移动模架造桥机施工技术

适用于中小跨度长联连续梁桥的移动模架造桥机施工技术中铁十六局集团公司2004年12月26日一、前言二、移动模架造桥机的组成三、移动模架造桥机的施工工艺四、移动模架造桥机的施工难点及有关措施五、有关问题的讨论六、结束语适用于中小跨度长联连续梁桥的移动模架造桥机施工技术郝俊明（中铁十六局集团施工技术部100018）摘要：介绍移动模架造桥机（下承式）的组成，主要由模架支承系统、主梁桁架系统、模型系统和液压系统组成；以及模架施工、内模施工、模架脱模和模架移至下一孔等施工工艺，针对施工的难点提出了对应措施；移动模架造桥机的前支点一般设于桥墩牛腿或临时支墩上，而后支点根据施工条件不同有不同的形式，对此进行了讨论。关键词：长联连续梁移动造桥机施工技术1前言中小跨度长联连续梁在高速铁路的设计中被大量采用，国外高速铁路（轮轨式）的实践表明其结构性能非常良好，在我国的京沪高速铁路桥梁的设计中也被大量采用，由于中小跨度连续梁在国内铁路被首次采用，这样对其施工方法也提出了新的课题，针对该种桥的特点，经过研究比选，采用移动模架造桥机是一种适宜的方法，它不需要地基处理，不受地质条件影响和桥下地形的限制，与墩台施工可均衡安排生产，该方法具有施工机械程度高，节约人力，标准化程度高，施工质量易保证，施工不干扰桥下交通，适用范围广等优点。尤其是在跨越河流、交通干线及大山沟且桥跨>32m时，该方法有其他方法无可比拟的优越性。移动模架造桥机是利用钢桁梁或钢箱梁作为临时支撑梁，提供一个可在桥位逐跨现浇梁体混凝土后，能顺桥轴线纵向移动的制梁平台设备。移桥机分为上承式和下承式两种，模架主梁在现浇钢筋混凝土梁体下面称为下承式移动模架；模架主梁在现浇钢筋混凝土梁体上面称为上承式移动模架，移动模架类型选用应根据梁体结构设计及桥下净空要求而定，本文以下承式模架施工32m的连续梁为对象进行一些讨论。2移动模架造桥机的组成移动模架造桥机是由模架支承系统、主梁桁架系统、模型系统及液压走行系统组成。2.1模架支承系统模架支承一般设置在墩台位置处，即支承位置与梁跨支点位置相同，支承方案要根据墩台高度选择而定，可用牛腿或辅助墩。当墩台高度>20m时，模架宜选择牛腿支承。每套模架配三套牛腿，牛腿为三角形钢结构，可在桥墩两侧对称布置并通过钢拉杆连接定位。牛腿上支点要设在桥墩预留限位孔内，牛腿下支点则触放于墩身表面。当墩台高度≤20m，支承方式采用辅助墩。辅助墩为拆装式钢结构或钢筋混凝土结构，模架荷栽通过辅助墩传递给承台。2.2主梁桁架系统每套移动模架的主梁桁架系统由两根主梁组成。主梁可为钢桁梁或钢箱梁，其截面特点及桁高应满足梁跨和荷载要求。根据秦沈线桥下净空具体情况，最低高度仅为3.85m，为保证模架主梁可在纵向移动，主梁结构选用箱形钢梁，钢箱梁每单元6m，各单元间均由高强螺栓连接；主梁的前端是平衡钢导梁并装有滑曳鼻梁；主梁的中段支承着外模框架，为整套模架设备的工作部分；主梁的后端是平衡钢梁，供模架纵向保持平衡。模架主梁的长度由模架纵移过程中平衡条件来决定，一般为桥跨的两倍。2.3模型系统模型系统由内模、外模组成，并布设在主梁桁架的中段。其结构特点如下：2.3.1在两组主梁上布设底模横梁。横梁由左右两部分组成，中间通过连接板和钢销连接，横梁中部并设有简易吊蓝，为施工操作提供通道。