移动模架施工在铁路桥梁中的应用

 移动模架施工在铁路桥梁中的应用 
  
 摘要：移动模架施工技术是桥梁施工的先进技术，在世界范围内有着越来越广泛的应用。本文介绍了移动模架施工方法、关键技术及施工质量控制，对移动模架施工具有指导借鉴意义。 
关键词：移动模架，铁路桥梁，应用 
1、引言 
 21世纪初是我国铁路建设发展的黄金机遇期。随着客运专线建设的全面推进，中国高速铁路桥梁建设取得了实质性进展，移动模架工法已成为我国铁路桥梁建设的重要施工方法。移动架模技术是世界范围内的一种先进技术，移动模架造桥机拥有其独特的性能，适用性广泛，生产效率高，移动模架技术将成为现代桥梁建设的必不可少的一种施工方法。 
2、移动模架施工方法 
 移动模架是一种自带模板可在桥位间自行移位，逐孔完成箱梁现浇施工的大型制梁设备。该设备相当于提供了1个移动的空中制梁平台，箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行。箱梁在原位现浇完成后，无须进行体系转换，施工操作便于工厂化管理。移动模架在完成一孔梁的施工后，依靠自身带有的动力设备，滑移至下一桥跨。具体过程是移动模架下落脱模，吊挂外肋携带的外模横向开启使其能够通过桥墩，模架结构纵向前移过孔达下一施工位，吊挂外肋携带的外模横向合拢再次形成施工平台，开始下一孔施工。 
 2.1移动模架施工方法的优缺点 
 与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下优点： 
 (1)原位制梁集制梁、架梁为一体，不需要占用大量场地预制箱梁和存梁，节省了建梁场费用； 
 (2)不需要大型提梁、运梁和架梁设备，设备投资费用少； 
 (3)与支架法原位制梁相比，不需要进行地基处理，机械化程度及作业效率高，劳动力投入少； 
 (4)不影响桥面上净空高度和作业面，方便布设钢筋和施工作业； 
 (5)具有支腿自移、模架自行过孔等功能。模架在高处向前移位方便迅速，不妨碍桥下交通； 
 (6)适用范围广泛，可用于现浇24，32和40m简支梁或连续梁，尤其适用于特殊地理环境，如高墩、软土地基、深山峡谷、江河或湖泊滩地、跨越既有线路等； 
 (7)对长桥和特长桥，可同时展开多个作业面施工，有利于争取工期； 
 (8)对桥隧相连地段的桥梁，不受隧道运梁限制。 
 与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下缺点： 
 (1)由于箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行，一孔的作业周期较长，一般为10～15d； 
 (2)混凝土养护条件较预制梁差，预应力张拉产生的混凝土徐变较大； 
 (3)对于下行式移动模架，需在桥墩预留安装托架的孔道，影响桥墩的美观。 
 2.2移动模架一般作业程序 
 在待浇梁的两个桥墩上安装移动模架→检查→按桥梁纵向中心线找正模床→调整预拱度→按标高调整模架→检查、锁定→安装支座处散模→绑扎底板及腹板钢筋→检查→安装内模→绑扎顶板钢筋→检查→安装端模→浇注混凝土→养生→张拉预应力筋→脱模→造桥机前移过孔→准备下跨桥梁的浇注。 
3、关键技术及施工质量控制措施 
 3.1模架预压及预拱度的设置 
 移动模架使用前，应先通过预压消除非弹性变形，确定弹性变形值并据此进行预拱度设置，同时检验模架的安全性能。预压荷载为本孔箱梁总重×105%+内模总重，横向模拟梁体重力分布。预压时箱梁构板位置采用加钢筋，其他位置加砂袋的分级加载方法。 
 预压前，在主梁、横梁、底模、翼板模及支撑托架上分别设置沉降观测点并进行编号，调好模板后，测出所有观测点标高，然后，按混凝土浇筑顺序，分4级进行加载。每级加载后均进行各观测点标高测量，测量直至支撑变形稳定为止，再进行下一级加载。加载完毕，支撑变形稳定后，将预压砂袋、钢筋逐级卸除，同时再次测量各观测点标高，以确定各观测点的弹性变形与非弹性变形，据此绘制沉降曲线，根据梁的设计拱度和支撑变形确定合理的施工预拱度。梁底反拱度一般按二次抛物线设置，其拱度为恒载加1／2活载所产生的挠度。 
 根据移动模架预压确定的施工预拱度，通过调节底模机械螺旋顶，使模架调节达到箱梁预拱度要求。在前两孔箱梁施工前后，再次对所有测点进行观测，并据观测结果对预拱度进行调整，使预拱度的设置更趋合理、准确。 
 3.2混凝土质量的控制 
 由于移动模架制梁的混凝土是在空中浇注，且作业场地狭小，因此一般采用泵送方式。要确保混凝土的施工质量，必须对以下几方面进行控制。 
 3.2.1配合比 
 在满足设计要求的前提下，混凝土的配合比除必须考虑混凝土的强度、弹性模量和耐久性能外，还必须根据气温及运送距离考虑混凝土的坍落度损失调整水灰比，以确保混凝土具有足够的流动性满足泵送要求。混凝土中掺用外加剂、I级粉煤灰及磨细矿渣粉，可减少水泥用量，降低水化热，减少混凝土收缩徐变，防止梁体表面裂纹，提高拌合物的和易性和结构的耐久性。 
 3.2.2浇筑 
 箱梁浇筑顺序自梁的两端向中间进行，水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇筑。浇筑时同一断面先浇筑底板，然后腹板、顶板，最后浇筑箱梁桥面和上翼缘板。浇筑混凝土时，每层混凝土的浇筑厚度不得超过30cm，采用插入式振动棒振捣。在腹板钢筋及预应力管道密集处，用附着式振捣器振捣。浇筑桥面混凝土时，先用插入式振动棒振捣混凝土，再用平板振动器配合桥面悬空式整平机振捣成型。 
 3.2.3养护 
 箱梁桥面板与底板采用自然养护，其他部位采用养护液养护。施工中应严格控制自然养护用水温度与混凝土表面温度之差，不宜大于15℃。由于箱梁混凝土体积大，水化热高，散热慢，因此在施工中应对拆模时间进行严格控制，根据梁体混凝土强度、混凝土与环境温差等确定合理的拆模时间，并及时进行早期张拉，保证梁体的抗裂性。 
  
