小半径S 曲线现浇梁移动模架设计及结构分析

谭海雄

（广东省长大公路工程有限公司，广东 广州 510000）

1 工程概况

通明海特大桥西引桥分左右两幅，设计为50m 现浇箱梁，现浇梁沿桥梁走线自旋呈S 型布置，带来±3%横坡，最小转弯半径1590m，桥面最大纵坡1.8%；单幅现浇梁共71 孔，四孔一联（60+50×2+40m），左右幅合计36 联142孔。采用四套移动模架相向施工确保单孔施工周期≤12d。单孔箱梁最重段为60m、744m³，1934t。

主梁采用单箱单室截面，梁顶宽16.25m，底宽7.25m，主梁梁高3m，墩顶处布置有横隔梁，纵横向设置预应力。墩身采用花瓶墩形式，墩高从29.514m 变化至6.943m。

设计难点主要有2 点：

（1）通明海特大桥最小曲线半径1590m，对于模架施工而言，S 曲线梁重点表现为单孔内曲线和前后孔的连续曲线，外模如何适应曲线梁需要细致研究。

（2）142 孔现浇梁采用四套模架施工，单套模架最少需施工36 孔，单孔施工周期短，需保证12d/节，模架设计应尽可能缩短直线施工工期。

2 移动模架设计

结合梁墩结构形式以及单孔12d 工期的要求，经过分析计算及多次比选，最终采用下行式移动模架，配置承重托架3 对，桥面配套设置45+45t 龙门吊2 台。

2.1 主要结构

按照荷载传递路径，该移动模架主要分为模板框架系统、底模桁架、承重主梁、前后导梁（含前墩吊架）、承重托架及液压电气系统几个部分。

2.1.1 模板框架系统

模板框架系统由模板和其背部框架支撑结构组合而成。模板采用小块普通钢模形式，8mm 面板加3mm 厚方格肋板做筋，Q235 材质。框架采用Q235b、I28a 工钢纵横向交错构成，相邻框架的连接采用栓接。模板与框架采用焊接形式连接。

2.1.2 底模桁架

底模桁架设计为空间结构，共12 榀，每榀分为3 段。桁架与承重主梁之间以及桁架各分段之间均采用法兰连接。单段桁架由Q345 材质的[16a 和[10a 组焊而成。焊缝以角焊缝为主，手工电弧焊平焊，焊脚高6mm。其结构和受力情况见图1 所示。

图1 底模桁架结构及受力分析图

2.1.3 承重主梁

单条承重主梁总长63m，分为6 节，节段之间采用连接板连接。单节主梁采用箱型结构，材质为GB/T1591-94 低合金高强度结构钢Q345B，分别由30mm、24mm、20mm、16mm和14mm 的钢板组焊而成。钢板表面喷砂除锈Sa2.5 级，焊缝主要为对接焊缝和角焊缝，主焊缝均为一级焊缝，焊接时采用自动埋弧焊。主梁接头螺栓群孔采用群孔板配钻，主梁组焊完成后利用磁力钻完成。

2.1.4 前后导梁

前后导梁为空间直三角桁架结构，前导梁分为三段，后导梁由两段组成，分段之间采用连接板连接。导梁主受力部分由Q345b 材质的20mm 厚钢板承担，为保证横向稳定性，利用[16a 和[10a 槽钢在钢板侧边设置副桁架。

2.1.5 承重托架

承重托架为模架的主受力结构，负责将移动模架收到的所有力传递给墩身，最不利工况下承受集中荷载约10025kN。单个托架设计为三角形结构，成对使用。托架各杆件均采用钢箱结构，采用法兰加焊接形式组件。

2.1.6 液压电气系统

单套移动模架共配备纵横移及主顶升液压系统4 套和前墩吊架液压系统一套。

纵横移及主顶升液压系统压力：P=31.5MPa，额定工作压力：P=25MPa，主泵额定流量：Qmax=25L/min，电机功率：N=15kW；超高压油泵额定压力：P=70MPa，超高压油泵额定流量：Qmax=3L/min，超高压油泵电机功率：N=4kW。

单套该液压系统负责控制1200t 主千斤顶（带机械锁紧，P=70MPa）1 个、纵移油缸（P=31.5MPa，s=1100mm）1 个、横移油缸（P=31.5MPa，s=750mm）2 个。

前墩吊架液压系统额定压力：P=31.5MPa，工作压力:P=25MPa，额定流量：Qmax=10L/min，电机功率：N=7.5kW。单套该系统负责控制顶升油缸（P=31.5MPa，s=560mm）2 个、横移油缸（P=31.5MPa，s=1300mm）2 个。

2.2 设计要点及解决措施

2.2.1 以直代曲、底模承托侧模，适应曲线

通明海引桥现浇梁采用“S”曲线梁设计，最小曲线半径1590m，自旋形成，表现为单孔梁内曲线设计和前后孔梁的连续曲线设计。如图2 所示为“单孔曲线”和“连续曲线”底板边线轨迹示意图。

图2 “单孔曲线”和“连续曲线”底板边线轨迹示意图

最不利情况下，单孔曲线时，外侧翼缘比内侧翼缘线长长50.8cm，连续曲线时，前后孔现浇梁底板边线轨迹相差近20cm。

最终，将侧模与底模分离，加宽底模底板至8.1m，大于箱梁底板7.25m，连续曲线时侧模可在底模上平移以适应现浇梁曲线。

在解决“单孔曲线”问题时，将侧模和底模纵向分为12 个节段，每个节段可单独调节横坡，侧模亦可在底模上纵移。侧模按最短梁长设计，当单孔梁变长时，通过在每两个侧模节段间添加小钢模实现模板延长。

2.2.2 桥面设计双台门吊，钢筋模板整体吊装，确保12d 工期

通明海西引桥现浇梁左右幅142 孔，孔数多，4 套模架施工要求每个节段平均施工周期保证在12d 内。扣除等强张拉和模架移机就位调模时间，钢筋模板安装必须在4d 内完成。

综合托架倒运，设计采用2 台龙门吊抬吊底腹板钢筋和内模整体安装。60m 长底腹板钢筋在胎架上预制成型，内模散拆后分4 节拼装。

3 极限横风下移动模架稳定性分析

横风荷载：

Vs10=54m/s，移动模架基准高度取30m，设计基准风速Vd=61.6m/s,施工阶段设计风速按10 年重现期修正，Vsd=0.84Vd=51.7m/s。

静阵风风速Vg=1.28Vsd=66.2m/s。

作用于主框架钢箱梁的横向静阵风荷载为19kN/m。

前后导梁桁架阻力系数取1.6，遮挡系数0.6，作用于导梁桁架上的横向静阵风荷载为2.63kN/m2。如图3 所示为极限横风模架整体稳定性图。极限横风作用下，移动模架整体稳定系数为5.17，结构整体稳定性基本满足要求。

图3 极限横风模架整体稳定性图

4 结语

综上所述，该移动模架经过水袋1.2 倍荷载预压，可以看出，在120%荷载下大部分测点应力和变形实测值小于理论值，且变化趋势趋于一致。目前，项目现场现浇梁施工已经完成过半，该套移动模架的成功设计确保了单孔12d 节段工期，为后续同类桥梁施工摸索出很好的施工经验。同时，节约了可观的施工成本。