2.3.2外模支架布设在底模横梁上，外模的底模安装在中段横梁上，其连接处有竖向螺杆，可调整外模板的预拱度。水平距离可通过外模支架在横梁上的位置调节。为了减少主梁侧移的距离，左右两部分横梁的中部设置铰接装置，通过液压系统使左右两部分横梁可向下翻转到垂直位置，使主梁在纵向移动时底模可顺利通过桥墩。2.3.4内模是分段、分片制作而成的。其支架为杆系结构，可以机械螺栓装置或液压装置进行收缩和撑开；支架竖杆底部有纵向移动装置，可沿轨道纵向移动。2.3.3在外模骨架上铺设现浇钢筋混凝土梁体的底模、侧模。2.4液压走行系统液压系统设在前后支点的左右两侧位置。液压系统主要由主千斤顶系统，水平千斤顶系统和移梁千斤顶系统组成。动力由高压柱塞式油泵提供，控制方式为集中控制。2.4.1主千斤顶安装与辅助墩（或牛腿）和主梁之间，通过开动主千斤顶实现主梁的上升和下降。主梁上升，翻转底模横梁至水平位置可实现外模和底模就位到混凝土灌注位置；主梁下降，实现脱模。当需要移动模架系统到下一孔位时，应使主梁处于下降位置。2.4.2水平千斤顶安装与辅助墩托架上部和滑动支座之间，用于实现推动主梁和外模的横向移动，达到分离和合拢外模的目的。当液压系统推动主梁由两侧向中心移动，则实现两块外模在中心合拢，这就是混凝土灌注位置；当液压系统推动主梁向外移动，使模板处于分离位置。移动模架到下一孔位前，必须使底模向两侧分离，避开桥墩，以实现主梁纵向移动。2.4.3移移梁梁千千斤斤顶顶安安装装于于辅辅助助墩墩（（或或牛牛腿腿））上上，，活活塞塞行行程程为为2m，，活活塞塞杆杆顶顶有有衔衔接接器器，，可可于于主主梁梁上上固固定定齿齿块块衔衔接接。。开开动动千千斤斤顶顶，，活活塞塞杆杆伸伸出出推推动动主主梁梁在在纵纵向向滑滑动动，，当当活活塞塞杆杆伸伸出出到到行行程程止止点点后后，，脱脱开开衔衔接接器器，，缩缩回回活活塞塞杆杆，，使使衔衔接接器器联联接接于于下下一一个个位位置置。。如如此此往往复复，，使使主主梁梁移移向向下下一一孔孔位位。。3移移动模模架造造桥机机施工工工艺艺3.1工工艺流流程在墩台台位置置安设设辅助助墩；；组装装模架架并校校正位位置和和标高高，合合拢底底模和和外模模并调调整好好预拱拱度，，使模模架处处于工工作状状态；；在墩墩台帽帽上准准确安安设支支座，，绑扎扎低板板、腹腹板预预应力力钢束束及锚锚具；；安设设内模模轨道道，吊吊装安安设内内模并并保证证正确确定位位；安安设顶顶板钢钢筋及及预应应力钢钢束与锚锚具；；浇注注梁体体混凝凝土、、养生生；混混凝土土达到到规定定强度度后进进行预预应力力张拉拉、注注浆；；模架架整体体下落落脱模模；解解体底底模横横梁，，主梁梁和外外模侧侧移；；模架架通过过液压压移动动系统统整体体移至至下一一工作作位置置。3.2施施工工要要点点3.2.1模模架架施施工工（1））模模架架的的组组装装。。模模架架的的组组装装一一般般采采用用在在桥桥位位处处分分段段组组装装，，直直接接用用起起重重机机拼拼装装就就位位；；即即在在填填筑筑和和平平整整好好的的场场地地上上安安装装支支点点。。支支点点沿沿移移动动模模架架方方向向布布置置，，模模架架的的两两组组主主梁梁将将在在支支点点上上进进行行组组装装。。支支点点安安放放在在地地基基上上，，要要求求有有足足够够的的刚刚度度和和稳稳定定性性；；组组装装模模架架时时，，支支点点不不能能下下沉沉。。