現(xiàn)澆連續(xù)梁滑移模架(MSS)施工技術(shù)(論文)

1、.現(xiàn)澆連續(xù)梁滑移模架（MSS）施工技術(shù)楊利全張運(yùn)書晁庚奇（中鐵十八局集團(tuán)有限公司天津300222）摘 要：主要介紹滑移模架系統(tǒng)的構(gòu)造、工作原理、施工工藝及在濟(jì)南順河高架橋中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：移動(dòng)支撐系統(tǒng) 施工連續(xù)梁1工程概況由中鐵十八局集團(tuán)公司承建的濟(jì)南順河高架橋北延工程第三合同段，全線采用高架橋形式，主線橋全長(zhǎng)1483，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為五孔一聯(lián)的大懸臂單箱單室斷面縱、橫向預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，共11聯(lián)51孔，實(shí)行逐孔澆筑逐孔張拉，跨徑30，箱高1.5，單幅頂板寬12.24，底板寬5.5，箱梁頂板懸臂2.62，單孔箱梁砼2203，重量約5800KN。該橋順西濼河而建，河寬22，有36孔連續(xù)梁位于河

2、道上，采用傳統(tǒng)的碗扣式滿堂支架施工方法難度較大。根據(jù)該橋的地理環(huán)境和等截面連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)各種跨河方案進(jìn)行比選，引進(jìn)了兩套滑移模板支架系統(tǒng)（Move Support System，簡(jiǎn)稱MSS）逐孔現(xiàn)澆造橋設(shè)備，采用奧地利VCE技術(shù)制造，該系統(tǒng)在施工中取得了優(yōu)異效果。2基本構(gòu)造本系統(tǒng)從下至上由牛腿、推進(jìn)平車、主梁、橫梁、外模、內(nèi)模及后橫梁組成。各組成部分結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)介如下：2.1牛腿：牛腿為三角形結(jié)構(gòu)，附著在墩身上并支撐在承臺(tái)頂面上。牛腿共配有三對(duì)，每對(duì)重約15噸，它的主要作用是支撐主梁，將施加在主梁上的垂直荷載通過(guò)牛腿傳遞到承臺(tái)上，移動(dòng)時(shí)墩身也承受部分水平推力。每對(duì)牛腿在箱梁縱軸線處用高強(qiáng)

3、螺栓連接，以抵抗系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩。三角形結(jié)構(gòu)的下部設(shè)四根型鋼支柱，型鋼支柱分2m、1m、0.5m、0.2m不同高度以調(diào)整牛腿高程。 2.2推進(jìn)平車：推進(jìn)平車是移動(dòng)支撐系統(tǒng)滑移、調(diào)整的關(guān)鍵部分，設(shè)于牛腿頂部滑面上，各平車配有一臺(tái)25噸行程500橫向移動(dòng)液壓千斤頂、一臺(tái)280噸行程350豎向位自鎖式液壓千斤頂和一臺(tái)25噸行程1200縱向移動(dòng)液壓千斤頂。主梁在施工時(shí)支撐在豎向千斤頂上，移動(dòng)時(shí)支撐的滑移支柱上，滑移支柱的上表面安有聚四氟乙烯滑板，以減小縱向移動(dòng)的摩擦系數(shù)。每對(duì)牛腿上設(shè)兩套推進(jìn)平車。系統(tǒng)的縱移、橫移均為滑動(dòng)式，通過(guò)液壓千斤頂交替動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.3主梁：滑移模架支撐系統(tǒng)主梁為一對(duì)

