移动模架在超宽现浇箱梁施工中的应用与研究

刘德建

摘 要：随着我国高速公路交通运输量的快速发展，对先进的施工设备及施工技术的需求越来越高。本文结合吴楚大道武四湖大桥40m跨径连续箱梁的施工实例，详细阐述MSS40sx-2500上行式移动模架的设计构造及施工技术的创新应用。本方法较好地解决了在施工条件受限制，施工难度大的峡谷、跨海大桥等场地超宽现浇连续箱梁施工中的技术难题。

关键词：上行式移动模架;模板整体开合;横向偏载稳定性;超宽连续箱梁

自2006年以来，上下行式移动模架在国内高速公路建设中得到了较多的应用。但是，近年来随着我国高速公路交通运输量的快速发展，道路桥梁的设计宽度也在不断扩展，双向8车道的越来越多，其施工难度也越来越大。尤其在施工条件受限制的峡谷、跨河、跨海大桥施工超宽连续箱梁时，传统整体开合模的设计理念要满足移动模架横向偏载稳定性的要求非常困难。为了满足吳楚大道武四湖大桥40m跨径超宽连续箱梁的施工要求，MSS40sx-2500型移动模架采用了独特的设计理念，在电液系统的控制下实现横梁横向移动及挂梁带动底模板进行竖向旋转功能，有效地解决了上述的施工技术难题，提高了超宽现浇连续箱梁施工的效率和安全性，具有良好的经济效益和社会效益。

1 工程概况

武四湖大桥全长1171米，上部结构为单箱五室鱼腹式现浇箱梁，桥梁跨度为40米，单幅桥宽为21.5米，梁高为2.5米。桥梁设计起终点为TK4+709.65～TK5+880.65，其中TK4+709.65～TK4+752.958位于直线上，TK4+752.958～TK5+880.65位于圆曲线上，曲线半径为1800米。

2 移动模架设计原理

MSS40sx-2500上行式移动模架适合跨径40m+8m，满足平曲线最小半径为1500m，不同箱梁底宽、竖曲线的弯桥。其基本结构和功能简介如下：

（1）前支腿：前支腿支撑在前墩柱上，用于过孔时承载设备前支点的载荷。

（2）中小车：承担纵移行走时中支点的载荷，其上配备了纵横移千斤顶，推动系统水平纵、横向移动，以适应曲线段的纵移行走。

（3）中支腿：由扁担梁和支腿两部分组成。作业时中支腿支撑在承台上，支腿上部左右侧各设有扁担梁。扁担梁下前、后各分设有自锁液压缸用于承载浇注时移动模架前支点的载荷。

（4）后主千斤顶：后主千斤顶与主梁底板螺栓连接，用于承载浇注时移动模架主梁后支点的载荷。

（5）横移滑梁：承担移动模架行走时后端设备自重载荷，其底部设有行走轮，在纵移液压缸的顶推下，沿行走道轨带动移动模架纵移，完成移动模架过孔操作;横移滑梁上配备了横移千斤顶，在横移千斤顶的作用下，可以使主梁末端水平左右横向移动，用于移动模架在曲线段纵移行走时的调整作用。

（6）主梁：为一对钢箱梁。刚度按最大挠度≤1/500跨径控制。

（7）导梁：导梁设在主梁前端，为空腹箱梁结构，总长约为34m，起到模架向下孔移动时的引导及前支腿前行就位时的承重作用。

（8）上横梁：上横梁为焊接箱形结构，通过机械调节螺旋支撑与主梁连接，可快速调整每跨箱梁的施工预拱度。

（9）挂梁：为弯臂式箱梁结构，其底部与模板底模连接，上部与上横梁套接，可沿上横梁在液压缸的作用下水平移动，实现模架整体横向开合模。挂梁中与模板连接的下横梁部分，节间销联接，并设有模板旋转油缸，底部模板可实现竖向旋转，减少横向开模距离，提高整机开模状态下的稳定性和安全性。

