李華軍

摘要:近年來(lái),隨著鐵路、公路跨越式大發(fā)展,移動(dòng)模架在工程施工中的形式更加多樣化,大跨度、自動(dòng)化是移動(dòng)模架的發(fā)展趨勢(shì)。文章結(jié)合向莆鐵路東新贛江特大橋國(guó)內(nèi)鐵路項(xiàng)目最大的移動(dòng)模架施工48m簡(jiǎn)支箱梁的施工實(shí)例,介紹了MSS1500型移動(dòng)模架的構(gòu)造和功能,以及利用該移動(dòng)模架現(xiàn)澆48m跨預(yù)應(yīng)力砼箱梁的施工工況。

關(guān)鍵詞:移動(dòng)模架;向莆鐵路;MSS1500型;砼箱梁;鐵路施工

中圖分類(lèi)號(hào):U238文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0018-03

一、工程概況

新建向莆鐵路JX-2A標(biāo)東新贛江特大橋?yàn)橄蚱舞F路全線最長(zhǎng)的橋梁工程,也是全線控制性工程。全長(zhǎng)27.3km。在南昌縣東新鄉(xiāng)附近跨越贛江,橋址位于既有生米公路大橋上游1.5km處。東新贛江特大橋41#～61#墩為48m預(yù)應(yīng)力砼雙線簡(jiǎn)支箱梁,墩中心距50.3m,按客運(yùn)專(zhuān)線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、施工。跨江段48m簡(jiǎn)支箱梁橫截面為單箱單室結(jié)構(gòu),頂板寬9.56m,底板寬5.6m,其中兩端支座處底板加寬到6.28m,直腹板,梁高4.3m。單孔箱梁自重約1500t。采用MSS1500型上行式移動(dòng)模架進(jìn)行施工。

二、MSS1500型上行式移動(dòng)模架的特點(diǎn)

該移動(dòng)模架是鐵路工程目前國(guó)內(nèi)使用最大的,較其它上行式移動(dòng)模架有以下特點(diǎn):

1.本上行式移動(dòng)模架采用雙主梁在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng)。

2.移動(dòng)模架雙主梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好,抗風(fēng)能力更強(qiáng)。

3.它汲取了國(guó)內(nèi)目前先進(jìn)的上行式、下行式移動(dòng)模架支腿自行過(guò)孔移位的優(yōu)點(diǎn),機(jī)械化程度高,操作簡(jiǎn)單,過(guò)孔更快捷。

4.受該橋墩身結(jié)構(gòu)限制,移動(dòng)模架開(kāi)模打破上行式模架常規(guī)翻轉(zhuǎn)開(kāi)模方式,通過(guò)液壓千斤頂實(shí)現(xiàn)外模系統(tǒng)橫向開(kāi)啟及合攏,可操作性強(qiáng),施工時(shí)不受橋下凈空限制,過(guò)孔時(shí)不受墩身高度及寬度限制。

5.過(guò)孔時(shí)通過(guò)四條軌道,四臺(tái)千斤頂頂推,縱移平穩(wěn)、安全可靠。

6.模架主梁支撐油缸前、中支點(diǎn)采用4臺(tái)千斤頂,結(jié)構(gòu)受力更合理,移動(dòng)模架升降平穩(wěn),安全可靠。

7.模架通過(guò)挑梁懸掛在主箱梁底面,通過(guò)吊臂與側(cè)模架連接的可調(diào)螺桿設(shè)置模架的預(yù)拱度,操作方便,節(jié)省了大量時(shí)間(常規(guī)上行式模架利用吊桿調(diào)整底模拱度費(fèi)時(shí)費(fèi)力)。

三、MSS1500型移動(dòng)模架的功能及構(gòu)造簡(jiǎn)介

MSS1500型移動(dòng)模架按荷載傳遞路徑可將其結(jié)構(gòu)分為外模板、模架及開(kāi)模結(jié)構(gòu)、挑梁、吊臂及吊桿、主梁、前中后支腿支撐機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)。雙主梁通過(guò)前中支腿分別支撐在前方墩頂及已澆箱梁橫隔墻處。