4、鋼箱梁。鋼箱梁斷面的寬和高尺寸為1.4m´2.2m，長(zhǎng)度為38.01m，分為三節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)12.67m。節(jié)間用高強(qiáng)螺栓連接。主梁兩端設(shè)有鼻梁，每個(gè)長(zhǎng)為14m， 起到支架向下一孔移動(dòng)時(shí)的引導(dǎo)和承重作用。2.4橫梁：橫梁為桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)在兩主梁之間，間距3.75m，兩端與主梁聯(lián)接，中間設(shè)計(jì)為分合形式，上弦桿采用2個(gè)高強(qiáng)螺栓連接，下弦桿采用4個(gè)高強(qiáng)螺栓連接。橫梁上設(shè)外模板支撐梁，同一斷面上每對(duì)橫梁間為銷連接，外模板支撐梁上設(shè)有銷孔，以安置外模支架。橫梁通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)行豎向和橫向調(diào)整。2.5外模：外模由底板、腹板、肋板及翼緣板組成。底板分塊直接鋪設(shè)在橫梁上，并與橫梁相對(duì)應(yīng)，沿橋軸線一分為二，

5、該系統(tǒng)縱移時(shí)可分開，以避開墩身。底板沿橫梁銷接方向由普通螺栓連接。腹板、肋板及翼緣板由這部分帶絲杠的外模板支撐梁支撐，并通過(guò)絲杠調(diào)整定位。2.6內(nèi)模：采用型鋼骨架上鋪組合鋼模板系統(tǒng)，鋼骨架全部采用絲桿連接，操作方便，易于安裝拆卸。2.7后橫梁及后吊桿：用于每聯(lián)第二孔及以后各孔，后橫梁置于已完箱梁尾端，用千斤頂頂起后橫梁帶動(dòng)吊桿，將主梁懸掛在上一施工段箱梁的懸臂端，防止前后施工段箱梁混凝土出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，梁體事先按設(shè)計(jì)位置預(yù)留吊桿孔。吊桿采用8根F32精軋螺紋鋼筋，通過(guò)兩個(gè)280噸液壓自鎖千斤頂施加頂力。3組裝預(yù)壓滑移模架系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)組裝精度的高低，直接影響到施工的質(zhì)量、進(jìn)度及安全生產(chǎn)。在組裝時(shí)，嚴(yán)格按照

6、鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作，對(duì)于高強(qiáng)螺栓連接面，逐一進(jìn)行表面處理，使其達(dá)到應(yīng)有的摩阻系數(shù)。高強(qiáng)螺栓連接，采取初擰、終擰，循環(huán)重復(fù)操作，使每一高強(qiáng)螺栓都達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值，并對(duì)扭矩扳手定期進(jìn)行標(biāo)定，保證連接面的受力強(qiáng)度。3.1牛腿的組裝牛腿呈三角形且有一定高度，拼裝時(shí)應(yīng)先做一支架支撐在牛腿外緣，防止傾覆。安裝牛腿時(shí)在牛腿頂面用水準(zhǔn)儀抄平，保證牛腿的水平精度不超過(guò)5mm，以便使推進(jìn)平車在牛腿頂面上順利滑移。3.2 主梁安裝主梁在陸地橋跨內(nèi)組裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起吊能力采用搭設(shè)臨時(shí)碗扣支架將主梁分段吊裝在牛腿和支架上。組成整體后拆除臨時(shí)支架。也可將全部主梁組裝完成后用大噸位吊車整體吊裝就位。主梁安裝時(shí)節(jié)段間連接

7、用的高強(qiáng)螺栓要達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值，22高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)扭矩為700N·m，16高強(qiáng)螺栓為264N·m。3.3橫梁及外模板的拼裝主梁拼裝完畢后，進(jìn)行橫梁拼裝。橫梁桁架與主梁間、兩片橫梁間均用高強(qiáng)螺栓連接。順橋向用支撐螺旋絲杠和剪刀撐連接。待橫梁全部安裝完成后，主梁在液壓系統(tǒng)作用下，橫橋向、順橋向依次準(zhǔn)確就位。在墩中心放出橋軸線，按橋軸線方向調(diào)整上橫梁，并用高強(qiáng)螺栓連接好。為保證兩片橫梁能正確對(duì)接，與主梁連接處的螺栓不能擰的過(guò)緊，待橫梁間對(duì)接螺栓擰緊后方可擰緊主梁根部的連接螺栓。曲線施工時(shí)，上橫梁需延沿徑向作微小調(diào)整，以滿足平曲線的要求。3.4 外模板拼裝橫梁拼裝完成后進(jìn)行模板拼裝。首

