿在浇筑首跨时需在墩顶盖梁上设支腿立柱结构，中间跨及尾跨时无需支腿立柱。后支腿位于主梁尾部，只用于整机过孔作业。下行式移动模架支腿由立柱和托架组成，立柱直接支承到承台上，立柱上端与托架的底部通过法兰相联。为了增加立柱的压杆稳定性，立柱设计有顶紧支座及拉紧支座，使立柱紧紧抱住桥墩。下行式移动模架配备三组支腿，两组工作，一组辅助过孔。图3、图4分别为上行式和下行式模架支腿及托架。 图3 图42.3 台车台车是整机动作的执行部件，主要部件由纵向平衡梁、台车架、纵移机构、顶升

5、机构及横移机构等组成，负责升降模、纵向移动等功能，安置于托架和主箱梁之间。图5为移动模架部件之台车，左为下行式模架台车，右为上行式模架台车。 图52.4 底、外侧模架系统移动模架的模架系统包括底、外侧模架和模板及其相应的调节机构，底、侧模架是箱梁混凝土的直接支撑体系，底模架由多组成对的桁架组成，每对间通过高强螺栓连成整体，每侧均与主梁相连接，模板采用了侧包底的形式并通过调节机构调整到位。图6为侧模和翼缘底模及其调节机构。图62.5液压与电气系统提供模架动力，使模加可横向、纵向、垂直方向移动。2.6辅助设施辅助设施包括爬梯、操作平台、栏杆等。操作平台和爬梯保证作业人员施工安全，主梁内侧的走道和操

6、作平台以方便模架的开启与闭合，外侧的走道和操作平台方便模板撑杆的调整。3 移动模架施工3.1移动模架施工工艺流程安装主承重钢箱梁临时支墩安装墩边主支腿安装移位台车安装主承重钢箱梁安装底模支撑梁安装模架支撑系统及外模型安装液压及电控系统模架预压及线形调整清理模型绑扎底板、腹板钢筋及安装预埋件安装内模绑扎顶板钢筋及安装预埋件混凝土浇注及养生预应力初张拉模架横向打开模架纵向移动至第二孔位置模架横向合拢开始第二孔梁施工。首孔施工结束至第二孔模架合拢后，进行模架线形调整和清理，开始进行新一跨钢筋的绑扎，依此循环直至结束。3.2移动模架的安装与调试3.2.1安装主要设备和场地要求移动模架拼装采用的主要设备

7、是吊机，根据本工程设备单件最大重量需要，采用2台50t和一台25t吊车共同完成安装任务。无论是上行式还是下行式，移动模架的安装场地承载能力和操作面积必须满足吊车作业要求，如地基软弱可采取加固措施。3.2.2临时支墩移动模架主承重梁分多节段拼装而成，因此，在拼装时必须设置临时支墩支撑主梁，支墩与主支腿形成支撑体系，在其上安设主梁的各节段后，将各节段连接成型。临时支墩采用在混凝土扩大基础上拼装，材料可以是碗扣支架、大钢管、或者贝雷架等等，根据现场的材料而定，在支墩顶端设置托盘及标高调节垫块，以调节标高。临洪河特大桥两种模架拼装支墩分别采用的是贝雷支架和型钢，单个临时支墩承载40t以上。图7为型钢临

8、时支墩。图73.2.3支腿与台车安装下行式模架安装时2根支腿为1组进行安放，在四根支腿全部安装完成并且标高经过测量无误后，进行托架安装。托架在设计中有钢带作为临时固定抱箍，可临时将托架横梁固定在混凝土桥墩上。图8为安装中的下行式模架托梁。图8上行式支腿立柱直接锚固在盖梁顶部，托架与立柱间用高强螺栓连接。托梁安装完成后进行台车安装，台车安装的同时安装顶升、纵移和横移液压缸。3.2.4主箱梁安装主箱梁安装前将台车临时锁定，同时将其上的竖向顶升千斤顶油缸回缩，使千斤顶高度为最小状态，以便于临时支墩拆除。主箱梁采用单节吊装、从一端向另一端依次安装的方法，主箱梁连接螺栓为承剪型螺栓，对扭矩没有严格的要求