(一)主梁及導(dǎo)梁

1.主梁。本模架采用雙主梁,主梁分5節(jié),采用精制螺栓通過(guò)節(jié)點(diǎn)板連接,總長(zhǎng)58m。兩主梁間通過(guò)15組桁架橫聯(lián)連為一體,鋼箱主梁采用Q345B鋼制造,寬2200mm,高4200mm。單節(jié)最大重量為32.3t,主梁總重328t,制作過(guò)程中設(shè)置預(yù)拱度。鋼箱主梁內(nèi)側(cè)腹板上部設(shè)橫聯(lián)上弦連接法蘭孔及加勁,下部設(shè)有中吊桿牛腿,牛腿側(cè)面設(shè)橫聯(lián)下弦連接法蘭。

2.導(dǎo)梁。移動(dòng)模架導(dǎo)梁由3×12m的等寬變高度桁架梁組成,為輔助模架過(guò)孔的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)梁與主梁鋼箱之間均以精制螺栓通過(guò)節(jié)點(diǎn)板連接,導(dǎo)梁間采用3組桁架橫聯(lián)以銷(xiāo)軸連為一體。

(二)前、中、后支腿體系

1.前支腿。前支腿支承于施工跨的前墩處,為整個(gè)造橋機(jī)的前端支點(diǎn),主要包括:支腿立柱、橫梁及縱梁、托輥輪箱、支承油缸等。移動(dòng)模架工作時(shí),豎向荷載通過(guò)主梁依次傳遞至支承油缸、支腿橫梁、支腿立柱、墩頂。

2.中支腿。中支腿與前支腿構(gòu)造基本相同,為整個(gè)造橋機(jī)的后端支點(diǎn),在施工每孔砼梁時(shí)用墊塊支撐于已澆筑砼梁面上。

3.后支腿。后支腿位于主梁尾部,用于輔助造橋機(jī)過(guò)孔。從上至下依次為球型鉸座、支承千斤頂、墊座、分配梁、橫移螺旋千斤頂、走行輪箱及軌道。

4.支承油缸。支承油缸為砼澆筑施工時(shí)支承主梁的剛性支承部件。其結(jié)構(gòu)型式有別于普通液壓油缸,配有雙向液壓鎖和機(jī)械鎖(抱箍或螺旋頂),以保證主梁澆筑砼狀態(tài)萬(wàn)無(wú)一失。工作時(shí),它支承于主梁底和支腿橫梁之間。支承油缸上法蘭為球面結(jié)構(gòu),可繞球心轉(zhuǎn)動(dòng)±5°,以適應(yīng)施工要求。

(三)挑梁、吊臂及滑梁(模架懸掛系統(tǒng))

挑梁和吊臂是移動(dòng)模架重要的傳力結(jié)構(gòu),負(fù)責(zé)懸掛整機(jī)模架、模板等砼成型結(jié)構(gòu)。過(guò)孔走行過(guò)程中,挑梁和吊臂懸掛所有外模板及模架;砼施工狀態(tài),為吊桿分擔(dān)部分模架、模板和砼重量,并傳遞至移動(dòng)模架主梁。

挑梁位于主梁外,挑梁下弦設(shè)有滑梁,以實(shí)現(xiàn)模架整體橫移,挑梁桁架左右各12片。滑梁位于挑梁與吊臂之間,與挑梁成對(duì)加工,并安裝于挑梁下弦,用于模架的開(kāi)啟與合攏。吊臂為焊接桁架結(jié)構(gòu),上下分別與挑梁及側(cè)模架通過(guò)銷(xiāo)軸連接。

(四)模板系統(tǒng)

1.底模。架的移動(dòng)模架的力。側(cè)模架上弦桿設(shè)有可調(diào)撐桿,用于調(diào)節(jié)翼板模板,移動(dòng)模架移動(dòng)模架底模是箱梁砼的直接支承結(jié)構(gòu)。底模與底模架始終保持一體對(duì)應(yīng)分塊制造,左右各12組,左右兩組底模架通過(guò)8.8級(jí)精制螺栓用螺栓對(duì)拉,形成整體?？紤]預(yù)拱度調(diào)整,在縱橋向兩相鄰底模板間均留有10mm的縫隙。底模架的上弦桿內(nèi)側(cè)通過(guò)φ50的高強(qiáng)度吊桿吊掛在鋼箱梁內(nèi)側(cè)腹板的牛腿上,其上弦最外側(cè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置有吊掛滾輪,吊掛滾輪與側(cè)模架的下弦連接,實(shí)現(xiàn)底模架的橫移開(kāi)啟。

