上行式移动模架现浇32m铁路箱梁施工技术

1、上行式移动模架现浇32m铁路箱梁施工技术甬台温客运专线 张幼文 （2007年7月29日）1 概述甬台温铁路客运专线是铁路网中沿海大通道的重要组成部分，北起宁波，南至温州，线路贯穿浙江省经济发达的甬台温三市，设计时速250km，是国家重点工程。中铁十六局集团承建甬台铁路I标DK40+409.59DK78+925.11区段，管区内共有9座桥梁，其中特大桥3座，大桥5座，中桥1座。桥梁上部结构基本上为32m整孔箱梁，顶板宽13m，底板宽5.74m，梁高3m，梁重达900t。设计箱梁采用原位现浇施工，共有整体现浇箱梁127孔，梁体混凝土采用C50耐久性混凝土。甬台温铁路途经浙东南山区，施工环境复杂，我

2、局管区内的杨梅岭水库特大桥、梅圳大桥、大溪特大桥分别处在库区、山谷及河流中，且大部分桥梁墩身较高，采用满堂支架施工十分不便且不经济，移动模架成为梁部结构施工的首选方案。施工的3座桥梁（共计60榀32m箱梁）墩身高度差异大，且个别墩高仅为4m左右，经过方案比选，采用DSZ32m/900t型上行式移动模架进行梁部施工。2 DSZ32m/900t型上行式移动模架构造及特点2.1 移动模架构造DSZ32/900型上行自行式移动模架系统主要由主梁系统、后主支腿、中主支腿、前辅助支腿、起吊小车、外模系统、端模系统、外肋横移机构、吊挂外肋、横向锁定机构、拆装式内模系统、桥面轨道、电气液压系统及辅助设施等部分

3、组成（见图1），模架框架总长69.9m、总宽24.8m（最大开启宽度）。各主要构造部件分述如下：（1）主梁系统由并列的2组纵梁加连接梁、挑梁组成，总重225t，主要吊挂外模板系统等设备及钢筋、混凝土等结构材料的重量。每组纵梁由3节承重钢箱梁和3节导梁组成，全长69.9m。钢箱梁高2.9m，宽1.6m，最大质量小于21.5t。（2）吊挂外肋、横移机构及锁定机构 吊挂外肋共8组，吊挂外肋安装在主梁的挑梁上，用以支撑外模系统；吊挂外肋沿中部可以剖分，携带外模系统在横移机构的作用下可以横向打开和合拢；由锁定机构锁定，可以避免外肋的横向滑动。横移机构由支承座、油缸和连接销轴组成，共16套。其一端与外肋顶

4、端连接，一端与主梁或挑梁连接，横移机构的油缸循环伸缩，可实现外肋沿挑梁开启和合拢。外肋横向合拢后，在外肋外侧的挑梁上安装横向锁定机构，由人工调整锁定机构上螺杆的长度，使其与外肋顶紧，以固定外肋的横向位置，横向锁定机构共16套。（3）外模系统由底模、腹模、翼模、可调支撑系组成，模板通过可调支撑系支撑在吊挂外肋上。（4）内模系统采用拆装式内模结构，内模设计满足32m等高梁且兼顾24m等高梁的预制施工。内模面板厚度为5mm。（5）后主支腿共1套，位于主梁系统的尾部，支撑于已浇筑好的桥梁端部，主要由后走行机构2个、后支承机构（含400液压支撑油缸,行程150mm）2个等组成。图1 移动模架构造示意图（

5、单位：mm）2.2 移动模架特点（1）占用桥下净空小，对低矮桥墩有较强的造应性，首、末跨施工时不需要拆除主梁，短距离转场方便，拆除外模系统后可直接通过隧道，比较适应工程实际。（2）DSZ32m/900t型上行式移动模架自带模板和梁上吊机，可自行整体前移，实现了箱梁的原位现浇施工。尤其适用于跨越河、谷的箱梁施工。 （3）DSZ32m/900t型上行式移动模架适用于纵坡2.0%、曲线半径2000m、梁重900t、墩高1.65m的32m和24m双线整孔铁路箱梁的原位现浇施工，也可用于连续梁施工。2.3 制梁原理DSZ32m/900t型上行式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，挑梁外

