跨海大桥工程中MSS自行式移动模架的应用

PAGEPAGE15杭州湾跨海大桥建设项目MSS自行式移移动模架在杭杭州湾跨海大大桥中的应用用浙江省交通工程程建设集团TIME\@"EEEE年O月A日"二〇二三年二月十九日MSS自行式移移动模架在杭杭州湾跨海大大桥中的应用用工程概况杭州湾跨海大桥桥是目前世界界上最长的跨跨海大桥，全全长36公里，行车车道数为双向向六车道，全全桥宽33m。本集团承承建的是北引引桥工程，其其下部结构采采用钻孔灌注注桩，上部结结构为预应力力斜腹板连续续箱梁，横桥桥向两个单箱箱单室箱梁，对对称并列布置置，其桥跨布布置及相应的的施工方法有有：1）两联7×30m连续梁，采采用满堂支架架法；2）一联30+9×50m连续梁，采采用移动模架架法；3）一联50+3×60+500m连续梁，采采用挂篮悬臂臂浇注法；4）一联50+800+50m连续梁，采采用挂篮悬臂臂浇注法；5）三联9×50m连续梁，采采用移动模架架法。北引桥桥位于滩涂区区，水位较浅浅且不稳定，滩滩涂宽阔，大大型施工船舶舶难以进入施施工区域，施施工条件和施施工环境较为为恶劣，受潮潮水影响，再再加上滩涂区区为沉积地层层，承载力很很低，按常规规满堂支架法法施工极为困困难,另外，满堂堂支架法施工工工期也较长长。再有，挂挂篮悬臂浇注注法是较大跨跨度连续箱梁梁的施工方法法，所需施工工周期也长。因因此，北引桥桥50m预应力混凝凝土连续箱梁梁均采用移动动模架法施工工。方案比选为适应桥长跨多多这类桥梁的的快速施工，节节省劳力，减减轻劳动强度度和少占施工工场地，利用用机械化的支支架和模板逐逐跨移动，现现浇混凝土施施工，这就是是移动模架法法。移动模架架法自从1950年联邦德国国在考勃林茨茨近郊克钦卡卡汉桥（该桥桥总长511..5m，为13跨）施工以来来，得到广泛泛应用，它象象一座严密而而坚固的，沿沿着桥梁跨径径全封闭的“桥梁制造工工厂”，随着施工工进程不断移移动连续灌注注施工。近年年来，在我国国已有数项工工程的施工中中使用了此项项设备和技术术，如厦门跨跨海大桥，南南京长江二桥桥等，本集团团第一次采用用移动模加法法施工连续箱箱梁，集团领领导十分重视视，多次组织织技术员去正正在采用移动动模架施工的的工程（比如如上海东海大大桥、蚌埠淮淮河大桥、安安庆长江大桥桥等）参观、学学习，学习兄兄弟单位的经经验，并认真真进行总结，但但这些工程所所用移动模架架托架的转运运均需大型起起吊设备进行行安装，而且且机动能力不不是很好，且且不能自行。本工程采用移动动模架法施工工的箱梁大部部分位于滩涂涂区，大型起起吊设备很难难进入滩涂区区域：1）考虑海上上浮吊，受水水位较浅且其其不稳定限制制；2）考虑陆上起起吊设备，受受栈桥空间以以及栈桥离右右幅墩身距离离较远所限制制。这样，如如果采用不能能自行的移动动模架来进行行本工程的施施工，托架周周转所需的起起吊设备将给给施工生产带带来很大的困困难。经调查查了解，国内内尚无合适的的移动模架能能满足杭州湾湾跨海大桥北北引桥这种施施工要求。另另外，从施工工进度、质量量、施工整体体成本上进行行比较分析结结果来考虑，采采用自行式移移动模架更为为合适。因此此，引进大型型自行式移动动模架势在必必行。综上上所述，我集集团决定引进进2套50m自行式移动动模架（MSS），用于杭杭州湾跨海大大桥北引桥上上部结构50m箱梁施工。所所引进的移动动模架要具有有以下特点：：1）工效高、施施工简便等；；2）有一定的的抗风能力；；3）托架自行行移动定位，机机动性能较好好。该项设备备和技术在国国内属于先进进技术，在我我省属首次应应用。我集团团邀请挪威NRS、日本JSD株式会社、山山东博瑞跨桥桥技术有限公公司等几家移移动模架设计计、制造公司司，采用招投投标的方法，最最后选择了挪挪威NRS进行自行式式移动模架的的设计生产制制造。