 3.3预应力张拉施工 
 预应力张拉是箱梁施工的一道重要工序，而确定准确的张拉控制应力是预应力张拉的关键。移动模架法桥位制梁，除首孔进行管道摩阻、锚具的锚口、喇叭口摩阻等工艺试验外，还需考虑模架本身因素对张拉控制应力及张拉顺序的影响，即模架对梁体的约束产生的应力损失和张拉过程中移动模架主梁弹性变形对梁体起拱产生的影响，梁体张拉时由于外模未脱开，即带模张拉，外模对箱梁的约束产生应力损失(可现场测控)，随着纵向预应力束的张拉，箱梁逐步向上起拱，模架钢结构弹性回缩，但箱梁起拱与模架钢结构回弹变形不同步。为防止箱梁上翼缘混凝土因应力过大开裂，纵向预应力施加应分两个阶段进行。第一阶段张拉施加的预应力应满足承受箱梁自重(通过设计计算，张拉全部腹板预应力束及部分底板预应力束)，然后，下落模架，消除模架弹性变形，即使模架对箱梁支承反力减为零，接着进行第二阶段预应力束张拉。 
 梁体强度和弹性模量达到设计强度的85%后，进行正式张拉作业。纵向预应力张拉采用双向张拉，横向扁锚采用单向张拉。预应力张拉应按“对称、均衡”的原则进行，相同编号的钢束应左右对称进行；张拉采用张拉力控制为主、伸长量作为校核的原则进行双控。 
 32m箱梁采用移动模架法施工时，一端张拉空间不够，必须两端同时张拉。因此有关设计单位对箱梁端部的设计进行了修改，将箱梁底板和腹板布置有预应力束的部位凹进去，留出千斤顶张拉空间，待预应力施加完毕后封端。 
 在移动模架过孔施工下一孔梁的同时，进行上一孔梁的孔道压浆和箱梁混凝土封端施工。压浆采用真空辅助压浆工艺，同一管道压浆应连续进行，一次完成。封端混凝土采用微膨胀混凝土。 
4、结语 
 移动架模技术是一种先进的桥梁施工技术，但由于该技术在我国发展较晚，设计水平与国际相比仍较低，设计手段比较单一，为使移动架模技术得到更好的改进和更广泛的应用，有必要结合我国实际，充分吸收国内外的实践经验，对移动模架从设计、施工和养护等方面，提出一整套工作指南或规程，以满足我国桥梁建设发展的需要。 
  
  
参考文献：[1]王立超;移动模架的设计、安全性监测及其适用性研究[D];浙江大学;2007年 
[2]柏华军;移动模架若干问题研究与优化[D];浙江大学;2008年[3]王斌华;滑移支架系统结构设计及关键技术研究[D];长安大学;2004年 
[4]李晓龙;移动模架施工预应力砼连续箱梁桥的作用效应分析[D];郑州大学;2005年 
 
