郭建波 李家穩(wěn) 張國碧

最近幾年國家的交通運(yùn)輸事業(yè)蓬勃發(fā)展,行駛里程不斷增多,設(shè)計(jì)行駛速度也在不斷提高,橋梁結(jié)構(gòu)被廣為采用,而簡支梁橋作為一種主要的橋梁形式而在各條線路設(shè)計(jì)中都占有很大的比重。

簡支梁橋多需現(xiàn)場建廠預(yù)制上部結(jié)構(gòu),使預(yù)制橋梁的數(shù)量十分巨大。橋梁預(yù)制是技術(shù)密集型和勞動密集型的產(chǎn)業(yè),采用自動化生產(chǎn)、提高生產(chǎn)的機(jī)械化程度,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、快速、高效,是多年以來橋梁生產(chǎn)的發(fā)展方向和目標(biāo),大跨橋梁模板工程是其中一項(xiàng)重要而繁瑣的環(huán)節(jié),采用大跨整體化模板體系,最大限度發(fā)揮梁場的生產(chǎn)能力,變復(fù)雜的人工勞動為簡單的重復(fù)操作,從而有效地提高機(jī)械化作業(yè)水平,對進(jìn)一步提高橋梁施工現(xiàn)代化具有重要的意義。

1 概述

大跨橋梁整體模板,整體拆裝行走體系,整體旋轉(zhuǎn)拆裝體系安拆方式的研究是實(shí)現(xiàn)大跨橋梁整體模板技術(shù)的核心。

早期橋梁模板多為分塊式[1],按橋梁的橫隔板位置每 4m分為一扇,龍門吊拆裝作業(yè),拼縫多,勞動效率低,外觀質(zhì)量差。

在秦沈客運(yùn)專線的單線整孔箱梁的施工中,我們首次進(jìn)行了整體化的模板體系的探索,通過設(shè)置于模板下部的可升降萬向輪配合導(dǎo)鏈整體安拆,實(shí)現(xiàn)了模板的整體化作業(yè),大大提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益[2,4]。

在京津城際鐵路梁場雙線整孔箱梁施工中,我們對整體模板體系進(jìn)行了進(jìn)一步探索,通過設(shè)置于模板與臺座間的旋轉(zhuǎn)鉸實(shí)現(xiàn)整體的拆裝作業(yè),以極少的人工完成拆裝作業(yè),收到了極高的技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益,并正在被箱梁施工界推廣使用。

2 大跨橋梁整體模板技術(shù)

2.1 整體拆裝行走體系

秦沈客運(yùn)專線是我國首條設(shè)計(jì)時速 160km的客運(yùn)專線,橋梁設(shè)計(jì)首次大量采用單線并置式箱梁形式,跨度 24m單線整孔箱梁全長 24.6m,橋面寬度 6.15m,梁高 2.0m,單榀自重 251 t,箱梁外側(cè)平直,中間不設(shè)橫隔板,根據(jù)這種情況我們設(shè)計(jì)了整體拆裝行走方式的整體模板體系,首次實(shí)現(xiàn)了模板的整體化作業(yè)。

整體拆裝行走方案外模采用整體有軌移動模式,模板分塊加工,到現(xiàn)場后每側(cè)拼裝在一起作為一個整體,通過下部可升降走行萬向輪的升降、轉(zhuǎn)向及外力牽引來實(shí)現(xiàn)縱橫向移動;通過兩組 5 t倒鏈和可升降行走萬向輪的升降輔以對外模橫向拖拉實(shí)現(xiàn)立拆模(見圖1),是對大跨橋梁整體模板體系的首次成功探索。

模板支立時,將外模下部可升降萬向走行輪升起使模板整體升高并使走行輪對正橫向鋼軌方向;將兩組 5 t倒鏈連接于外模兩端,另一端連接于外模另一側(cè)的鋼軌上,人工同步拉動倒鏈?zhǔn)雇饽？拷啄?臨近底模側(cè)面時,檢查外模的縱向位置,確認(rèn)合格后繼續(xù)拉動外模靠攏底模側(cè)面。旋轉(zhuǎn)走行輪螺紋套筒使模板下部坐于下部支撐頂面,下部下拉桿孔穿入下拉桿并固定于底模側(cè)面槽鋼的下拉桿固定孔上,完成外模安裝作業(yè)。

梁體混凝土符合模板拆除條件時,松除模板上下拉桿,先將端模拆除,旋轉(zhuǎn)模板下部之萬向輪固定套筒,使萬向輪升起,脫離橫向鋼軌頂面,拆除模板底部之支撐之元寶鐵墊,這時模板將僅靠與梁體混凝土的粘結(jié)力而附著于梁體表面,采用設(shè)于模板端部的倒鏈同步向外側(cè)拖拉模板,則模板脫離梁體表面,落于橫向鋼軌上,倒鏈繼續(xù)向外拉動模板,當(dāng)萬向輪對正縱向鋼軌時,旋動萬向輪使之對正縱向鋼軌,以卷揚(yáng)機(jī)拖動整體模板至下一臺座進(jìn)行生產(chǎn)。萬向可升降行走輪大樣見圖2。