3MSS自自行式移动模模架的结构推进状态工作状态推进状态工作状态图1MSSS自行式移动动模架的横截截面图MSS自行式移移动模架系统统主要由主梁梁、横梁、鼻鼻梁、托架、工工作台车、挂挂梁、内外模模系统、操作作平台及吊架架等几部分组组成。图1为MSS自行式移动动模架的横截截面图。下面面概括介绍一一下它的各个个主要构件：：3.1主梁系统两侧各设一一根主梁，它它是主要承力力结构。本合合同段移动模模架施工现浇浇箱梁最长跨跨径为60m，因此两侧侧主梁拼装为为65m长。主梁截截面为箱形钢钢结构，梁高高3.42m。主梁内设设置斜撑及隔隔板等，以提提高主梁局部部承载能力及及抗扭刚度。同同时在主梁内内、系统顶升升支点及横梁梁连接处作局局部加强构造造。主梁分六六段进行加工工运输，在现现场用高强螺螺栓把六段主主梁连接成整整体。在主梁梁两侧腹板下下方设有系统统纵向滑移所所必需的轨道道，两端设置置与鼻梁连接接的铰支座。图2为MSS自行式移动模架主梁立面图，图3为MSS自行式移动模架主梁横截面图。图2MSSS自行式移动动模架主梁立立面图图3MSSS自行式移动动模架主梁横横截面图3.2鼻梁鼻梁有前后梁，设设置在主梁前前后两端，在在系统纵向滑滑移时，起导导向及纵向平平衡作用。为为减少结构自自身荷载，前前鼻梁采用了了三角形钢桁桁架结构，每每根长43.4995m，主要在系系统过跨及转转运托架时起起作用；后鼻鼻梁为三角形形钢桁架结构构，每根长21.1005m，在MSS过跨时起平平衡作用。鼻鼻梁分段运输输、拼装，其其与主梁或鼻鼻梁之间均以以铰接形式连连接。鼻梁与与主梁以铰为为圆心作平面面转动，以适适应桥梁的平平面曲线变化化。前端鼻梁梁可绕鼻梁间间的连接铰作作上下转动且且前端下弦杆杆头部上弯，以以适应桥梁坡坡度的变化和和托架安装时时的高程偏差差。图4为前鼻梁节节段示意图，图5为后鼻梁节段示意图。图4前鼻鼻梁节段示意意图图5后鼻鼻梁节段示意意图3.3横梁图6MSSS自行式移动动模架横梁构构造图横梁设置在两根根主梁之间，根根据墩顶间距距调节的需要要，纵向分布布间距分别设设置为5.3955m、5.5m、5.85m、5.65m、6.00m和3.5955m的间距。横横梁构造（它它的构造见图图6）为型钢梁梁桁架形式，在在单跨中轴线线位置一分为为二，两端分分别与主梁采采用高强螺栓栓连接。每根根横梁有上下下两组螺栓，上上部每个螺栓栓施拧力为430KN，下部每个个螺栓施拧力力为300KN。主梁间的的连接设计为为可分合形式式，采用高强强螺栓联接。横横梁中间分合合接头的连接接板一边设置置锥形导向销销、一边开孔孔，依靠销孔孔间的导向作作用，能在接接合过程中保保证连接孔位位对齐。每根根横梁上设置置4个调节螺栓栓杆，其与底底模相连接，便便于底模标高高及预拱度的的调整。3.4托架系统在浇筑混凝凝土及移动施施工时产生的的荷载由托架架支撑，托架架附着在桥墩墩上，将托架架所受垂直荷荷载通过墩身身传递至桥墩墩承台、桩基基受力。托架架由一根水平平钢梁及两根根钢斜撑构成成三角形架，图7为托架结构总图。水平钢梁顶部设有供推进工作车横移的轨道，托架下支点直接锚入墩身预留孔内(墩身施工时，在两侧预留0.50m×0.52m×0.90m孔洞)，主要承受竖向作用力；一对托架在上下支点分别采用12根和2根精轧螺纹钢筋连接，主要起连接和承受水平作用力，上部12φ36精轧螺纹钢筋每根预紧张拉力为500KN，总计12×500KN＝6000KN，利用千斤顶循环张拉三次，确保每根精轧螺纹钢筋均匀受力。托架与墩身之间加垫40㎜厚氯丁橡胶，以保护墩身混凝土不受损坏。