 移动模架施工在铁路桥梁中的应用 
  
 摘要：移动模架施工技术是桥梁施工的先进技术，在世界范围内有着越来越广泛的应用。本文介绍了移动模架施工方法、关键技术及施工质量控制，对移动模架施工具有指导借鉴意义。 
关键词：移动模架，铁路桥梁，应用 
1、引言 
 21世纪初是我国铁路建设发展的黄金机遇期。随着客运专线建设的全面推进，中国高速铁路桥梁建设取得了实质性进展，移动模架工法已成为我国铁路桥梁建设的重要施工方法。移动架模技术是世界范围内的一种先进技术，移动模架造桥机拥有其独特的性能，适用性广泛，生产效率高，移动模架技术将成为现代桥梁建设的必不可少的一种施工方法。 
2、移动模架施工方法 
 移动模架是一种自带模板可在桥位间自行移位，逐孔完成箱梁现浇施工的大型制梁设备。该设备相当于提供了1个移动的空中制梁平台，箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行。箱梁在原位现浇完成后，无须进行体系转换，施工操作便于工厂化管理。移动模架在完成一孔梁的施工后，依靠自身带有的动力设备，滑移至下一桥跨。具体过程是移动模架下落脱模，吊挂外肋携带的外模横向开启使其能够通过桥墩，模架结构纵向前移过孔达下一施工位，吊挂外肋携带的外模横向合拢再次形成施工平台，开始下一孔施工。 
 2.1移动模架施工方法的优缺点 
 与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下优点： 
 (1)原位制梁集制梁、架梁为一体，不需要占用大量场地预制箱梁和存梁，节省了建梁场费用； 
 (2)不需要大型提梁、运梁和架梁设备，设备投资费用少； 
 (3)与支架法原位制梁相比，不需要进行地基处理，机械化程度及作业效率高，劳动力投入少； 
 (4)不影响桥面上净空高度和作业面，方便布设钢筋和施工作业； 
 (5)具有支腿自移、模架自行过孔等功能。模架在高处向前移位方便迅速，不妨碍桥下交通； 
 (6)适用范围广泛，可用于现浇24，32和40m简支梁或连续梁，尤其适用于特殊地理环境，如高墩、软土地基、深山峡谷、江河或湖泊滩地、跨越既有线路等； 
 (7)对长桥和特长桥，可同时展开多个作业面施工，有利于争取工期； 
 (8)对桥隧相连地段的桥梁，不受隧道运梁限制。 
 与整孔预制架设法相比，移动模架法具有以下缺点： 
 (1)由于箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行，一孔的作业周期较长，一般为10～15d； 
 (2)混凝土养护条件较预制梁差，预应力张拉产生的混凝土徐变较大； 
 (3)对于下行式移动模架，需在桥墩预留安装托架的孔道，影响桥墩的美观。 
 2.2移动模架一般作业程序 
 在待浇梁的两个桥墩上安装移动模架→检查→按桥梁纵向中心线找正模床→调整预拱度→按标高调整模架→检查、锁定→安装支座处散模→绑扎底板及腹板钢筋→检查→安装内模→绑扎顶板钢筋→检查→安装端模→浇注混凝土→养生→张拉预应力筋→脱模→造桥机前移过孔→准备下跨桥梁的浇注。 
3、关键技术及施工质量控制措施 
 3.1模架预压及预拱度的设置 
 移动模架使用前，应先通过预压消除非弹性变形，确定弹性变形值并据此进行预拱度设置，同时检验模架的安全性能。预压荷载为本孔箱梁总重×105%+内模总重，横向模拟梁体重力分布。预压时箱梁构板位置采用加钢筋，其他位置加砂袋的分级加载方法。 
 预压前，在主梁、横梁、底模、翼板模及支撑托架上分别设置沉降观测点并进行编号，调好模板后，测出所有观测点标高，然后，按混凝土浇筑顺序，分4级进行加载。每级加载后均进行各观测点标高测量，测量直至支撑变形稳定为止，再进行下一级加载。加载完毕，支撑变形稳定后，将预压砂袋、钢筋逐级卸除，同时再次测量各观测点标高，以确定各观测点的弹性变形与非弹性变形，据此绘制沉降曲线，根据梁的设计拱度和支撑变形确定合理的施工预拱度。梁底反拱度一般按二次抛物线设置，其拱度为恒载加1／2活载所产生的挠度。 
 根据移动模架预压确定的施工预拱度，通过调节底模机械螺旋顶，使模架调节达到箱梁预拱度要求。在前两孔箱梁施工前后，再次对所有测点进行观测，并据观测结果对预拱度进行调整，使预拱度的设置更趋合理、准确。 
 3.2混凝土质量的控制 
 由于移动模架制梁的混凝土是在空中浇注，且作业场地狭小，因此一般采用泵送方式。要确保混凝土的施工质量，必须对以下几方面进行控制。 
 3.2.1配合比 
 在满足设计要求的前提下，混凝土的配合比除必须考虑混凝土的强度、弹性模量和耐久性能外，还必须根据气温及运送距离考虑混凝土的坍落度损失调整水灰比，以确保混凝土具有足够的流动性满足泵送要求。混凝土中掺用外加剂、I级粉煤灰及磨细矿渣粉，可减少水泥用量，降低水化热，减少混凝土收缩徐变，防止梁体表面裂纹，提高拌合物的和易性和结构的耐久性。 
 3.2.2浇筑 
 箱梁浇筑顺序自梁的两端向中间进行，水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇筑。浇筑时同一断面先浇筑底板，然后腹板、顶板，最后浇筑箱梁桥面和上翼缘板。浇筑混凝土时，每层混凝土的浇筑厚度不得超过30cm，采用插入式振动棒振捣。在腹板钢筋及预应力管道密集处，用附着式振捣器振捣。浇筑桥面混凝土时，先用插入式振动棒振捣混凝土，再用平板振动器配合桥面悬空式整平机振捣成型。 
 3.2.3养护 
 箱梁桥面板与底板采用自然养护，其他部位采用养护液养护。施工中应严格控制自然养护用水温度与混凝土表面温度之差，不宜大于15℃。由于箱梁混凝土体积大，水化热高，散热慢，因此在施工中应对拆模时间进行严格控制，根据梁体混凝土强度、混凝土与环境温差等确定合理的拆模时间，并及时进行早期张拉，保证梁体的抗裂性。 
  
