客运专线移动模架预压试验与预拱度设置

帅培建，杨 洁

（1.重庆交通大学 土木建筑学院，重庆 400070；2.重庆市勘测院，重庆 400020）

1 工程概况

新建铁路石家庄市至武汉市客运专线胡家咀特大桥位于湖北省大悟县境内，梁跨为24m×32m后张法预应力混凝土简支箱梁。起始里程为DK1088＋902.275，终 止 里 程 为 DK1089＋700.645，桥梁全长798.37m，箱梁截面类型为单箱单室，箱梁长32.6m，计算跨径31.1m。桥址处属低山及丘陵地貌，地势起伏较大，经过分析比较，采用DXZ32／900型下承自行式移动模架造桥机原位现浇施工。

2 试验目的及原理

2.1 试验目的

用等效荷载来模拟箱梁施工中的受力状态，并且确定在最大荷载条件下移动模架的强度、稳定性及变形值是否满足要求；确保移动模架在投入使用后能正常工作及有相应的安全储备；消除非弹性形变和正确设置预拱度。

2.2 试验原理

由于需要预压的荷载965t，需要在断面上模拟箱梁的实际荷载分布，因此，模拟预压试验需要的材料应该具有以下特点：容易获取、便于计量、质地均匀、密度大以及便于运输和吊装。本工程选用砂袋模拟混凝土箱梁的重量分布，采用吊车配合人工进行吊装，分级对移动模架进行加载。试验中，测量各测点在空载状态下、加载过程中不同大小荷载下、达到设计荷载稳定期时及卸载过程中不同大小荷载下的标高，根据测得的标高计算出总沉降量、弹性变形值和非弹性变形值，得出反拱曲线方程式，进一步确定各调整点的预拱度值。然后通过对模板桁架竖杆的长度调整来实现预拱度的调整。当侧模及底模安装就位后，调整各支点竖杆调整模板标高，使钢箱梁模板处于浇筑混凝土时的正确位置，与此同时设置好预留拱度。在施工中，要根据箱梁张拉后的上拱度及时调增预拱度参数。

3 堆载试验过程实施

3.1 试验工作流程

试验前准备→移动模架安装→观测点布设→分级加载（观测记录数据）→加载至设计荷载后静置（观测记录数据）→分级卸载（观测记录数据）→观测数据整理、分析→计算总沉降量、弹性变形值和非弹性变形值→预拱度设置→移动模架投入使用，进入下道工序。

3.2 试验前准备

预压试验前应对相关人员进行详细的技术交底，全面检查移动模架各部件安装是否牢固和可靠，安全措施是否齐全可靠。

3.3 观测点布置

在移动模架安装就位后，分别在移动模架的两侧主梁、底板沿纵向布置测点，测点布置在吊杆对应处，便于调整高度。每个观测点应编号，便于数据记录。观测时由同一测量人使用同一测量仪器读数。每次观测都要对上述测点的标高进行测量记录，保存好原始数据，以备复核。测量精度和读数误差为±1mm。

3.4 试验方法

试验方法用预压荷载模拟该孔箱梁混凝土的浇筑过程，进行实际加载，验证并得出其承载能力。简支混凝土箱梁长32.6m，计算重量约828t，内模50t。堆载荷载主要采用砂袋，预压砂袋分别为大袋和小袋，小袋经现场称得平均重量为0.07t／袋，大砂袋称重平均重量为1.5t／袋，需要砂的重量为1.1×（828＋50）＝965t。在预压的过程中，要按照混凝土浇筑的顺序进行加载，即先加载底板，再加载翼缘板，且应左右对称加载，防止倾覆。

空载时对各观测点初始标高进行观测，测得其标高为基准标高。加载过程中，按设计加载量的20% 、40% 、80%、100%和110% 五个阶段观测变形数据，在堆载过程中每天安排一次读数。加载到设计荷载之后，对移动模架各测点的高程持续进行观测，持续时间不应小于混凝土浇筑时间。

加载到设计荷载后，对移动模架各测点高程进行持续观测，当移动模架各测点累计沉降变形量最大值不超过2mm时，可认为该移动模架挠度和弹性变形趋于稳定，开始卸载。卸载按加载过程的逆顺序进行，左右对称卸载，卸载过程中同样采集每一分级的观测数据。每卸下一级荷载，均对所有测点进行一次测量，并做详细记录，在数据分析时与加载时的挠度数据进行比较。

3.5 观测数据的整理和分析

卸载完成后，整理加载和卸载过程中测得的所有数据，计算得出主梁和底模的弹性变形和非弹性变形，确定移动模架在混凝土浇筑过程中的挠度。总沉降量＝加载稳定后测得数据－空载状态下测得数据；弹性变形量＝完全卸载后测量数据－加载稳定后测量数据；非弹性变形＝总沉降量－弹性变形量。数据整理结果如表1所示。

表1 主梁预压成果曲线表

3.6 反拱计算及移动模架预拱度设置

由表1和表2可知：主梁最大沉降量为61mm，底模最大沉降量为58mm，主梁与底模在竖直方向上最大非弹性变形分别为18mm和12mm，主梁和底模最大弹性变形分别为43mm、47mm。经观测，移动模架加载至设计荷载时其外侧模及翼模上的测点横向位移较小，浇筑箱梁混凝土时侧模向内调整可以不计。根据铁路工程建设通用参考图《无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》，[图号：通桥设（2008）2322A－Ⅵ]，理论计算跨中反拱值为17.2mm，其它位置应按二次抛物线过渡，该反拱值为箱梁混凝土浇筑后、预应力张拉之前的线型与拱度数据。

表2 底模预压成果曲线表

为推算二次抛物线公式，设抛物线方程为y＝ax2＋bx＋c，由于箱梁计算跨度为31.1m，跨中最大反拱值－17.2mm，将坐标点（0，－17.2）及（±15.55，0）代入得y＝0.07113x2－17.2。

利用式y＝0.071132x2－17.2计算出箱梁纵桥向各测点处的反拱值，计算出移动模架主梁需要设置的预拱度，通过布设挑梁和主梁下方的螺旋拉杆和吊杆调整其高程，达到箱梁反拱及线型要求，见表3。

表3 移动模架各节点预拱度设置

4 结束语

经过实际施工证明，对预压测得数据的分析得到的预拱度满足设计施工要求。合理的预压施工方案可以加快移动模架的安装速度，缩短整个桥梁施工工期，指导混凝土浇筑顺序及分层浇筑厚度，使梁体成型后线形与设计基本吻合，箱梁的线形得到很大控制，施工准确性也大大提高。

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