托架为一固定钢桁架结构，其具有高强度和大刚度的特点，一对托架重约28吨。本项目A16～A21墩采用型钢加工临时塔架承受竖向作用力。A22～A32墩（包括移动模架过50＋3×60＋50、50＋80＋50联）的托架下支点采用钢箱支撑，柱承受竖向力，A33～A57墩则采用托架下支点直接锚入墩身预留孔承受竖向作用力。图7MSSS自行式移动动模架托架结结构总图3.5内、外外模系统外模包括底板、侧侧模板及顶板板。通过可调调支撑杠来调调节预拱及横横坡，见图8。为了提高高箱梁外观质质量和方便施施工、加快进进度，在外模模模板表面加加贴一层厚0.8mm的不锈钢板板，图9为外模贴不不锈钢板照片片图。图8MSSS自行式移动动模架的外模模图9外模贴贴不锈钢板照照片内侧模采用自制制钢模板，纵纵向劲板采用用角钢（5*5CM），间距为50CM，纵横向采采用钢管支撑撑，并用钢管管竖向支撑,钢管横排间间距约为70CM，纵向间距距为100CM。钢管底部部用φ20钢筋直接支支在垫块上,并与底板钢钢筋焊接。内内模拼成整体体后用宽胶带带粘贴各个接接缝处以防止止漏浆。3.6门型型吊架在混凝土浇筑时时，主梁的后后点通过两边边各10根精轧螺纹纹钢悬挂在门门型吊架上。门门型吊架则通通过后主千斤斤顶支撑在已已完成的桥面面上。这样的的系统要求在在已完工的桥桥梁翼缘板上上设置预留孔孔。吊架上配配有吊耳，支支腿在吊装前前应先安装到到托架上，图图10为门型吊架架结构示意图图。图10门门型吊架3.7中央吊吊架中央吊架位于主主梁的上部，当当托架转运时时位于墩柱的的中间。中央央吊架连接在在主梁两侧，当当托架向前转转运时荷载由由中央吊架承承担，图11为中央吊架架结构示意图图。图11中央吊吊架3.8后推进进吊架当托架转运到下下一跨之后，MSS移动模架向向前推进由推推进吊架来完完成。滑动横横梁通过4根精轧螺纹纹钢支撑在桥桥面上，图12为后推进吊吊架结构示意意图。图12后后推进吊架3.9推进小小车推进小车是主梁梁的导向构件件，为设备的的关键部分，仅仅在设备推进进时受力。图图13为推进小车车结构示意图图。图13推进进小车结构示示意图。4自行式移移动模架的安安装MSS自行式移移动模架由专专业加工厂分分块制造，加加工完成后，先先在工厂里进进行试拼，合合格后运至现现场拼装成整整体施工。由由于受场地条条件限制，为为方便移动模模架的安装，拼拼装场地选择择在本工程的的A17～A18墩之间。待待移动模架安安装完毕后再再倒退至A16～A17墩之间。A17、A18墩由于净高高满足不了MSS系统正常安安装高度，因因此，在A17、A18墩采用型钢钢加工临时支支架进行施工工。在砼浇筑筑施工中，荷荷载主要由承承台传递到桩桩基受力；在在分模时，荷荷载主要由基基础外的钢管管桩受力。在在A17～A18墩之间我们们填筑整平一一块场地，修修筑了两条支支干道，作为为移动模架拼拼装场地和起起重设备通道道。场地需碾碾压整平，确确保重型车辆辆（以50T履带吊为准准）不下沉。准准备工作完毕毕后，开始进进行移动模架架的拼装施工工。移动模架架按如下工序序进行拼装施施工：临时支支架→主梁拼装→横梁安装→模块及配重重块的安装→推进小车安安装→鼻梁安装→吊架安装。图图14为移动模架架现场拼装照照片。图14移动动模架现场拼拼装照片图MSS自行式移移动模架现场场组装质量的的好坏，直接接影响到箱梁梁施工的工程程质量、进度度及施工安全全。为了保证证移动模架的的组装质量，特特别需要注意意以下问题：：①先安装好外外侧主梁，再再安装内侧主主梁，最后合合拢。组装主主梁时，首先先要准备好对对应位置的节节点板和螺栓栓、螺母、垫垫片等，对于于高强螺栓连连接面，用砂砂纸进行表面面处理，使其其达到应有的的摩擦系数；；②节点板上螺螺栓由中间往往两边对称拧拧紧，为了减减小先拧与后后拧预拉力的的区别，施拧拧高强螺栓必必须分四次：：人工初拧电动拧（50%预拉力）复拧终拧。