9、，扭矩控制在3050kg.m范围内，达到将节点板夹紧即可。图9为正在安装模架主箱梁。图9主梁是移动模架的主要承力结构，因此在主梁安装完毕后，必须先进行全面的检查，再安装其余构件。为避免导梁由于悬臂所产生的弯矩及变形对主梁上其他构件安装造成影响，导梁应在移动模架所有构件全部安装结束后进行3.2.5模架支撑系统和模板的安装主梁安装完毕后，安装模架支撑系统。首先安装横向支撑梁，利用竖向顶升千斤顶将左右两侧的主梁调整到同一标高，支撑系统全部采用高强螺栓与主梁相连。底、侧模架依靠可调节杆件与模架支撑系统和主梁相连接，每块模架按照拼接图逐一核对就位。3.2.6调试与质量检验移动模架安装完毕后必须进行空载调

10、试，以检验模架液压系统空载情况下的运转情况及油压、电控系统情况、各类安全机械锁定装置的工作情况和辅助设备适用情况是否满足设计标准和使用要求，同时检验模架拼装尺寸及精度、连接螺栓紧固程度。移动模架在自检合格的基础上还应按照特种设备要求，取得安监部门许可证书。3.3现浇箱梁施工3.3.1模架堆载预压模架预压的目的是检查移动模架的安全性能以及消除非弹性变形。临洪河大桥模架预压荷载按箱梁结构重量的120%确定，首跨跨度48m，压载重1680t，按结构形式模拟堆放。压载过程中对两道主梁和底模按加载级数080%100%120%0%，同步进行定时定点观测，观测点在主梁和底模上成组设置共35个点，整个加载历时

11、10d，设备参数正常、变形稳定24h后卸载。经数据分析，主梁跨中弹性变形为76mm，支点处（台车位置）回弹为10mm，主梁最大挠度为66mm，整个压载过程正常，模架挠度满足设计要求。3.3.2模架底模预拱度调整移动模架底模板标高（预拱度）调整直接关系到施工完毕后的混凝土箱梁线性是否满足设计要求，模架底模标高调整可按下述公式计算： f实=f0+f1+f2-f3-f4+f5其中：f0:线路设计标高；f1:砼浇注后，主钢箱梁的弹性变形，根据钢箱梁的参数计算和模架预压试验共同得出；f2:移动模架支撑系统的弹性与非弹性压缩变形；f3:预应力张拉对砼箱梁线型的影响，设计院提供参考数据；f4:现浇箱梁张拉压

12、浆完毕后的箱梁的预拱度，设计院提供参考数据；f5:正常跨施工时悬臂端后吊点下挠度，由设计院提供。如设计只提供梁体中点数据时，其它各点应按二次抛物线进行分配，标高的调整利用模架调节杆逐点进行。3.3.3箱梁砼施工箱梁钢筋绑扎、波纹管安装及张拉方法与一般现浇箱梁类似，不再细述。箱梁砼全断面一次浇筑成型，总的浇筑顺序为纵向从跨中和悬臂端向两端横梁进行浇筑，横断面浇筑顺序为从底板到腹板再到顶板分段全断面推进。模板支立完成后在内顶模上设置下灰孔，混凝土浇筑时底板混凝土从顶板下灰孔中下料，待底板混凝土铺满倒角后，进行腹板混凝土浇筑，之后再进行该段顶板混凝土浇筑，顶板浇筑时从两侧翼缘板向腹板顶推进。根据现场

13、情况，分段长度宜控制在5-8m之间。图10及图11分别为纵向和横向砼浇筑示意图。 图10 图113.4移动模架过孔移动模架过孔分为落模、开模、纵移、合模四个过程。当一跨箱梁张拉完成后，整个模床在主顶升油缸的作用下，整体下降150200mm，拆除底模及底横梁中间缝的螺栓连接。上行式和下行式模架开模略有不同，上行式模架中的底模架和侧模架分步开启，底模架开启采用多个YDC60型千斤顶内穿钢绞线，千斤顶带动钢绞线顶推底模架滑轮，半幅底模架开模约需25个行程。侧模架开启采用YDC60型千斤顶内穿钢绞线，千斤顶带动钢绞线顶推侧模架滑梁，半幅侧模架开模约需4个行程，开模时采用先开左半幅再开右半幅。下行式模架