6、肋及模板吊挂在主梁系统上，形成一个可以纵向移动的桥梁制造平台，完成桥梁施工。通过安装在主梁上方的液压横移机构和主梁后端的前移驱动装置实现模板系统的横移和纵移。3 施工工艺及关键技术移动模架制梁施工工艺与普通支架法制梁施工工艺有着一定的区别，移动模架相当于一个空中活动支架，它有拼装、落架、横向开启、纵向移动等工序。移动模架制梁主要工艺流程为： 桥位拼装移动模架移动模架预压安装支座调整外模、设置预拱度绑扎底、腹板钢筋，安装纵向预应力管道、布设预应力束（本工程箱梁仅设置纵向预应力束）安装内模绑扎顶板钢筋浇筑箱梁混凝土梁体混凝土养护箱梁混凝土强度达到设计值的60%后，松开内模，进行预张拉箱梁混凝土强度

7、达到设计值的80%后，脱开内模，进行初张拉移动模架落架，脱底、侧模移动模架过孔，进入下一个制梁循环箱梁混凝土强度、弹性模量及龄期达到设计值后，进行终张拉管道压浆、封端。3.1 移动模架拼装移动模架现场组装精度直接影响施工生产的安全、质量及进度，组装时根据设计图纸，严格按照钢结构施工技术规范进行操作。移动模架采用桥位原位拼装方法，DSZ32m/900t上行式移动模架主梁系统在高于墩顶5m处进行拼装，相对于下行式移动模架的拼装要困难些。拼装场地要求顺桥向70m、桥墩两侧各宽20m。在两个桥墩（或墩台）之间搭设临时支墩，主梁采用2台50t吊车在桥墩（台）与临时墩之间拼装，导梁采用悬拼。拼装顺序为：在

8、待拼装的墩台（或两墩）之间搭设临时支墩（见图2）安装后、中支腿拼装主梁系统安装电气、液压泵站安装外模支撑系安装移动模架外模板安装前辅助支腿安装导梁整机调试、预压拆除临时支墩。图2 移动模架拼装示意图（单位：mm）拼装完成后的移动模架见3所示。3.2 箱梁线形控制3.2.1 移动模架挠度值计算移动模架支撑系统预拱度的设置是施工中的重点，挠度值的计算要尽量结合实际情况周密考虑。本工程使用的移动模架支撑系统的挠度值主要由以下几个部分组成：（1）移动模架系统自重产生的挠度值；（2）精轧螺纹钢筋吊杆伸长产生的挠度值；（3）现浇梁体自重产生的挠度值；（4）预应力束张拉产生的上拱值。3.2.2 移动模架预压

9、试验图3 拼装完成后的移动模架移动模架拼装、调试完成后必须进行预压试验。预压试验的主要目的：检验移动模架的安全性能；实测移动模架在各工况下应力、应变值与理论值的差异；消除结构的非弹性变形；为设置移动模架施工预拱度提供依据。图4 移动模架加载预压及沉降观测点位布置示意图预压荷载取值为箱梁和内模重量的1.1倍，采用砂袋模拟箱梁混凝土施工时的浇筑顺序及移动模架实际受力状态进行加载（见图4），即预压采用砂袋分级、逐级加载，按照先中间后两端、先底模后外模的加载顺序。待结构变形稳定后测量各工况下主梁、吊挂外肋等不同部位的结构变形。砂袋采用防水材料，并精确控制砂袋重量，防止砂袋吸水后重量变化，导致预压试验数

