MSS下行式移动模架造桥机施工技术与应用

发表时间:2016/3/8   来源:《工程建设标准化》2015年10月供稿   作者:张鹏飞
[导读] 中交路桥华东工程有限公司 移动模架施工方法是一种新型的专用机械化桥梁施工技术。

中交路桥华东工程有限公司,上海,201203)

【摘  要】移动模架施工方法是一种新型的专用机械化桥梁施工技术。相比传统的落地支架,移动模架施工周转次数多,时间短、适用范围比较广泛、操作安全,对于高墩桥梁,可不影响桥下的通车要求,有很好的安全性。
【关键词】移动模架;造桥机

1、工程概况
        上海长江大桥工程B7标段位于北港桥梁工程近崇明岛侧,50m梁桥为两联7×50m箱梁,左右幅共28跨。针对现场环境和连续箱梁的结构特点,采用移动模架用于50m梁桥箱梁施工,左右幅各配一套移动模架。
2、施工工艺及施工要点
2.1  移动模架构造
        移动模架系统(MSS)主要由立柱、牛腿、小车行走系统、主梁、鼻梁、横梁、后横梁、外模及内模组成。
2.1.1  牛腿
        牛腿为三角形结构,附着在墩身上并支撑在承台顶面上。它的主要作用是支撑主梁,将施加在主梁上的荷载通过牛腿传递到墩身和承台上。
2.1.2  支撑托架
        墩旁托架起着将整机载荷和施工工作载荷传到桥墩的作用。托架采用承台支承结构,分为左右两部分。
2.1.3  支承台车
        支承台车包括车轮组、支承架、模架前移机构、模架顶升机构及横移机构。
支撑台车是移动支撑系统滑移的关键部分,它安装在支撑托架上,并且能依靠四氟板实现横向移动;依靠自身的滚动轮支撑主梁纵向滑移;依靠配置的千斤顶实现垂直顶升、降落。
2.1.4  移动支撑系统
        移动支撑系统主要包括主梁和鼻梁。主梁由中部承重钢箱梁及两端钢桁导梁组成,承重钢箱梁抗扭能力强。主梁两端设有鼻梁,起到支架向下一孔移动时的引导和承重作用。
2.1.5  横梁
        横梁设置在两根主梁之间,起连接两根主梁,使移动模架成为一个平衡稳定的系统,并将内外模板、砼箱梁及其它施工荷载部分或全部传到主梁上的作用。
2.1.6  挂梁
        挂梁安装在预应力混凝土箱梁的悬臂上,作用就是减小移动模架的跨径,同时因挂梁位置靠近悬臂端减小了新老混凝土结合断面的挠度,保证新老混凝土初凝过程不致产生裂纹,也减少主梁弯距。
2.1.7  鼻梁
        鼻梁是安装在主梁两端,增加主梁的长度。在主梁行走时前鼻梁先行到达前一支点,后鼻梁在主梁离开后支点时,而落在后支点上,从而保证整个系统的平衡。
2.1.8  模板
        外模由底板、腹板及翼板组成。底模板通过螺旋千斤顶支撑在横梁上,侧模板通过撑杆支撑在主梁上部。每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。所有外模均设可调整螺旋支撑,翼模及侧模的支撑设在主横梁上,底模支撑设在横梁节点上。内模采用木制内模,内外模之间不设拉杆,两侧内模依靠钢管架相互支撑。
       
       2.3 工作原理
        首跨移动模架利用桥墩承台作为立柱和托架的支撑点,由全部主梁来承担模板系统及施工荷载的重量,主梁安放在墩身旁边的支撑托架上,通过托架将荷载传递给立柱,然后传递到承台上。
        除首跨外箱梁混凝土荷载前支点的传递和首跨一样,是通过支撑托架传递给承台。后支点处用的是挂梁,挂梁安装在预应力混凝土箱梁的悬臂上,在挂梁上戴好20根φ36精轧螺纹钢,精轧螺纹钢的下端锚固在主梁上,这样后支点的力最终传递给了已施工完毕的混凝土箱梁。一跨混凝土浇筑完成张拉压浆后,移动模架沿中心线一分为二,避开墩身前行至下一跨,就位后通过横梁再连成一个整体,形成稳定的框架结构完成一个周期循环。
2.4  加载预压试验
2.4.1  加载预压目的
        (1)对移动模架加载预压是投入砼梁浇筑之前,对机体的承载能力:强度、稳定性、构件连接、模板结构及其他结构质量一次全面检验;验证箱形钢主梁结构的强度和刚度,实测其抗弯能力,保证移动模架施工的安全。
        (2)消除箱形钢主梁中非弹性变形;
        (3)为箱梁施工中预拱值的设置和全桥线形控制提供可靠的依据;
        (4)提前发现机体结构及构件加工、安装所存在的问题和隐患,提前调整和整修,防患于未然。
2.4.2  加载方法
        移动模架加载试验拟采取“堆载法”进行,加载方式采用钢筋和砂袋作为试验荷载,按等代荷载的分级逐级递增加载的试验方法。加载荷载总重量为箱梁混凝土总重量的100%,为了测出箱梁施工时移动模架最大挠度,按照模拟底板、腹板、顶板荷载进行分级加载并测试。移动模架拼装完毕后,首先进行主梁和模板变形进行观测,进行加载时,每次加载完毕后,均进行变形观测并记录。
2.4.3  预拱度设置
        根据加载试验得出数值和理论计算预拱度数值的对比,考虑支点立柱处的沉降值和主梁的非弹性变形,还要考虑后吊梁支反力所产生的影响以及混凝土箱梁产生的弹塑性变形。  
2.5  工艺流程
        移动模架施工流程图见下图2
       