在在墩墩台台高高度度较较高高的的情情况况下下，，拟拟在在桥桥台台台台后后平平整整组组装装场场地地，，组组装装后后将将模模架架整整体体推推拉到到墩墩台台支支点点上上。。场场地地的的宽宽度度和和长长度度要要满满足足拼拼装装模模架架施施工工的的需需要要；；场场地地标标高高、、中中心心轴轴线线的的位位置置和和将将要要安安放放模模架架的的桥桥梁梁墩墩台台上上的的辅辅助助墩墩（（或或牛牛腿腿））的的标标高高及及轴轴线线位位置置相相适适应应。。其其相相应应施施工工顺顺序序为为：：在在填填筑筑和和平平整整好好的的场场地地上上安安装装支支点点。。支支点点沿沿移移动动模模架架方方向向布布置置，，模模架架的的两两组组主主梁梁将将在在支支点点上上进进行行组组装装。。支支点点安安放放在在地地基基上上，，要要有有足足够够的的刚刚度度和和稳稳定定性性；；组组装装模模架架时时，，支支点点不不能能有有下下沉沉；；拖拖动动模模架架向向桥桥位位就就位位时时不不能能产产生生任任何何方方向向的的摇摇摆摆。。（2））组组装装模模架架系系统统。。模模架架的的组组装装可可在在汽汽车车起起重重机机的的配配合合下下进进行行的的，，组组装装的的顺顺序序是是：：模模架架主主梁梁，，模模板板支支架架，，模模板板。。在在主主梁梁前前加加装装前前平平衡衡导导梁梁，，在在主主梁梁后后部部加加装装后后平平衡衡梁梁。。在在主主梁梁上上安安装装机机械械液液压压装装置置、、电电控控设设备备，，并并按按厂厂家家的的技技术术要要求求进进行行调调试试，，使使达达到到设计要求求。（3）梁梁模预拱拱度的调调整。梁梁的外模模是分段段拼装的的，每段段模板下下有横梁梁和模板板支架支支承，通通过调整整各横梁梁的高度度，可实实现对梁梁的预拱拱度的设设置，预预拱度的的数值，，由计算算和统计计数值确确定，使使符合设设计要求求。3.2.2内内模施工工（1）内内模拼装装是分段段分片拼拼装而成成，减轻轻了每段段内模的的重量，，使制作作、安装装内模和和拆模更更加方便便。内模模模板安安装在可可以收缩缩和撑开开的模板板支架上上，支架架为系杆杆结构，，用机械械螺旋（（或液压压油缸））推动。。支架装装有移动动装置，，可沿预预先安设设的轨道道在纵向向移动。。内模组组装可在在台后场场地上进进行。拼拼装步骤骤是：安安设支点点，钢轨轨，拼装装内模支支架，安安装内模模板。在绑扎好好的底模模钢筋网网中安设设预制的的砼垫块块，支撑撑钢轨到到正确位位置和标标高。钢钢轨安装装好以后后，应有有足够的的稳定性性，保证证内模正正确就位位。（2）内内模就位位。用吊吊车将分分段组装装好，吊吊装到已已安装好好的内模模轨道上上，当相相邻两段段内模正正确对位位后，用用连接板板和螺栓栓将其可可靠连接接，使内内模最终终成为一一个整体体。（3））内模模拆模模。当当灌注注好的的砼达达到要要求的的强度度后可可以拆拆模。。拆模模的方方法是是利用用杆系系机构构回缩缩来实实现。。脱模模后利利用卷卷扬机机将内内模板板分块块从轨轨道上上拉出出梁体体，并并用吊吊车调调至已已成桥桥面上上或附附近场场地上上，整整修后后以备备下一一次安安装用用。（（4））曲线线段外外模板板的调调整。。位于于曲线线段的的现浇浇梁施施工，，外模模板分分成若若干组组沿施施工方方向与与上横横梁一一起作作径向向移动动分组组数量量及移动动距离离根据据曲线线半径径的大大小来来确定定，组组间设设锲形形钢板板，并并用平平头螺螺栓在在横肋肋间的的方木木上。。