10、据失真，甚至引起移动模架过载破坏。为了准确总结出移动模架的挠度变化规律，在移动模架主梁及吊挂外肋上布置了22个测点，分别布置在两主梁的两端、跨中、1/4跨处及1、3、6、8号吊挂外肋的左、右、中间处，测点布置见图图5 移动模架外肋实际挠度变化与预期挠度变化比较图（单位：m）4所示。每天早、中、晚各测一次。堆载结束后持载观测2d，沉降趋于稳定，即进行卸载。卸载后继续观测1d。压载结束后根据吊挂外肋挠度变化情况总结出变化规律，并绘制出预期挠度变化曲线（即标准变化曲线）（扣除预应力束张拉产生的理论上拱值），见图5。混凝土浇筑施工时，对外肋测点进行观测，绘制成实际挠度曲线（扣除预应力束张拉产生的理论上

11、拱值），并与预期挠度变化曲线比较。从图5可以看出混凝土浇筑时实际挠度变化与预期挠度变化曲线基本吻合，说明预压试验达到了箱梁线形控制的目的。3.2.3 移动模架施工预拱度的设置移动模架施工预拱度为移动模架弹性变形值扣除预应力束张拉产生的上拱值。应在前两跨箱梁施工中分别测定和记录浇筑混凝土前后移动模架变形，以便在以后制梁中微调移动模架施工预拱度，消除模拟状态和实际状态不同而带来的预拱度偏差。根据理论计算及预压结果，吊挂外肋挠度值稍大于主梁挠度，故以外肋压载结果值代表移动模架弹性变形值，作为确定施工预拱度值的依据。箱梁张拉后，经计算直线梁上拱值为13.64，曲线梁上拱值为14.15；设计提供二期恒载

12、上桥时间按预加应力后60d计算（实际大于60d），理论计算残余徐变拱度值为6.2。则直线梁起拱值为19.84, 曲线梁起拱值为20.35，由于两者相差不多，为计算方便，将直、曲线梁上拱值均取为20。由于波纹管安装位置偏差等原因造成实际施工时上拱值的不确定性，同时经实践两者误差不大（实际值为1518mm），为此上拱值统一采用理论值20，作为确定拱度值的依据。根据模架挠度曲线图，模架吊挂外肋最大挠度值为65，为了保证箱梁张拉完毕后线形平顺，在施工前必须要求模架预设向下20的反拱值，则移动模架跨中施工预拱度（上拱值）:f= 65-20=45=0.045m。跨中与支座间的施工预拱度按二次抛物线过度，抛

13、物线方程为：y=-4fx(L-x)/L2=-0.18 x(L-x)/L2式中：L为梁跨长，L=32m；0x32m。实践表明，预压试验与理论计算分别得出的移动模架施工预拱度值是基本相吻合的。3.3 移动模架过孔DSZ32m/900t型上行式移动模架在箱梁初张拉完成后即可进行自行过孔作业（初张拉自行过孔须经设计计算，满足移动模架自行过孔时所需的张拉钢绞线束数及张拉应力要求，本工程箱梁初张拉12束，张拉应力930MPa，加上预张拉7束，共计19束），此时的模架处于完全开启状态，受外力作用极易出现不安全状态，过孔作业必须按规定程序进行。3.3.1 过孔程序图6 移动模架过孔到位后前、中支腿重合（1）混

14、凝土浇注完毕并达到初张拉强度后，拆除内模撑杆，张拉，在桥面铺设过孔轨道；拆除吊杆和底模、外肋位于中缝处的对接螺栓。中、后支腿垂直支承油缸回收使模架整体下落约10cm脱模，后走行机构作用在箱梁轨道上，前辅助支腿托辊与导梁上轨道接触（此时中、后支腿垂直支承油缸仍然支承）；操作泵站横移油缸顶推外肋，外模系统横移开启。（2）拆除中支腿连接系，操作泵站使中、后支腿垂直支承油缸脱空，此时整个模架系统自重由后走行机构和前辅助支腿承受。驱动后支腿下走行机构使模架按小于1.5m/min的速度前移一跨，此时前、中支腿位于同一桥墩上（图6）。图7 吊挂小车调运前辅助支腿就位（3）中、后支腿横向调整，垂直支承油缸支承