14、拆除底模及底横梁中间缝的螺栓连接后，横移油缸推动台车向两边打开，从而使模床让出过桥墩的空间，完成开模工作，如图12。图12 下行式模架开模状态模架开模到位后，同步启动台车液压系统，驱动主梁纵向移动，纵移到位后将主梁与台车锁定。合模是开模动作的逆过程，同步启动液压系统使底模架横梁靠拢后，拧紧连接螺栓。模架移动到位后，将模架锁定到工作状态，调整标高进行新一跨箱梁的施工，如此循环直到结束。图13、14分别为工作状态下的上行式和下式式移动模架4移动模架施工控制点 图13 图144 移动模架施工的几个控制点4.1移动模架施工混凝土箱梁线形控制移动模架在混凝土浇筑过程中会使钢箱梁等主要支撑构件发生变形，所

15、以需要预先根据移动模架整机支撑系统的刚度，计算预估在各种不同工况下的变形值，提前设置预拱度以使桥梁线形接近设计状态。移动模架实际施工前应制定详细的模架标高控制方案，对线型控制因素适当加减。实际施工过程中，首孔标高采用预压观测结果进行设置，在首孔施工过程中详细测量其沉降变形，结束后根据预压观测结果和已浇梁跨实际下扰度进行修正，以设置第二孔箱梁预拱度，在第二孔箱梁浇筑过程中继续校核，直至掌握合理预拱值度。4.2箱梁砼浇筑顺序控制移动模架设备工作状态处于简支或一端悬臂，结构变形随着砼的浇筑而不断变化。因此，砼浇筑除遵循左右对称同步进行外，纵向按照从跨中向墩顶、从远端向近端浇筑的顺序，确保设备结构安全

16、，减少结构变形导致的箱梁砼裂缝。4.3砼错台控制新浇砼箱梁与已浇箱梁接触缝处最易出现的缺陷就是错台，错台直接影响着桥梁外形的美观，使桥梁的观感质量大打折扣。施工时，除末跨外，每孔箱梁浇筑时预留后支点悬挂通孔，在桥面上放置反吊梁，在后主顶升油缸的配合下，采用精扎螺纹钢将模架与砼箱梁拉紧，消除砼错台现象。5两种模架性能比较上行式移动模架和下行式移动模架在临洪河特大桥均得到采用，与传统的箱梁施工相比，两种模架的共同特点是具有一次浇筑量大、周转次数多、施工周期短、施工安全可靠、现场文明简洁，减少了人力资源的浪费等优点，既保证了工程质量，又能加快施工进度，具有良好的经济效益，但又各存在相应的优缺点。上承

17、式模架的优点：施工时移动模架在已浇筑的砼梁上走行，操作方便，对桥梁下部结构无影响，在水域施工时优势较明显。缺点：施工时砼梁上部活动空间有限，移动模架下导梁通过吊杆挂于主梁上，砼梁须预留多个孔洞以便于吊杆穿过，增加了施工环节，对砼主梁结构预应力布置影响较大，图15所示。由于在梁面上施工，移动模架所受风阻较大，对施工工期影响较大。图15 上行式模架吊杆穿过箱梁砼下行式模架的优点：施工时砼梁上部无遮拦，上部活动空间大，模板支承容易，拆装模板自动化程度高，对已浇注好的砼梁无影响，地面配合作业容易，风阻力小，如图16。缺点：移动模架支腿支撑在承台上，预埋件量大，要求精度高，上水时对施工工期影响较大。图16 下行式模架箱梁钢筋施工下行式模架每孔施工周期为18d左右，并且还有压缩工期的空间，上行式模架则比下行式施工周期要多1/3 以上，当然其中还有液压系统存在缺陷这一因素。总体而言，无论是施工的便捷性、施工周期，还是结构的安全性，对于临洪河特大桥工程所处的地理区域和设计结构，下行式移动模架存在较多的优点，值得进一步的优化以适应更多的按照移动模架设计的桥梁。