上行式移动模架过空跨施工连续梁技术

朱 辉

1 工程概况

新建铁路沪汉蓉通道合肥—武汉段WHZQ-1标杨家坳大桥,由于本桥3号墩～9号墩之间线路上设置了一组重型道岔,桥上渡线区必须以连续梁通过,所以桥式布置为:3-32 m组合箱梁+6×32 m连续梁+6-32 m组合箱梁,其中组合箱梁采用架桥机架设,连续梁采用移动模架制梁,且连续梁必须在架桥机架设前施工完毕。

常规的移动模架施工都是在原位拼装模架,然后在已浇筑梁面上行走,并从桥梁的首跨开始施工,但由于本桥3号墩～9号墩墩高约40 m,且位于山间洼地上,无法在原位拼装移动模架,因此移动模架只能在0号桥台台后路基上拼装主梁,边行走边拼装吊架部分,且桥墩间无临时膺架支撑,移动模架跨越3孔空跨后从路基走行至3号墩～4号墩之间后逐孔现浇连续箱梁。因此移动模架采用无临时膺架支撑拼装和过空跨后再制梁是本工程的关键技术。

2 移动模架简介

为适应本工程的特殊工况,本工程选用了HDMZS32 m/900 t型上行式移动模架作为主要施工设备,其主要技术参数如下:现浇跨度:32 m,24 m简支梁,32 m+6.5 m连续梁;连续梁单孔最大重量:1 100 t;适应纵坡/横坡:≤2%或≤3%;适应弯曲半径:≥2 000 m;整机自重:600 t;最大挠度:L/600;行走时最大风速:6级。

本移动模架在结构上可以分为:承重主梁及其导梁、挑梁、吊杆、吊梁、外模系统、内模系统、支腿结构、整机纵横移及支腿转移机构、爬梯平台等几部分,构成一个完整的承载结构体系。

本移动模架利用桥梁端部和桥墩安装支腿,支腿支撑主梁系统,挑梁、吊梁、外模及模架吊挂在主梁系统上,形成一个可以纵向移动的桥梁制造平台,完成桥梁的施工。工作时,整个模架由前后各两个支腿支承,前支腿支撑在待制箱梁前方的桥墩上,后支腿支撑在已制成箱梁的前端,过孔时后支腿在已制成箱梁顶面上移动。承重的主梁系统位于桥面上方,外模系统吊挂在承重主梁上,主梁系统通过支腿支撑在梁端、墩顶。移动模架下落脱模,横向开启底模板、底模架使其能够通过桥墩,纵向前移过孔到达下一施工孔位,横向合龙底模板,底模架再次形成施工平台,完成下一孔施工。模架简图如图1所示。

3 拼装及过空跨技术

3.1 关键技术

前导梁到达前方桥墩时主梁停止前进,此时模架重心在中、后支腿之间,模架由中、后两个支腿支撑;前支腿即可脱空沿着主梁轨道运行到前方桥墩上,安装前支腿,模架由前、中、后三个支腿支撑,此时移动模架为超静定体系;然后主梁在三个支腿上继续前移,当模架重心通过中支腿,位于前、中支腿之间时,主梁停止前进,后支腿脱空,模架由前、中两个支腿支撑;后支腿脱空沿着主梁轨道运行到中支腿所在的桥墩位置;利用主梁上的大牛腿支撑模架,此时模架由前支腿和大牛腿支撑,中支腿脱空前移,后支腿补充到中支腿位置;大牛腿落梁,此时模架由后支腿和前支腿受力,完成支腿转换,依次类推,模架即可通过空跨。

为安全顺利通过空跨,本移动模架还采用了如下特殊结构及关键技术:

1)考虑到该模架要空载时通过3孔空跨,以及各个工作状态下的抗倾覆稳定系数满足规范要求,该模架主梁和导梁设计总长为76 m,约为标准跨度的2.4倍。这样可以保持整个模架的重心随时位于两个受力支撑腿之间,不会发生倾覆。

2)考虑到38.5 m连续梁前后段的施工缝设置于每跨箱梁受力最小的位置,即前支腿前端还有6.5 m长模板,为平衡整个模架的重量,须在尾部压重15 t。

3)为了在过空跨时模架支腿能够相互转换,主梁上增加了转换装置即两个大牛腿,大牛腿在支腿转换前能支撑起整个模架的自重,支腿则可脱空在主梁上前后移动实现转换。

4)整个模架在主梁上设置了5个小牛腿,可以实现各种不同工况下的主梁顶伸和支点转换,以及制造24 m箱梁时的工况。

5)每个支腿横梁下的承重结构有两种,一种为过孔支架,在过孔时直接支撑于桥墩上,另一种为支腿丝杆,拆除过孔支架,支腿可以直接支撑在已制好的箱梁顶面。

6)制梁工况时,由于前支腿须支撑在前方桥墩上,所以须在横隔梁位置的两侧翼板上开孔,以便前支腿穿过梁体支撑在桥墩上受力。

3.2 无膺架拼装步骤(模板未示)