2.側(cè)模。側(cè)模架與側(cè)模始終保持一體對(duì)應(yīng)分塊制造12組,側(cè)模架設(shè)有可調(diào)撐桿,用以固定模板和輔助拆模。側(cè)模架下弦桿設(shè)有螺旋支承,以利于調(diào)節(jié)腹板模板的位置及抵抗?jié)沧㈨艜r(shí)的側(cè)壓力。側(cè)模架上弦桿設(shè)有可調(diào)撐桿,用于調(diào)節(jié)翼板的角度和拱度。

(五)移位系統(tǒng)

移位系統(tǒng)由固定在滑梁上的和固定于底模架吊掛輪處的各12臺(tái)橫移油缸及后支腿處4臺(tái)縱移油缸組成。橫移時(shí),通過(guò)頂推吊臂頂面滑梁和底模吊掛輪處千斤頂,實(shí)現(xiàn)外側(cè)模架橫向開(kāi)啟和合攏。縱移時(shí),由固定在支承臺(tái)車(chē)上的兩個(gè)縱移油缸頂推主梁縱向移動(dòng)。通過(guò)垂直油缸和橫移油缸的豎直與水平作用,以實(shí)現(xiàn)造橋機(jī)脫模與合模的目的。根據(jù)該造橋機(jī)的施工特點(diǎn),液壓系統(tǒng)按其功能和布局要求分為四個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)主梁縱移、橫移和豎直移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)造橋機(jī)的過(guò)孔、脫模和合模。

四、MSS1500型移動(dòng)模架的工作原理

其工作原理是在砼箱梁的上方設(shè)置承重鋼主梁來(lái)承受模板、梁重和各種施工荷載,主梁在支承千斤頂及托輥的作用下,可實(shí)現(xiàn)升降及縱向移動(dòng);模架及模板在模架液壓開(kāi)啟機(jī)構(gòu)的作用下完成模架開(kāi)啟及閉合的動(dòng)作。

模架通過(guò)挑梁、吊臂及吊桿懸掛在主箱梁底面,利用可調(diào)撐桿及吊桿調(diào)節(jié)模板的預(yù)拱度,按設(shè)計(jì)要求調(diào)整梁底的線形高程。當(dāng)一跨梁段張拉完畢后,脫模卸架,由模架上配套的液壓系統(tǒng)和傳動(dòng)裝置,使鋼箱主梁和模板縱移至下一跨。

五、移動(dòng)模架施工工況介紹

(一)澆注砼時(shí)工況

前、中支腿油缸頂升至工作狀態(tài)并鎖定,底模及吊臂分別橫移合攏并鎖定,安裝吊桿,調(diào)整模板系統(tǒng)至設(shè)計(jì)標(biāo)高;前支點(diǎn)通過(guò)前支腿將荷載傳遞至墩頂,中支點(diǎn)通過(guò)橫梁將力傳遞至已澆筑箱梁橫隔墻上。