3.2.3系系统组组装后后的模模拟变变形。。模板板安装装好后后，为为检验验各构构件受受力后后的安安全性性，检检查各各个系系统在在各种种工况况时构构件应应变实实测植植的差差异，，消除除系统统结构构的非非弹性性变形形，确确定施施工预预拱度度，准准确控控制桥桥面标标高和和线形形，按按程序序进行行模拟拟变形形试验验，采采用砂砂袋加加载预预压，，重量量为梁梁体自自重的的1.2倍倍。对对主梁梁及外外模板板的变变形及及关键键部位位应变变进行行观测测，主主梁测测点布布置在在横梁梁位置置。3.2.4模模架脱模模，将模模架移至至下一孔孔位（1）模模架整体体下落脱脱模。外外模板的的脱模，，通过下下降左右右两侧的的主梁来来完成。。开动安安装在主主梁前端和后后端的主主千斤顶顶，实现现主梁的的下降。。主梁的的下降距距离大于于20cm。主主梁下降降时，为为了减少少冲击和和保证安安全，油油压系统统要缓慢慢连续运运转，使使千斤顶顶同步均均匀下降降。下降降速度控控制在1cm/次。下下降千斤斤顶直到到拖架支支座上支支点接触触到主梁梁的下弦弦底部，，仔细检检查主梁梁位于正正确位置置后，拆拆去千斤斤顶顶部部垫块。。（2）主梁及及外模侧移。。拆分底模横横梁、翻转底底梁至垂直位位置：开动水水平千斤顶，，向外横向移移动主梁到达达设计的分离离位置。两侧侧外模板随横横向移动，左左右两根主梁梁对称横向移移动，距离相相差不大于15cm，以以保证平衡和和安全。（3）模架移移动至下一孔孔位。在前方方桥墩的承台台上装辅助墩墩。辅助墩上上装有模架主主梁可沿其纵向移动的滑滑动支座系统统。在桥墩处处安装移梁千千斤顶拖架，，并将千斤顶顶活塞杆顶部部的衔接器与与主梁连接，，将系统加压压到50Bar，使移梁梁装置预紧。。开动移梁千千斤顶，纵向向移动两侧的的主梁。两侧主梁向前前纵移要同步步进行，前后后相距不超过过1m。仔细细注意动力柜柜上的压力显显示，不能有有压力的异常常突然变化，，千斤顶的正正常工作压力力为150Bar。当导梁前部的的滑曳鼻架越越过辅助墩上上横向桁架时时，要控制导导向，使导梁梁底部两侧的的对位凸块正正确进入滑动动支座中心，，防止主梁的的横向摆动，，保证其中心心对正。当模架移动到到预定位置后后，通过移梁梁千斤顶使主主梁加强板精精确对位到主主千斤顶（主主梁垂直支承承千斤顶）的轴轴线位置。利用起重机安安装底架中部部活动段，使使其中心对接接，当底模上上对位装置正正确对位后，，用连接板和和穿销将底架架可靠连接在在一起。如有有需要，可用用机械千斤顶顶调整底梁位位置。在主千斤顶上上安放垫块，，开动主千斤斤顶，顶升梁梁模到灌注混混凝土的正确确标高并锁定定。当主梁顶顶起，离开支支座支点1cm时，撤去去移梁千斤顶顶。4移动模架架造桥机施工工的难点及其其对应措施4.1采用用移动模架造造桥机在桥位位上现浇大截截面整体箱梁梁，一次性浇浇注的混凝土土数量大，要要保证连续浇浇注，必须配配置相应的混混凝土生产设设施，并要有有备用设备。。一个正常的循循环作业时间间工作内容工作天数备注脱模（松动千斤顶、落梁、底模横梁退销、两组主梁外移）1天

模架滑移（主千斤顶、液压驱动）模架就位（主梁内移、升高、梁模合拢、固定支点）箱梁在模架上作业（安扎底版和腹板钢筋、预应力钢束及锚具、内模安装、顶板钢筋）2～3天