 3.3预应力张拉施工 
 预应力张拉是箱梁施工的一道重要工序，而确定准确的张拉控制应力是预应力张拉的关键。移动模架法桥位制梁，除首孔进行管道摩阻、锚具的锚口、喇叭口摩阻等工艺试验外，还需考虑模架本身因素对张拉控制应力及张拉顺序的影响，即模架对梁体的约束产生的应力损失和张拉过程中移动模架主梁弹性变形对梁体起拱产生的影响，梁体张拉时由于外模未脱开，即带模张拉，外模对箱梁的约束产生应力损失(可现场测控)，随着纵向预应力束的张拉，箱梁逐步向上起拱，模架钢结构弹性回缩，但箱梁起拱与模架钢结构回弹变形不同步。为防止箱梁上翼缘混凝土因应力过大开裂，纵向预应力施加应分两个阶段进行。第一阶段张拉施加的预应力应满足承受箱梁自重(通过设计计算，张拉全部腹板预应力束及部分底板预应力束)，然后，下落模架，消除模架弹性变形，即使模架对箱梁支承反力减为零，接着进行第二阶段预应力束张拉。 
 梁体强度和弹性模量达到设计强度的85%后，进行正式张拉作业。纵向预应力张拉采用双向张拉，横向扁锚采用单向张拉。预应力张拉应按“对称、均衡”的原则进行，相同编号的钢束应左右对称进行；张拉采用张拉力控制为主、伸长量作为校核的原则进行双控。 
 32m箱梁采用移动模架法施工时，一端张拉空间不够，必须两端同时张拉。因此有关设计单位对箱梁端部的设计进行了修改，将箱梁底板和腹板布置有预应力束的部位凹进去，留出千斤顶张拉空间，待预应力施加完毕后封端。 
 在移动模架过孔施工下一孔梁的同时，进行上一孔梁的孔道压浆和箱梁混凝土封端施工。压浆采用真空辅助压浆工艺，同一管道压浆应连续进行，一次完成。封端混凝土采用微膨胀混凝土。 
4、结语 
 移动架模技术是一种先进的桥梁施工技术，但由于该技术在我国发展较晚，设计水平与国际相比仍较低，设计手段比较单一，为使移动架模技术得到更好的改进和更广泛的应用，有必要结合我国实际，充分吸收国内外的实践经验，对移动模架从设计、施工和养护等方面，提出一整套工作指南或规程，以满足我国桥梁建设发展的需要。 
  
  
参考文献：[1]王立超;移动模架的设计、安全性监测及其适用性研究[D];浙江大学;2007年 
[2]柏华军;移动模架若干问题研究与优化[D];浙江大学;2008年[3]王斌华;滑移支架系统结构设计及关键技术研究[D];长安大学;2004年 
[4]李晓龙;移动模架施工预应力砼连续箱梁桥的作用效应分析[D];郑州大学;2005年 

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