(二)脫模工況

1.根據(jù)設(shè)計(jì)要求一期張拉完成后,拆除墩頂散模及墩頂側(cè)模拉桿,拆除吊桿、解除底模間和底模與側(cè)?？v向連接螺栓。

2.拆除前、中支腿油缸位置的抱箍,前、中支腿油缸回油脫空,模架整體下落。

3.前、后支腿油缸伸出,模架起頂,中支腿油缸吊掛前移50.3m,至梁端隔墻處。

4.中支腿油缸伸出與橋面頂緊鎖定,解除前支腿與墩頂間鎖定,前支腿油缸回油脫空。

5.中、后支腿油缸收回,整機(jī)下落。

6.底模架及吊臂分別橫移開(kāi)啟并鎖定,準(zhǔn)備第一次前移過(guò)孔。

(三)過(guò)孔工況

1.啟動(dòng)造橋機(jī)后支腿主動(dòng)電機(jī),整機(jī)前移18m后停下。

2.中、后支腿起頂,用卷?yè)P(yáng)機(jī)將前支腿拉到前一墩位置與墩頂預(yù)埋件鎖定。

3.中、后支腿油缸回油,前中后支腿同時(shí)支撐移動(dòng)模架大梁,準(zhǔn)備第二次前移過(guò)孔。

4.啟動(dòng)后支腿主動(dòng)電機(jī),移動(dòng)模架前移32.3m后到位。

六、MSS1500型移動(dòng)模架的拼裝

MSS1500型移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)總重達(dá)780t,其中僅主梁重量就達(dá)332t,主梁?jiǎn)渭钪?2.3t,最輕26t,拼裝難度最大的就是主梁,若采用在施工墩位搭設(shè)支架進(jìn)行拼裝,不僅費(fèi)工、費(fèi)時(shí),且均為高空作業(yè),安全風(fēng)險(xiǎn)較大。根據(jù)施工工期安排,結(jié)合移動(dòng)模架的特點(diǎn),主梁在岸邊進(jìn)行拼裝,利用施工墩跨處優(yōu)良的水深,采用260t浮吊將單組主梁(重166t)整體起吊就位。移動(dòng)模架前、中支點(diǎn)提前安裝好。小型構(gòu)件采用30t浮吊以及50t履帶吊站在支棧橋上直接拼裝。

七、MSS1500型移動(dòng)模架線形控制

為了確保箱梁張拉完成后,其線型與設(shè)計(jì)相符,預(yù)拱度設(shè)置必須準(zhǔn)確。

移動(dòng)模架在荷載作用下發(fā)生彈性變形及非彈性變形,通過(guò)預(yù)壓模擬施工中加載過(guò)程,分析觀測(cè)結(jié)果來(lái)計(jì)算移動(dòng)模架的彈性變形和非彈性變形值,根據(jù)箱梁設(shè)計(jì)的反拱度與彈性變形值組合計(jì)算出施工時(shí)底模應(yīng)設(shè)置的預(yù)拱度,實(shí)測(cè)移動(dòng)模架承受施工荷載引起的彈性變形,與理論計(jì)算進(jìn)行比較,驗(yàn)證計(jì)算模式。

八、移動(dòng)模架使用過(guò)程中的問(wèn)題

由于移動(dòng)模架自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在使用過(guò)程中難免也會(huì)也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,本移動(dòng)模架在施工過(guò)程中主要出現(xiàn)了以下兩個(gè)方面的問(wèn)題,其處理方法如下:

1.砼澆筑過(guò)程中由于支點(diǎn)處主梁彎曲上翹,各千斤頂反力相差較大。處理方法:按靠近跨中4臺(tái)千斤頂先行全部滿負(fù)荷受力,每臺(tái)千斤頂350t,按總荷載1400t控制,如荷載超過(guò)1400t,千斤頂將被破壞。當(dāng)總荷載(即模架自重780t和砼自重620t)達(dá)到1400t時(shí),即砼澆筑到248m3時(shí),進(jìn)行起頂,起頂時(shí)靠跨中的4臺(tái)千斤頂原則上不能有起升高度?？客鈧?cè)的4臺(tái)千斤頂,參照油壓表可控制其最大油壓。

2.移動(dòng)模架過(guò)孔過(guò)程中,在大懸臂狀態(tài)下導(dǎo)梁前端下?lián)现祵?shí)測(cè)為340mm,前支腿自行過(guò)孔時(shí),在最不利處產(chǎn)生的下?lián)现禐?00mm,導(dǎo)梁前端總下?lián)狭窟_(dá)到540mm。造成導(dǎo)梁無(wú)法上到前支腿,無(wú)法過(guò)孔。

處理措施:將前支腿割除500mm高,改為一個(gè)500mm高的墊塊。墊塊先不安裝,待前導(dǎo)梁到達(dá)前支腿后,2臺(tái)50t千斤頂起頂前支腿,加入墊塊后固結(jié),完成過(guò)孔。

九、結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái),隨著鐵路、公路跨越式大發(fā)展,移動(dòng)模架在工程施工中的形式更加多樣化,大跨度、自動(dòng)化是移動(dòng)模架的發(fā)展趨勢(shì),本文通過(guò)MSS1500型移動(dòng)模架的成功應(yīng)用為廣大工程設(shè)計(jì)、施工人員提供一定參考價(jià)值。