现浇箱梁混凝土及养生2～3天

张拉、注浆1天

共计7～11天

4.2要保保证工期，必必须缩短每个个循环的作业业时间，要求求混凝土早强强。同时为消消除混凝土浇浇注过程中的的模架变形对对梁体的影响响，混凝土的的初凝时间需需适当延长，，调整混凝土土的滞后应力力。4.3整座座桥梁的线形形控制。在混混凝土浇注过过程中必须对对整个模架的的变形进行测测量，掌握变变形规律，及及时调整模架架的预拱度。。线形控制主主要考虑以下下几方面因素素；梁体混凝凝土自重产生生的挠度值；；系统主梁在在混凝土浇注注后产生的变变形；浇注第第二孔以后各各孔由悬臂吊吊杆产生的挠挠度值；预应应力钢束张拉拉产生的起拱拱值（这个值值与混凝土的的弹性模量有有关，在张拉拉前，要通过过试验取得混混凝土的弹性性模量）；牛牛腿节点非弹弹性变形产生生的沉降值。。根据几种因因素推算每根根横梁的预留留拱度，通过过调整横梁处处的螺旋千斤斤顶来控制线线形。4.4在张张拉过程中，，为避免模架架的反拱力对对梁体的影响响，应逐步调调整底模横梁梁下的机械千千斤顶，每次次调整高度应应由计算决定定。5关于移动动模架造桥机机施工的几点点的讨论5.1不同同施工方法的的比较。移动模架施工工中中小跨度度长联连续梁梁桥存在着施施工速度相对对较慢的问题题，为减少模模架移动次数数、探索提高高功效的可能能，研究分一一次施工一孔孔、一次施工工两孔两种情情况从梁部设设计的角度进进行了分析比比较。研究表明，对对于跨度32.7m连续续梁，每次施施工两孔梁与与每次施工一一孔梁相比，，每孔梁钢绞绞线用量前者者是后者的1.31倍。。分析原因主主要是每次施施工两孔、两孔单单端张张拉一一次，，造成成预应应力钢钢束预预应力力损失失较大大，预预应力力效率率较低低所至至，跨跨度越越大越越明显显。因因此对对于跨跨度较较大的的连续续梁桥桥（如如32.7m、、40.7m及及以上上）预预应力力钢束束单端端张拉拉时，，不宜宜采用用每次次施工工两孔孔、两两孔单单端张张拉一一次的的施工工方法法。5.2移移动模模架后后支点点的选选择移动模模架的的前支支点一一般都都设在在桥墩墩牛腿腿或临临时支支墩上上，而而后支支点根根据施施工条条件的的不同同则有有以下下两种种形式式：方案一一：后后支点点通过过牛腿腿直接接支承承在桥桥墩上上或利利用桁桁架支支承在在桥墩墩的承承台上上；方案二二：后后吊点点（后后支点点）设设于长长联连连续梁梁的施施工接接缝附附近，，通过过连接接构件件，把把钢箱箱梁支支撑在在已经经施工工的梁梁段上上。（后横横梁及及后吊吊杆置置于已已完成成箱梁梁的尾尾段，，千斤斤顶顶顶起后后横梁梁带动动吊杆杆，将将主梁梁悬挂挂在上上一施施工段段箱梁梁的悬悬臂端端，保保证前前后施施工段段接缝缝平整整。梁梁体事事先按按设计计位置置预留留吊杆杆孔，，吊杆杆采用用精轧轧螺纹纹钢筋筋，通通过两两台液液压千千斤顶顶施加加顶力力）两种方方案研研究表表明梁梁部混混凝土土应力力均满满足设设计要要求，，因此此从梁梁部设设计来来说两两种方方案都都可行行。方方案一一需要要拆装装临时时支墩墩或墩墩上牛牛腿，，施工工较方方案二二略嫌嫌复杂杂，但但梁部部挠度度、预预拱度度控制制相对对容易易；方方案二二可减减少移移动模模架芝芝墩的的拆装装时间间，更更适合合于高高原、、跨河河桥梁梁，但但施工工中挠挠度、、预拱拱度控控制难难度大大，综综合考考虑，，一般般宜采采用方方案一一。