（10）外模系统：外模分块直接铺设在模板下横梁上，并与横梁吊杆相对应。

（11）电液控制系统：中支腿、中后小车、后支腿、模板等系统均配有电液系统。

3 MSS40sx上行式移动模架主要工作原理

施工工况如图1所示。

（1）外模板开合模：上部箱梁张拉预应力钢束后。中小车和中支腿的双作用自锁液压缸回程，主梁带动外模板降落;横梁带动模板横向开合，挂梁带动模板旋转开合脱离箱梁砼，完成开合模。

（2）移动模架横、纵移：通过中小车上的横、纵移液压缸驱动。

（3）移动模架系统过跨：系统过跨主要由左右两侧中小车纵移千斤顶驱动完成，在过跨中，由后主千斤顶、后横移滑梁、前支腿、中小车辅助受力。

（4）移动模架在曲线段纵移过跨：后横移滑梁上配备了横移液压缸，在横移液压缸的作用下，可以使主梁末端水平左右横向移动，用于移动模架在曲线段纵移行走时的调节。

4 创新点及主要技术特点

（1）中支腿系统分为上部的平衡梁和下部的支腿两部分，是方案设计的关键难点和创新点。移动模架施工总荷载约33000KN，中支腿系统承载整体荷载的60%，通过受力计算，单侧中支点位置反力约为10000KN，采用单顶支撑对主梁及支撑结构要求极高，且千吨级的千斤顶，外形体积大、安全储备不高，因此采用双千斤顶支撑，根据分析结果，中支点前后支腿支撑点反力严重不均匀，首跨40m+8m浇筑工况;单侧支腿前、后2个千斤顶相距4000mm、受力偏差4000KN，ANSYS计算的结构最大变形为8.3mm，位于支腿顶部平横梁的跨中位置。为保证中支腿系统的结构稳定和避免施工作业时，前、后千斤顶偏载过大，造成平衡梁局部超载引起中支腿系统失稳，中支腿的升降调节采用自适应同步响应控制的液压系统，该系统可随施工作业中支腿荷载的变化自动调节，前、后自锁液压缸受力偏差≤2Mpa。

（2）横梁和挂梁采用自主创新的结构形式，在电液系统的控制下实现横梁带动模板水平横向开合，挂梁带动模板竖向旋转开合功能，解决了超宽鱼腹式现浇箱梁在施工作业中开、合模施工技术难题。

（3）中小车、上横梁、横移滑梁等系统及横移、纵移采用电液控制，操作简洁、安全可靠。

（4）周转次数多，时间短，占用桥下空间小，无需辅助起重设备。

（5）适用于施工条件受限制、难度大的滩涂、峡谷、城市高架桥、跨江、跨海大桥超宽连续箱梁或简支梁现浇混凝土桥梁的施工。

5 移动模架系统主要性能参数

（1）适应平曲线半径：≤1500米;最大纵坡≤4%;最大横坡≤4%。

（2）最大施工荷载下最大挠度≤跨径的1/500;行走时抗倾覆稳定系数≥1.5。

（3）纵移速度≥1米/分钟;横移速度≥0.5米/分钟。

（4）适合桥宽≤ 21.5米;单孔施工跨径≤40+8米（悬臂）;适合的桥墩高度：≥6.5米。

（5）MSS系统顶升能力≥450（700）t450mm×6台。

（6）外模分合与调节：主梁带动外模升降;横梁带动模板横向开合，挂梁带动模板旋转开合;螺杆调节标高和平曲线。

6 结语

MSS40sx-2500上行式移动模架，其中支腿的升降调节采用自的适应同步响应控制液压系统、横梁和挂梁的创新结构设计解决了模架整体横向偏载的稳定性，提高了超宽连续箱梁施工的效率和安全性，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]柴昶，宋曼华.《钢结构设计与计算》机械工业出版社2006-01-01版.

[2]刘山洪，《简明预应力混凝土桥梁施工手册》人民交通出版社.2006-11-1日.第1版.

[3]胡慧琳，移动模架的结构分析与优化[D].杭州电子科技大学.2013-12-01.

[4]景强，移动模架整孔现浇大跨度混凝土箱梁桥的关键技术研究[D];长安大学;2010年.