8、先拼裝底板，然后是模板橫肋和支撐螺旋，最后拼裝腹板和翼緣板。滑移模架系統(tǒng)拼裝時(shí)要求各部件之間連接可靠，拼裝完后要通過(guò)認(rèn)真地全面檢查，確認(rèn)安全可靠后方可使用。3.5 預(yù)壓模板安裝好后進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓采用砂袋加載，重量為梁體自重的1.2倍。預(yù)壓的目的：（1）檢驗(yàn)各構(gòu)件受力后的安全性，檢查各個(gè)系統(tǒng)在各種工況時(shí)，構(gòu)件應(yīng)力與應(yīng)變實(shí)測(cè)值與理論值的差異；（2）消除系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的非彈性變形；（3）確定施工預(yù)拱度。整個(gè)荷載試驗(yàn)按模擬施工荷載的方法進(jìn)行。根據(jù)36、30、24三種施工工況下的施工荷載進(jìn)行預(yù)壓，對(duì)主梁及外模板的變形及關(guān)鍵部位應(yīng)力進(jìn)行觀測(cè)，主梁測(cè)點(diǎn)布置在橫梁位置。主梁變形觀測(cè)結(jié)果如表1所示。主梁變形觀測(cè)結(jié)果表

9、（）表1測(cè)點(diǎn)工況1234567891011工況一理論4132738424135238620實(shí)測(cè)4122636404033206418工況二理論11281723242216707實(shí)測(cè)9061621222015504工況三理論1221020272926198415實(shí)測(cè)100718242725165314表注：工況一為第一施工段，工況二為第二、三、四施工段，工況三為第五施工段。從表中數(shù)據(jù)可看出，主梁實(shí)際應(yīng)變值同理論值基本相同，最大應(yīng)變值為4.2，滿足使用要求。4施工工藝4.1 施工工藝流程圖(見(jiàn)圖一)4.2 系統(tǒng)操作系統(tǒng)的操作主要包括落架、橫移、縱移、主千斤頂頂升就位、調(diào)整等。簡(jiǎn)易操作規(guī)程如下：由前

10、孔滑移就位，橫向合并牢固施工測(cè)量，調(diào)整位置及高程 清理模板，綁扎底、腹板鋼筋，布置預(yù)應(yīng)力鋼束支立內(nèi)模綁扎頂板鋼筋，布置頂板預(yù)應(yīng)力鋼束澆筑混凝土及養(yǎng)生張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線落架、橫向拉開壓漿滑移至下一孔圖一 4.2.1卸落模架：梁體砼澆筑、養(yǎng)護(hù)、張拉完成后，主千斤頂稍微頂升，以松自鎖螺旋裝置，千斤頂回油，模架隨著整體下落，主梁下落到推進(jìn)平車的滑移支柱上。4.2.2解開橫移：解除橫梁中間聯(lián)接，用25橫移液壓千斤頂拉動(dòng)平車使模架分離并對(duì)稱外移，直至底模能順利通過(guò)墩身為止。4.2.3縱移：通過(guò)推進(jìn)平車上的縱移千斤頂卡住主梁下部銷孔推動(dòng)主梁前移，逐銷孔交替工作，將支架滑移至下一施工段。4.2.4合并橫移：通過(guò)

11、橫移液壓千斤頂橫移主梁使橫梁合攏，上高強(qiáng)螺栓。4.2.5頂升就位：安裝后橫梁及千斤頂，穿緊軋螺紋，頂后橫梁，主千斤頂頂升使主梁就位達(dá)到控制標(biāo)高，用翼板支撐絲杠調(diào)整翼板模板高程。4.3關(guān)鍵技術(shù)4.3.1 標(biāo)高控制：滑移模架系統(tǒng)施工標(biāo)高控制是較復(fù)雜的工作，其預(yù)拱度設(shè)置是施工中重點(diǎn)，該系統(tǒng)的撓度值主要有四部分組成：一是梁體混凝土自重產(chǎn)生的撓度值；二是系統(tǒng)主梁在砼澆注后產(chǎn)生的變形；三是由后懸臂吊桿產(chǎn)生的撓度值（澆注第二孔以后各孔時(shí)方考慮此值）；四是預(yù)應(yīng)力鋼束張拉產(chǎn)生的反拱值，支點(diǎn)間按拋物線計(jì)算；另外還有牛腿沉降產(chǎn)生的沉降值。根據(jù)以上五種因素計(jì)算出每根橫梁位置的變形值，通過(guò)調(diào)整橫梁來(lái)設(shè)置預(yù)拱度來(lái)調(diào)整模板