5.3模模架架的的挠挠度度问问题题混凝凝土土梁梁体体要要随随模模架架经经过过模模板板预预设设上上拱拱，，浇浇注注混混凝凝土土时时下下挠挠，，张张拉拉梁梁体体后后又又上上拱拱的的过过程程，，所所以以模模板板预预拱拱度度的的设设置置要要考考虑虑模模架架变变形形的的影影响响，，并并通通过过实实测测第第一一孔孔梁梁数数据据并并分分析析修修正正在在确确定定后后续续孔孔位位模模板板预预拱拱度度，，在在造造桥桥机机全全部部安安装装完完毕毕后后再再设设模模板板预预拱拱度度。。由于于模模板板间间均均用用螺螺栓栓相相连连，，模模板板在在一一定定程程度度上上参参与与了了造造桥桥机机主主梁梁的的受受力力；；而而主主梁梁拼拼接接螺螺栓栓又又在在工工地地施施加加了了拧拧紧紧力力矩矩，，所所以以模模架架的的实实际际挠挠度度要要小小一一些些，，浇浇第第二二孔孔时时，，模模架架不不存存在在由由于于安安装装产产生生的的非非弹弹性性挠挠度度。。另外，，因模模板由由预设设上拱拱经浇浇混凝凝土变变为下下挠，，张拉拉后又又为上上拱，，模板板间横横桥向向连接接缝也也随之之变化化。为为此，，在模模板预预拱度度设置置完成成后，，要拧拧紧侧侧模横横桥向向拼缝缝的上上部螺螺栓，，而要要定量量放松松其下下部螺螺栓。。顺桥向预拱拱度在模板板分段处各各点按二次次抛物线线线形过度，，实践证明明分段曲面面及模板的的弹性变化化不影响混混凝土梁的的外观质量量。6结束语语移动模架造造桥机具有有性能稳定定，安全可可靠，标准准化作业自自动化程度度高，防护护措施完善善等特点。。在国外已已经得到了了广泛应用用，在国内内也得到了了成功应用用，如秦沈沈客运专线线小凌河特特大桥32m双线预预应力混凝凝土箱梁施施工，采用用了大桥局局生产的ZM32型型移动模架架造桥机；；在南京长长江二桥使使用了挪威威NRS公公司的MSS（MoveSupportSystem）系统统，都属于于下承式移移动模架造造桥机。对对于中小跨跨度长联连连续梁桥的的施工应当当首选移动动模架造桥桥机。下行式移动动模架造桥桥机主要组组成部分支架架..推进工作小小车或液压压走行系统统主梁梁横梁梁外模系统内模系统前后鼻梁....下承式移动动模架造桥桥机标准施施工程序....混凝土浇注注，养护张张拉完成后后，用前后后支架上的的主千斤顶顶降下主梁梁。..下承式移动动模架造桥桥机标准施施工程序....混凝土浇注注，养护张张拉完成后后，用前后后支架上的的主千斤顶顶降下主梁梁。横梁中间松松开螺栓，，主梁向外外横向移动动以便横梁梁穿过墩柱柱。..............下承式移移动模架架造桥机机标准施施工程序序混凝土浇浇注，养养护张拉拉完成后后，用前前后支架架上的主主千斤顶顶降下主主梁。横梁中间间松开螺螺栓，主主梁向外外横向移移动以便便横梁穿穿过墩柱柱。....下承式移移动模架架造桥机机标准施施工程序序..移动模架架造桥机机向前推推进。2根主梁梁可同步步移动也也可分别别移动。。..下承式移移动模架架造桥机机标准施施工程序序..移动模架架造桥机机向前推推进。2根主梁梁可同步步移动也也可分别别移动。。内模在钢钢筋绑扎扎完成后后用内模模小车安安装。主梁向内内移动，，横梁闭闭合。提提升移动动模架造造桥机。..下承式移移动模架架造桥机机标准..移动模架架造桥机