预应力连续梁桥应用移动模架施工时存在的问题分析

杨森林

（中国路桥工程有限责任公司，北京 100011）

施工标准化、速度快缩短施工周期且能明显降低工程成本、周期性应用是移动模架施工法的显著特点，近些年已经在一些大中型的公铁路桥梁工程中获得了较多的推广应用[1]。而移动模架法的实现主要是借助移动模架造桥机完成各项工序的，移动模架造桥机作为一种自动化程度较高的，可自行移位的混凝土制品工具，其自带模板，利用承台或墩柱作为支撑，能简单快捷且低成本地对桥梁实现现场浇筑并保证施工质量好。近几年在应用移动模块法进行桥梁施工中发现，一些桥梁在相同的部位出现了其他方式施工时不常出现的问题，这其中以裂缝在悬臂端附近的薄壁箱梁上明显出现以及施工后发现桥梁的线形不平顺这两个现象为主，这两个意外的问题对桥梁的工程施工及耐久性造成了极大的影响，甚至对移动模架施工方法的应用产生了影响，这就需要深入分析并明确导致出现这两个问题的原因，并做好有效的应对和处理[2]。

一、桥梁悬臂端裂缝问题

（一）悬臂端附近产生裂缝的主要原因

桥梁工程的标准跨循环施工过程中，桥梁所受到的载荷传力途径主要如图1所示。

图1 桥梁施工时受到的主要载荷传递示意图

悬臂端承受的施工荷载如图2所示。

图2 悬臂端承受的施工荷载示意图

其中P1为模架支反力，P2为锚点反力，P3为纵向预应力。从框架效应角度来看，施工缝处，一般认为受力较小，如果没有进行实际的定量分析的话，则往往会想当然地根据物理现象将桥梁自动载荷及底板锚点力认定为导致悬臂端附近薄壁底板出现裂缝的主要原因。特别是在以往常规的模型分析中，往往不考虑桥面横向应力的影响，这与桥梁设计不受外载荷控制的认知也有关系，然而即便是考虑了横向应力因素的影响，在模型分析的时候也往往会把箱梁的截面进行简化（一般为简支框架模型）并用来分析。然而这其中忽略了很重要的一个方面，那就是在施工过程中，由移动模架产生的附加空间效应。因为平面杆系计算模型，不能反映宽体、薄壁箱梁的空间效应，为此建立了空间三维有限元节段模型进行各种力素、孔道影响的精细化分析。

通过进行各种力素敏感性分析，表明上看起来最主要的因素是P2，也就是箱梁底板锚点反力，它是在裂缝区域范围内主要存在的一种力，那么肯定是它在箱梁底板上起直接主要作用的。但是经过模型中实际数值的分析发现，悬臂端附近底板上受到的一种横向托应力最严重，而横向托应力的产生来源于一种空间综合效应，这种空间综合效应是移动模架法施工过程中P1(模架支反力)和P3(纵向预应力反力)联合作用的效果。通过在模型中选取不同结点位置，绘制并分析模架支反力（P1）、锚点反力（P2）、纵向预应力（P3）、箱梁结构自重不同工况下横向应力图，得到悬臂端截面底板中央位置的横向应力表1。

对产生横向应力的各种因素进行综合分析对比发现，裂缝出现在悬臂端附近底板的影响因素重要程度按顺序依次是P1（模架支反力）、P3（纵向预应力）、P2（锚点反力）以及悬臂端箱梁自重。

（二）避免出现裂缝的措施

（1）桥梁箱梁顶底板设计一定要合理；（2）注意底模板锚点力的转移；（3）将横隔板设置在梁体悬臂端；（4）重视模架后吊点的移位；（5）在箱梁底板设置临时横向预应力；（6）强化质量控制在混凝土浇筑施工中的分量。

二、线形控制问题

以往在进行跨度比较小或者是落地式支架的桥梁施工时，由于关键的预拱度值参数比较小，线形控制不是一个大的问题，不用重点考虑。而针对大跨度的桥梁采用移动模架法进行施工时，这时的预拱度值参数设置就是一个非常重要的问题了，这个参数是导致悬臂端施工缝处出现拐点的主要原因，出现线形不平顺的问题后就要做好线形控制问题。

表1 悬臂端截面底板中央位置横向应力（MPa，拉应力为＋）

图3 线形控制对策流程图

（一）影响梁体线形的若干因素

（1）移动模架自身刚度的影响；（2）预应力度和结构体系变化的影响；（3）悬臂段长度、模架后支点位置的影响；（4）混凝土收缩徐变的影响。

桥梁线形不平顺、悬臂端出现折角，这是由于悬臂端产生了较大的位移所致，而导致位移发生的原因是移动模架的后支点能够产生巨大的作用力，这是桥梁线形控制问题产生的原因。

（二）线形控制对策

要确保桥梁线形不会出现不平顺的问题，应用移动模架法进行桥梁施工时可以按照如图3的流程来进行。

其中桥梁线形控制中最主要的一个因素就是设置好预拱度，在进行预拱度设置时要做好以下几个方面因素的分析工作：（1）自重因素，主要包括两个方面，一个桥梁混凝土段自重；一个是桥梁造桥机设备系统的自重。（2）箱梁预应力。（3）桥面系荷载。（4）混凝土收缩徐变、结构体系变化。（5）活动载荷。

三、结束语

应用移动模架法施工连续梁具有明显的优越性，但是应用于大跨度桥梁时，会产生意想不到问题，如悬臂端梁体的空间效应致使产生裂缝以及桥梁线形不平顺的问题，这些问题的出现不是偶然的，要对它们产生的原因进行详细分析并采取有针对性的措施加以解决，只有这样才能保证桥梁施工质量，并更好地推广该项技术。