初拧拧只是将两块块板完全加紧紧密贴；而终终拧则是指达达到螺栓的预预拉力，在紧紧固螺栓时采采用扭矩杆配配倍增器进行行设计扭矩控控制；③螺母、垫片片的安装方向向要注意，不不能装反，要要求一母一垫垫；④主梁的螺栓栓紧固顺序为为：从中间向向两侧依次紧紧固；⑤安装托架时时标高、轴线线要一致，注注意控制坡度度偏差；⑥平台小车按按图纸标示，相相应编号做到到一致，不可可相互替代；；⑦连接处的螺螺栓一定只能能插入，不能能强制敲打；；⑧横向平台在在地面预先组组装，定位销销方向不能装装反；⑨底模安装顺顺序为从前往往后逐步安装装，不能反方方向安装；⑩⑩所有高强螺栓栓终拧完毕后后，将部分抽抽检螺栓做好好标记，用标标过的扭矩扳扳手对抽检螺螺栓进行紧固固力检测。检检测值不小于于规定值的10%，不大于规规定值的5%%为合格。对对于主桁节点点及纵横梁连连接处，每栓栓群5%抽检，但不不得少于两套套。不合格者者不得超过抽抽检总数的20%，否则应继继续抽检，直直至达到累计计总数80%的合格率为为止。对于欠欠拧者补拧，超超拧者更换后后，重新补拧拧。移动模架推进与与托架转运原原理MSS自行式移移动模架与一一般移动模架架的推进原理理相似，图15为MSS自行式移动动模架的推进进流程图，图图16为MSS自行式移动动模架施工步步骤图，但也也有区别，主主要区别在于于自行式移动动模架托架转转运上，下面面我们主要介介绍一下自行行式移动模架架托架转运程程序及原理：：1）、连接推推进小车与主主梁间的就位位调整油缸。（每每个推进小车车有3个油缸）放放开推进系统统与主梁间的的连接，见图图17；2）、放松托托架的精轧螺螺纹筋；3）、提升就就位调整油缸缸，直到托架架牛腿不再受受力；4）、用托架架上的横向推推进油缸将托托架下部支撑撑牛腿从墩柱柱预留孔中拔拔出，见图18；5）、通过连连接的油缸将将托架放低，直直到推进滑轮轮完全挂在主主梁内外侧的的轨道上；6）、合上内内侧轨道上的的反作用力滑滑轮；7）、放松主主梁与推进小小车间的油缸缸；8）、连接托托架与电动较较车间的连接接钢缆；9、通过电动动绞车将托架架向前滑动，见见图19；10）、当托架架到达下一安安装位置，连连接推进小车车与主梁间的的就位调整油油缸；11）、调节就位油油缸直到托架架到达正确位位置；12）、向墩柱柱方向横移托托架；13）、将托架架重新调整就就位；14）、安装托托架精轧螺纹纹筋；15）、放松就就位调整油缸缸；16）、安装推推进油缸及防防滑动系统。STEP1：起始跨混凝土浇注完毕STEP1：起始跨混凝土浇注完毕STEP2：荷载传递1（荷载由托架转移到门型吊架上）STEP3：托架转运STEP4：荷载传递2（荷载传递到托架上）STEP5：纵向推进STEP6：第二跨STEP7：托架转运STEP8：荷栽传递3STEP9：第二跨混凝土混凝土施工完毕图15MSSS自行式移动动模架的推进进流程图图16MSSS自行式移动动模架施工步步骤图图17连接推推进小车与主主梁间的就位位调整油缸图18托架推进滑滑轮挂在轨道道上图19托架架前移6、模板调整与与标高控制图20沙袋袋堆载预压现现场照片为保证箱梁纵向向线型平顺美美观，混凝土土浇筑前必须须准确调整模模板和严格控控制模板标高高。为此，我我们对移动模模架进行了精精心的预压，预预压采用沙袋袋堆载（图20为沙袋堆载载预压现场照照片），堆载载分布模拟箱箱梁自重的实实际分布情况况进行，堆载载重量为箱梁梁重的1.1倍，总重为1670吨。根据预预压试验取得得了移动模架架工作的各项项参数，绘出出移动模架加加卸载变形曲曲线图，计算算出了移动模模架的综合刚刚度系数，并并监测钢箱主主梁挠度及加加载预压后的的挠度变化情情况。