如图2所示,3号支腿摆放在4号牛腿处,2号支腿锁定在0号墩上,在桥台的后方拼装移动模架的主梁、挑梁等上部结构,此时,1号支腿仅安装过孔支腿,制梁立柱吊挂在1号牛腿上方。向前运行移动模架,同时从前端开始安装底模等下部结构,向前运行15 m时加配重块55 t。1号支腿到达1号墩时,1号支腿架与1号墩锁定,拆除配重。向前运行移动模架,继续拼装底模,尾端到达3号支腿停下。3号支腿脱空悬挂在主梁尾部。向前运行移动模架,2号大牛腿运行到0号桥台并与预埋铁锁定,顶升2号牛腿,2号支腿脱空并向前运行,3号支腿运行到0号墩,安装支腿架并与0号墩预埋铁锁定,从而完成3号支腿和2号支腿的转换,2号支腿向前运行。解除2号大牛腿与0号墩的锁定,向前运行移动模架。1号大牛腿到达1号墩处并与其锁定,顶升1号大牛腿,1号支腿脱空向前运行,2号支腿到达1号墩并与其锁定,从而完成1号支腿与2号支腿的转换。移动模架拼装完毕,如图3所示。

3.3 加载试验

移动模架在0号台～1号墩之间拼装完毕后,通过加砂袋全跨预压以消除非弹性变形,确定弹性变形值并据此进行预拱度设置,同时检验模架的安全性能。预压荷载为第一孔箱梁总重×1.1+内模重量,横向模拟梁体重力分布。

3.4 过孔跨步骤(模板未示)

初始状态如图3所示。3号支腿挂轮处在固定状态,防止意外主梁前倾。向前运行移动模架,1号支腿向后运行保持原位置不动,导梁端头到达前方桥墩顶面停下,如图4所示。

3号支腿与主梁使用两台手拉葫芦锁定,1号支腿前移与2号墩锁定。解除3号支腿与主梁之间葫芦锁定,移动模架向前运行,4号支腿到达2号支腿处停下,如图5所示。

解除3号支腿与桥台锁定,2号支腿顶升主梁,3号支腿脱空向前运行到5号牛腿处,此时1号支腿挂轮为固定状态。移动模架向前运行,2号大牛腿运行到2号支腿处停下。2号大牛腿1号桥墩与预埋铁锁定,2号支腿顶起主梁,大牛腿伸缩支腿伸出,用销轴固定。2号支腿千斤顶回落。此时,2号支腿与3号支腿脱空并完成转换。3号支腿顶起主梁,大牛腿回缩,3号支腿托轮支撑主梁。2号支腿向前运行,如图6所示。

移动模架向前运行,1号大牛腿运行到2号桥墩处停下,完成2号支腿与1号支腿的转换。同样道理,移动模架运行到3,4号墩之间,拆除2号支腿支架,安装1号支腿制梁立柱,1号支腿过孔支腿也拆除,用专用小车吊起向前运行8 m。进入浇筑施工状态。

3.5 连续梁施工工艺

制完第一段梁后,模架即可在梁面上运行,步骤不再赘述。需要注意的是由于施工连续梁时前支腿必须支撑在桥墩上,为避开横隔梁位置密集的钢筋和预应力束,采用在墩顶位置的桥梁翼板上开孔的措施;为保证连续梁梁体的接头处混凝土的密实和美观,在已施工梁体的前端底模预留孔洞,用精轧螺纹钢将底模与已浇筑的梁体混凝土外侧密贴,使后浇混凝土与已浇梁段产生同样的变形,避免错台。连续梁混凝土浇筑时应从悬臂端往支座方向浇筑;由于连续梁施工时预应力束是错位张拉,在浇筑本段混凝土时,可在移动模架的主梁两侧安装可以顺桥向走行的小型电动葫芦,将下段梁体的钢绞线用塑料薄膜包裹后用电动葫芦悬挂,避免污染预应力束,方便移动模架的前移。

4 桥梁现浇施工

箱梁梁体的外模为整体式钢模,采用人工配合吊车吊装,人工调整以后箱梁外模板随移动模架一起移动,模架移到位后,模板内移合龙即可。内模待底板、腹板钢筋绑扎完毕后,人工转运上桥进入箱梁内组拼。

走行到位后,根据每级预压确定的施工预拱度,通过调节底模油顶,使模架调节达到预拱度要求。预拱度设置由安装在主梁上的调整螺栓来完成,预拱度值由模架自身挠度和箱梁预拱度两部分组成。

钢筋在加工棚内下料、连接、弯制,单根入模绑扎。

混凝土由拌合站集中拌和,混凝土罐车运输,混凝土输送泵和泵车泵送入模;混凝土振捣以插入式振动棒振捣为主,辅以附着式振捣器。

浇筑时采用全断面分层错开,第一段梁从梁两端向中间、其他五段梁从一端向另一端推进的方法浇筑。梁体混凝土强度达设计值85%、弹性模量达到设计值80%且不少于6 d龄期以后进行预应力张拉。

5 结语

移动模架过空跨制梁在现阶段移动模架施工中也属首次,为以后同类型的施工工况提供了成功的范例和经验,同时该移动模架稍作修改后即可进行其他梁型的施工,通用性较强,具有较高的推广价值。

[1] 中国铁道建筑总公司.移动模架法制梁施工技术指南[Z].2006.

[2] 古春生.DSZ32 m/900 t上行式移动模架制梁施工技术[J].山西建筑,2008,34(6):178-179.

[3] 文庭亚.武广客运专线MZ900S型上行式移动模架现浇梁施工技术[J].铁道勘察,2008(3):74-77.