12、標(biāo)高。在施工中及時(shí)測(cè)出實(shí)際變形值，及時(shí)調(diào)整下一施工段的標(biāo)高。4.3.2曲線段外模板的調(diào)整：針對(duì)本合同段的兩處大半徑平曲線（分別為R=2000m和R=5000m）施工，為保證施工質(zhì)量和外觀美觀，外模及上橫梁沿徑向水平向外做微小移動(dòng)，以保證箱梁內(nèi)外翼緣的平滑性。為此，將外模板沿施工方向分為三大組，與上橫梁一起作徑向移動(dòng)（在2000m半徑上移動(dòng)最大80mm，在5000m半徑上最大約移動(dòng)16mm），組間設(shè)楔形鋼板，并用平頭螺絲固定在橫肋間的方木上。待曲線段施工完畢進(jìn)入直線段施工后，將楔形鋼板取出，用螺栓將兩片模板擰緊復(fù)位即可。4.3.3每個(gè)伸縮縫兩側(cè)翼板加肋的制作：梁體翼板在伸縮縫處設(shè)計(jì)加肋，在施工到

13、此處時(shí)需將側(cè)翼緣板鋼模拆除，在外模骨架上預(yù)設(shè)掛籃，架設(shè)H25型鋼縱梁，在型鋼縱梁上鋪小方木，用竹膠板現(xiàn)場(chǎng)制作此處加肋模板。 4.3.4模架的前移：模架的橫向分合狀態(tài)及縱向位置狀況見(jiàn)圖二及圖三。事先安好已定高度的第三對(duì)牛腿，按前述操作規(guī)程進(jìn)行卸落模架解開橫移縱移合并橫移頂升就位調(diào)整標(biāo)高，然后按前述施工工藝流程做好各工序工作。全部工序經(jīng)驗(yàn)收合格后澆筑箱梁混凝土。 圖二4.3.5砼澆筑：箱梁混凝土整孔一次澆筑完成，由懸臂端向已澆梁段推進(jìn)。每一孔箱梁懸臂端翼緣板位置設(shè)置八個(gè)吊桿預(yù)留孔。針對(duì)25m、27m及29.5m的非標(biāo)準(zhǔn)段的施工，移動(dòng)模架主梁上設(shè)若干個(gè)支點(diǎn)位置，以滿足不同工況下的施工要求。圖三5施工

14、周期表從表二可以看出，影響滑移模架施工進(jìn)度的關(guān)鍵工序是鋼筋綁扎、內(nèi)模安裝和砼養(yǎng)生增強(qiáng)。加快施工進(jìn)度主要從這兩道工序上爭(zhēng)取時(shí)間，一是組成技術(shù)熟練的鋼筋班，鋼筋綁扎及內(nèi)模安裝從最初的3天縮短到1.5天；二是使用高效緩凝減水劑，梁體砼強(qiáng)度達(dá)85%設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需時(shí)間縮短到2.5天（氣溫20以上）。通過(guò)以上措施，正常進(jìn)度可達(dá)到7天一孔。施工周期表表二時(shí)間（天）工作內(nèi)容12345678滑移模架落架、滑移施工放樣、模板調(diào)整鋼筋綁扎、內(nèi)模安裝砼澆筑砼養(yǎng)生預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)入下一循環(huán)6效益分析濟(jì)南順河高架路北延工程第三合同段順西濼河而建，主橋全長(zhǎng)1483，總計(jì)11聯(lián)102單幅孔，上部結(jié)構(gòu)實(shí)際工期只有6個(gè)月。根據(jù)工程實(shí)際