該模板體系將側(cè)模作為一個整體進(jìn)行安拆,杜絕了梁體表面多次分拆而造成的不良現(xiàn)象,有效地提高了生產(chǎn)效率,保證了梁體的制造質(zhì)量,這在國內(nèi)屬于首次使用并于 2001年獲得了天津市的科技進(jìn)步獎,被評審專家評價為“國際先進(jìn)水平,國內(nèi)領(lǐng)先水平”。

2.2 整體旋轉(zhuǎn)拆裝體系

京津城際客運(yùn)專線 32m雙線整孔箱梁全長 32.6m,橋面寬度 13.4m,梁高 3.15m,單榀自重 856 t,是當(dāng)時鐵路橋梁界單榀尺度最大、重量最大的箱梁,設(shè)計(jì)腹板外側(cè)平順向外傾斜,我們對整體化模板進(jìn)行了更進(jìn)一步的探索,采用整體旋轉(zhuǎn)拆裝整體形式,更是大大提高了工作效率和自動化程度。

整體旋轉(zhuǎn)拆裝方案模板,在生產(chǎn)臺座的側(cè)面設(shè)旋轉(zhuǎn)耳座,而在側(cè)模的底部相應(yīng)位置設(shè)置耳板,側(cè)模的耳板和臺座的座板銷接在一起。模板的外側(cè)底部設(shè)置可調(diào)托座。通過可調(diào)托座的升降使模板產(chǎn)生繞中心銷的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)模板的安拆作業(yè)(見圖3)。

支立模板時,旋轉(zhuǎn)模板外側(cè)之可調(diào)托座,使之升高,此時模板整體將繞臺座與側(cè)模之間的鉸接銷旋轉(zhuǎn)向上靠攏,到達(dá)正確位置時,連接端模,緊固上下拉桿,便完成模板的支立。拆除模板時,先將端模拆除,松除拉桿,旋轉(zhuǎn)降低模板外側(cè)之可調(diào)托座,這樣模板即可靠自重繞臺座與側(cè)模之間的旋轉(zhuǎn)銷旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動脫模之目的。整體旋轉(zhuǎn)拆裝方案模板,模板安拆方便,側(cè)模作為一個整體使用,使制造質(zhì)量大大提高,極大地減少了人工勞動數(shù)量和強(qiáng)度,工作效率也得到了很大的提高,此種方案以其低廉的投入和便捷的操作工藝正在被推廣應(yīng)用。

2.3 模板的設(shè)計(jì)計(jì)算

規(guī)范規(guī)定,模板需具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性;對于結(jié)構(gòu)表面外露的模板,其剛度限值為不大于 1/400;面板的變形限值為1.5mm[5]。在整體方案確定的基礎(chǔ)上,合理確定細(xì)部尺寸,使之具有較強(qiáng)的剛度和強(qiáng)度,是整體模板體系實(shí)現(xiàn)的又一關(guān)鍵。

橋梁模板體系的結(jié)構(gòu)模型需要根據(jù)模板體系的實(shí)際荷載傳遞途徑和形式而定,一般面板直接承受混凝土側(cè)壓力,可簡化為簡支在縱肋上的單跨或多跨連續(xù)梁形式;縱肋承受面板傳遞的荷載,視為簡支在豎向框架上的單跨或多跨連續(xù)梁,豎肋受到縱肋傳遞之壓力并通過設(shè)置于豎肋上部的上拉桿和下部的下拉桿形成整體的對拉結(jié)構(gòu),構(gòu)成整體的受力結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算,確定各細(xì)部尺寸。

3 結(jié)語

大跨橋梁整體模板的設(shè)計(jì)和采用是一個梁場的機(jī)械化程度和技術(shù)水平的集中體現(xiàn),而整體機(jī)械化拆裝體系的應(yīng)用是其發(fā)展的方向。結(jié)合具體的工程實(shí)踐,通過對整體方式和拆裝方式的研究,筆者成功地設(shè)計(jì)和應(yīng)用了可升降萬向輪整體體系和旋轉(zhuǎn)鉸整體體系兩種適用于大跨橋梁施工的模板體系,對實(shí)現(xiàn)模板的整體化作業(yè)和機(jī)械化、半機(jī)械化作業(yè)進(jìn)行了一些探索和研究,大大提高了生產(chǎn)效率,以這些成功的實(shí)踐為基礎(chǔ),探索設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)合理可行的整體模板體系,一定能夠不斷促進(jìn)我國橋梁制造事業(yè)的更大發(fā)展。

[1] TLEJGF-91-03,現(xiàn)場預(yù)制 32m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁工法[S].

[2] TLEJGF-01?02-10,鐵路客運(yùn)專線 24m后張法單線箱梁現(xiàn)場預(yù)制工法[S].

[3] 姚鎖平.客運(yùn)專線 32m后張法雙線整孔箱梁預(yù)制施工[J].山西建筑,2008,34(7):159-160.

[4] 李華冰.秦沈客運(yùn)專線 24m后張法單線箱梁預(yù)制施工技術(shù)[J].上海鐵道科技,2004(2):35-36.

[5] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].