        图2: 移动模架工艺流程图
2.6  移动模架施工及要点
        箱梁采用移动模架逐孔现浇施工,对于移动模架来说有三个重要的控制要点:移动模架的拼装、运行行走和拆除。
2.6.1  移动模架的拼装
        根据现场条件和拼装条件,搭建临时墩座,然后搭设临时支架拼装移动模架,临时墩座地基处理先进行整平压实,再铺30cm的块石和5cm的碎石作为拼装场地的基础, 然后在临时墩承台上立有80cm的钢管,所有钢管应与混凝土基础进行固结,所有的钢管应采用型钢进行连接。
        移动模架拼装顺序为依次安装立柱、托架平台、主梁、横梁、最后连接鼻梁。
2.6.2  移动模架运行
        预应力混凝土连续箱梁施工时,因首跨长度最大,造桥机承载设计也是以首跨荷载为最不利荷载控制设计,但无论首跨、未垮或者标准跨预应力混凝土施工均基本相同,一个周期包括以下8个工序:1移动模架模板处理及预拱度设置。2移动模架模板处理及预拱度设置。3内模模板安装。4绑扎顶板钢筋,安装顶板预应力索和预埋件。5混凝土浇筑。6混凝土养生。7预应力张拉和预应力管道压浆。8封锚。
2.6.3  移动模架行走
        每跨箱梁混凝土施工完成后,移动模架需行走至下一跨进性作业,移动模架的行走包括落模、模架横移、纵移、闭合横移及千斤顶起梁这几个主要环节。具体工作流程如下:
        (1)在已浇注的前方桥墩上安装一对托架及工作台车。
        (2)已浇段混凝土预应力束张拉及压浆完成后,拆除墩顶模板,进行脱模。主千斤顶松开螺旋锁紧装置,千斤顶下放,主梁落在工作台车上,上好限位板。
        (3)解除横梁和底模中间连接。
        (4)用25t前卡式千斤顶拉动工作台车,使系统分离并对称横向外移,直到底模和横梁能顺利通过墩身;
        (5)用工作台车上的纵向千斤顶,使主梁纵向前移到下一跨;
        (6)主梁移动到位后,系统横移,并使横梁合拢,通过精轧螺纹钢连接。调整挂梁的位置,使主梁就位。
2.6.4  移动模架拆除
        (1)移动模架模板系统拆除
        在最后一跨箱梁底板设置底板拆除预留孔,箱梁施工完毕脱模后开始模板拆除。可同步分块拆除侧模和底模,并根据具体情况逐步卸落配重。尽量保证主梁左右侧荷载均衡。
        (2)整体提升模架,拆除立柱和支撑托架
        模板系统以及平衡重全部解除后,在箱梁顶板预留孔位置安装横梁及32精扎螺纹钢筋,横梁采用H45型钢加工,利用32精扎螺纹钢并通过底横梁将主梁托住。利用移动模架顶升千斤顶将移动模架主梁及鼻梁提升锚固在桥面的横梁上;由50t吊依次拆除牛腿顶部移位小车、牛腿和支撑托架系统并重新安装,使其高度降低至最低但高于墩侧平台顶面。
        (3)移动模架整体卸落
        牛腿支撑系统降落到最低处并且安装完毕后,下放千斤顶整体落梁,并通过32精扎螺纹钢配套连接器接长精扎螺纹钢,将移动模架单边主梁及鼻梁整体落于重新安装好的支撑托架上。
        (4)移动模架行走至拆除地点
        (5)逐段拆除和鼻梁钢主梁
2.7  移动模架施工的要点
2.7.1  钢主梁之间和主梁与横梁之间的连接
        钢主梁之间和主梁与横梁之间的连接主要依靠连接板的摩擦力,因此要将该工序作为重点控制,主梁之间的拼装和主梁与横梁之间拼接前要进行接头区及连接板的喷砂处理,清除表面锈迹,并使其表面粗糙度达到Sa2.5。
2.7.2  移动模架施工的风力限制条件
        在施工过程中,为了保证移动模架的使用安全,在不同状态下有相应的风力限制条件:模架处于开模状态,尤其在纵移推进时,风力应限制在12m/s,即6级风以内;模板处于合模状态或在浇注混凝土时,风力应限制在22m/s,即10级风以内;
2.7.3  支撑托架的整体稳定性
        支撑托架是左、右分体靠两组精扎螺纹钢筋对拉后,将其与墩身牢固连为一体的,在模架纵向、横向移动时,托架受力较大并将受到不平衡的弯、扭作用,因此,每根精扎螺纹钢筋的施工质量都极为重要。
2.7.4  移动模架纵移时,前鼻梁应与推进台车轨道平稳接触
        当模架纵移推进,前鼻梁接近前方桥墩时,如果鼻梁和推进台车轨道的顶平面之间的距离较大时,应暂停推进并立刻用千斤顶调整合格后,方可继续进行前移。
2.7.5  箱梁混凝土的浇筑原则和顺序
        由于每孔箱梁的施工缝在外悬臂0.2L处,箱梁砼浇注的总体原则是:从悬臂端开始,逆向进行,最后浇注施工缝,和已浇跨箱梁合拢连接。箱梁砼的浇注顺序为:底板先行,两侧腹板斜向分层,同步跟进,顶板紧跟腹板的全断面浇注方式。
3、结束语
        移动模架施工的混凝土箱梁在施工阶段和运行阶段的受力状态基本一致,不存在结构受力转换问题,而且其结构简单合理,容易控制施工,再加上每孔箱梁仅在零弯矩断面附近设置一道施工缝,结构整体性比较好,因而得到了广泛的应用。

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