15、情況，從技術(shù)先進(jìn)性、可操作性、工期保證和經(jīng)濟(jì)效益上，我們選擇了兩種方案：北段5聯(lián)50單幅孔有33單幅孔在水中，采用MSS滑移模架施工。南段5聯(lián)50單幅孔采用傳統(tǒng)的碗扣支架施工，跨河部分采用軍用梁碗扣支架組合支承系統(tǒng)。南北兩段最后合攏于中間的簡(jiǎn)支梁孔。兩種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表五。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較一覽表表五方案比較項(xiàng)目軍用梁碗扣支架組合系統(tǒng)MSS滑移模架系統(tǒng)2套承擔(dān)任務(wù)量5聯(lián)50單幅孔110003砼5聯(lián)50單幅孔110003砼碗扣支架數(shù)量3個(gè)工作面12孔1200，租賃費(fèi)18萬(wàn)/月，8×18144萬(wàn)元墩頂及伸縮縫處用2064式軍用梁550，使用費(fèi)235元/月.，550×8×

16、235103萬(wàn)元滑移模架加工1套263萬(wàn)元，租賃1套53萬(wàn)元計(jì)316萬(wàn)元地基處理15厚碎石墊層計(jì)200002，軍用梁砼基礎(chǔ)2403，合計(jì)25萬(wàn)元不需方木數(shù)量5003，550×120066萬(wàn)元零星用203竹膠板45002，4500×5023萬(wàn)元系統(tǒng)自帶鋼模板預(yù)壓每孔0.8萬(wàn)元計(jì)40萬(wàn)元不需每孔工日數(shù)每孔650個(gè)計(jì)98萬(wàn)元每孔320個(gè)計(jì)48萬(wàn)元合計(jì)總投入499萬(wàn)元370萬(wàn)元每M3砼攤銷454元336元周轉(zhuǎn)性材料回收方木、竹膠板按50%計(jì)，45萬(wàn)元設(shè)備按30%折舊，184萬(wàn)元每孔施工周期10天7天是否受地形、地基影響受地形、地基影響大不受地形、地基影響7適用范圍 7.1 適用于河

17、道或高墩身使用支架或其它施工方法不經(jīng)濟(jì)的情況下建造橋梁上部連續(xù)梁，無(wú)需傳統(tǒng)的碗扣支架，不限制橋下的凈空，特別適合城市立交橋或高架橋施工。7.2 適用于多跨等截面連續(xù)梁。7.3 適合地面為軟弱土層，支架地基處理困難且投資費(fèi)用高，如海灘、河灘等地區(qū)修建的現(xiàn)澆砼連續(xù)梁橋。8結(jié)束語(yǔ)工程效益分析不是一個(gè)單純的問(wèn)題，每一個(gè)投資項(xiàng)目都必須擺在戰(zhàn)略長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)論證，特別是建筑企業(yè)的生存發(fā)展，具有本身的規(guī)率。隨著國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)的逐步開放，建筑企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，優(yōu)勝劣態(tài)是必然的，其表現(xiàn)在：一是技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)，二是設(shè)備上的競(jìng)爭(zhēng)。這次我們引進(jìn)MSS，能在濟(jì)南順河高架橋中成功應(yīng)用，抓住了機(jī)遇，為吸收國(guó)際先進(jìn)施工技術(shù)，提高公司職員專業(yè)技術(shù)素質(zhì)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，推動(dòng)了公司橋梁施工設(shè)備現(xiàn)代化的進(jìn)程，增強(qiáng)了公司在橋梁施工方面的競(jìng)爭(zhēng)力?？偨Y(jié)起來(lái)，MSS滑移模架系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：8.1該系統(tǒng)機(jī)械化程度高，功能完善，整體移動(dòng)，施工效率高。8.2滑移模架主梁采用箱形鋼結(jié)構(gòu)，載荷能力強(qiáng)，抗彎剛度大，主梁工作時(shí)彈性變形為L(zhǎng)/750(L為橋跨)，可事先