当移动动模架安装完完成后，即可可进行标高及及中线调整。模模板控制标高高=设计标高+施工预留拱拱度。设计标标高由设计院院提供。施工工预留拱度由由设计院提供供的理论预留留拱度结合现现场移动模架架施压测试数数值（如弹性性变形值）及及已完箱梁的的实测标高等等因素计算而而得。每节段段施工的标高高控制包括三三个关键工况况：移动模架架浇筑前定位位标高；混凝凝土浇筑后标标高；预应力力张拉后标高高。综合分析析后，设置合合理的预拱度度，为使完成成后的箱梁在在纵向线型保保持平顺美观观，符合设计计要求。对前前几段施工的的箱梁进行监监测，并做好好记录。根据据以上计算结结果对模板控控制点标高进进行调整，调调整是通过主主梁各个支点点处的主千斤斤顶和每个横横梁上的各个个千斤顶完成成的。为更好好的设置预拱拱度，模板节节段间设计留留有10CM的模板缝。待待预拱度调整整完毕后采用用25CM的肋板补贴贴。7、箱梁施工工工艺本工程北引桥AA15-A225墩上部结构构为1联（30+9XX50）M预应力斜腹腹板连续箱梁梁和A33-AA56墩上部结构构为3联（8X50）M预应力斜腹腹板连续箱梁梁，连续箱梁梁横桥向为两两个单箱单室室箱梁，对称称并列布置，其其标准断面见见图21，该部分箱箱梁均采用移移动模架法进进行施工，移移动模架施工工工艺流程见见图22。移动模架架施工先从左左幅16＃墩的标准准跨开始，左左幅施工两跨跨后，再安排排右幅16＃墩的标准准跨施工。（30+9××50）m连续梁每联联箱梁浇筑划划分九个施工工节段施工，从从北（A15）至南(A255)左右幅交替替施工，左幅幅预先安排施施工。（8×50）m连续梁每联联箱梁浇筑划划分八个施工工节段施工，从从北（A33）至南(A566)左右幅交替替施工，左幅幅预先安排施施工。施工缝缝均设在下一一跨的10m处（L/5）连续施工工。50m。图21550m箱梁标准断断面图施工时，30＋＋9×50m连续梁第一一阶段40m箱梁采取支支架现浇完成成，在浇筑其其余梁段时前前支点设在前前方桥墩上，后后支点设在已已浇筑完毕的的悬臂端。8×50m连续梁首跨跨浇筑时，前前后支点均设设置在前后桥桥墩上；其余余梁段浇筑时时，前支点设设在前方桥墩墩上，后支点点设在已浇筑筑完成的悬臂臂端。箱梁砼标号为CC50，坍落度控控制在16－20CM。砼浇筑采采用两台汽车车泵输送砼，浇浇筑顺序为：：纵向砼先从从前端墩柱横横隔梁开始，两两边对称浇筑筑，完成对称称浇筑后，向向已完成跨浇浇筑直至完成成；底板砼先先浇注靠近腹腹板两侧砼，砼砼从腹板进入入；中间部分分砼从顶模预预留孔中进入入。为了控制制底板砼厚度度，在脚手架架竖向钢管上上用红漆标出出砼面位置。腹腹板砼浇筑采采用斜向分段段、水平分层层连续浇筑，水水平分层厚度度不得大于30cm，先后两层层混凝土的间间隔时间不得得超过初凝时时间。一般区区域使用50型振动棒振振捣，钢筋密密集区采用35型振动棒。在在浇筑顶板砼砼时，由于箱箱梁顶面为2%横坡，故施施工时应设置置标高控制标标志，采用纵纵向布设4道[6.3槽钢控制顶顶面高程，同同时作为提浆浆滚筒的轨道道；在振捣过过程中，随时时测量，以保保证横向线形形。箱梁顶面面砼初凝后用用扫把拉毛，要要求线条粗细细均匀、顺直直。在一跨施工结束束需要移动移移动模架时，首首先解除横梁梁连接，然后后落架、脱模模、横向外滑滑移，进而避避开墩身，纵纵向推进至下下一施工位置置再次拼合完完成准备下一一梁段施工。STEP1：起始跨浇注混凝土STEP1：起始跨浇注混凝土STEP2：混凝土养护STEP3：拆脱内模板STEP4：施加预应力STEP5：管道压浆STEP6：前后托架转运STEP7：移动模架