15、并锁定；起吊小车将前辅助支腿吊挂前移一孔（见图7），并在墩顶就位；操作泵站使横移油缸循环回收，外模系统横向合拢就位。（4）各支腿系统竖向标高调整并锁定，外模系统横向调整、锁定，穿吊杆，整机检查，进入下一孔箱梁施工作业。3.3.2 过孔注意事项（1）过孔前要对移动模架系统的上下、左右、前后各处进行详细的检查，若有影响造桥机前移的障碍物，要进行清理或拆除。（2）注意控制轨距以及钢轨在桥面上的横向位置。在两混凝土箱梁的接头处，若存在高差，应进行支垫，支点中心距不大于40cm，以防止钢轨被压断，支垫物可选用竹胶板或钢板。（3）左右两侧模板（横移油缸）应基本同步打开，两侧油缸的同步偏差不大于横移油缸的一

16、个行程。（4）在线路的直线段若需要纠偏或者在曲线段需要调整整机的前进方向时，用前辅助支腿下面的偏移装置，通过手动千斤顶使前辅助支腿偏移到正确的位置；同时，前辅助支腿带动导梁前端偏移，使整机偏转一个角度。（5）在过孔的过程中，若有异常，司机应立即停机处理；若正常过孔想停机观察，停机位置最好选择在使前辅助支腿让过导梁的接头与整个导梁的中点。（6）过孔快结束时，最后1m一定要按点动按钮前进，并且在钢轨上设置木楔子或铁鞋，有专人看守，以防纵移超越正确位置。（7）移动模架过孔要连续作业，一旦过孔过程中发生长时间停留或过孔后外侧模不能立即合拢，必须临时增加横向稳定措施。3.4 箱梁施工3.4.1 支座安装

17、支座安装前，应先复测桥梁墩台中心和高程，并标出支承垫石及支座上、下钢板的支座中心十字线。支承垫石高程控制在支座底板下有23cm的空隙，并对支承垫石进行凿毛处理。支座安装时，在支承垫石四角打入膨胀螺丝，用精密水平仪对膨胀螺丝进行精确抄平，将支座安放在膨胀螺丝上，通过调节膨胀螺丝来调节支座的水平度，支座纵横中心线与墩台十字线对齐，每块支座板的边缘高差1mm，4个支座顶面相对高差误差2mm。支座定位准确后，周边安装灌浆模板，灌注无收缩高强度浆料，采用重力灌浆法锚固支座（本工程采用C50高性能自流平水泥砂浆，该浆料具有早强快硬、自流密实的特点，2h达到20MPa，24 h达到50MPa）。灌浆过程应从

18、支座中心部位向四周灌注，直至从钢模与支座底板间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。 支座安装注意事项：（1）支座进场后应进行清理，检查做好支座的清洁和密封。密封围板安装前应先清除支座上的尘土等一切污物，之后用丙酮或酒精将外露的转动面和滑动面的不锈钢板擦净；（2）纵向、多向活动支座应考虑梁体张拉压缩16mm以及安装温度的影响。3.4.2 钢筋骨架绑扎外侧模、底模以及支座周边模板安装好后，即可进行钢筋骨架绑扎。先绑扎底板、腹板钢筋，安装内模后再绑扎顶板钢筋。绑扎用的扎丝要向里弯，不得伸入保护层内。梁体钢筋的最小净保护层除顶板顶层为30mm外，其余均为35mm。钢筋保护层垫块采用与梁体同强度等级耐久混凝土

19、制成，钢筋保护层垫块位置和数量要符合规定要求，垫块数量不少于4个/m2。安装底腹板钢筋时应将梁体预埋件、预留孔、预应力孔道等同时安装。3.4.3 混凝土测温元件安装 为准确掌握梁体混凝土内部温度变化，防止温差过大，控制混凝土裂纹，在箱梁端部、1/4跨、跨中、腹板、底板等部位安装混凝土测温元件，并做好保护措施。3.4.4 混凝土浇筑梁体混凝土为高性能耐久性混凝土，根据混凝土原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对混凝土的要求，通过试配、调整等步骤选定混凝土配合比，确保混凝土含碱量、抗冻性、抗裂性、抗渗性、耐腐蚀性、电通量等6项指标满足高性能耐久性混凝土技术条件要求。特别要注意坍落度控制，减

20、少混凝土路途坍落度损失。坍落度过大会造成底板翻浆超量，梗肋处混凝土出现气泡；坍落度过小会使得腹板内侧梗肋处翻浆不足，出现麻面，影响箱梁质量。梁体混凝土数量大（315m3），要求在8h内连续浇筑完毕，且不应超过混凝土的初凝时间（施工中须考虑各种环境温度下初凝时间的变化值），为此要求配备足够的机械设备，并作好充分的准备工作，确保混凝土及时供应。混凝土施工机械配备为：混凝土自动计量搅拌站2座，生产能力为60m3/h，混凝土运输车11台，混凝土泵车2台。同时要备用发电机，以防施工时突然停电。混凝土的灌注顺序为从跨中向两端，一次成型，采用水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇筑的作业方法。浇筑同一断面时，

21、依次按腹板根部（倒角）、底板、腹板、翼板、顶板顺序浇筑。水平分层厚度不大于30cm。混凝土振捣是关键环节，分层捣固时要定人定岗，按照规定的工艺路线和方式进行，防止漏捣和过捣，确保混凝土的振捣质量。梁体混凝土顶板浇筑时采用振动梁进行提浆整平，人工及时收浆拉毛。3.4.5 混凝土养护夏季、春季、秋季时混凝土采用自然养护。在混凝土初凝（8h左右）后，对外露的箱梁顶面及箱室内的底板顶面采用雾状喷头喷雾养护，直至混凝土终凝（11h左右）。混凝土终凝后，箱梁顶面及箱室内的底板顶面采用土工布履盖，土工布块与块之间应设10cm左右的搭接宽度，并设专人不间断洒水养护，以确保土工布处于湿润状态，养护时间为28d。

22、对于翼板底面、腹板内外侧、底板底面、顶板底面等部位的带模养护期间，混凝土终凝后定时对模板喷水养护，保持混凝土表面充分潮湿；7d拆模后继续对梁体进行喷水养护直至达到养护时间（28d）。养护期间混凝土的芯部温度与表层、表层与环境之间的温差不超过15。夏季时，为了严格控制箱体内外温差不超过15，混凝土终凝后对梁体箱室增加鼓风机连续通风7d的散热措施。冬季时混凝土采用蒸汽养护，利用蒸汽发生器制造蒸汽。混凝土终凝后，对外露的箱梁顶面混凝土进行履盖，底层履盖土工布，面层履盖帆布，在土工布与箱梁顶面之间布设蒸汽管道，设专人负责不间断地通以蒸汽养护，确保混凝土表面恒温湿润；10d后停止蒸汽养护，改为自然保温养

23、护，直至28d养护时间。混凝土终凝后，对外露的箱室内的底板顶面采用土工布履盖，进行28d自然保温养护。对于翼板底面、腹板内外侧、底板底面、顶板底面等部位的带模养护期间，待混凝土终凝后，在模板表面盖以土工布，对混凝土进行保温养护；10d拆模后，对上述部位喷涂养护液，继续对梁体进行保温养护，直至28d养护时间。混凝土养护注意事项：养护期间应根据气温变化采取有效的保温（如寒季）或降温（如夏季）措施，防止混凝土产生过大的温差应力而导致梁体裂纹的出现。梁体混凝土养护期间，对梁体结构进行温度监控，定时测定混凝土的芯部温度、表层温度以及环境的气温、相对湿度、风速等参数，根据混凝土和环境参数的变化情况及时调整养护方法，严格控制混凝土的内外温差。3.4.6 预应力张拉与脱模 箱梁共设计27束纵向预应力钢绞线，张拉采用以张拉力为主、伸长量作为校核的双控原则。箱梁两侧腹板对称张拉，其不平衡束最大不超过一束，按设计图规定的编号及张拉顺序张拉。梁体混凝土强度达到设计值的60%时，拆除端模、松开内模，进行预张拉（张拉7束，张拉应力744MPa），目的是以防梁体混凝土出现裂纹。梁体混凝土强度达到设计值的80%时，脱开