基于移动模架的蒙华铁路40 m简支箱梁施工工艺

赫宏伟

（中铁建大桥工程局集团西北工程有限公司，宁夏银川 750403）

简支梁桥对地基沉降的要求较低，受力简单明确且后期维护方便，在我国铁路桥梁建设中被广泛采用。当前，该类结构的施工方法主要有支架施工、移动模架施工以及预制拼装施工3种［1-4］。

三门峡黄河公铁两用大桥是蒙华铁路、运城至三门峡铁路（以下简称“运三铁路”）及山西省、河南省规划的运三高速公路跨越黄河的共用桥梁，桥址位于三门峡黄河公路大桥上游8.4 km，距三门峡水利枢纽坝址28.9 km，全长5.6 km。三门峡黄河公铁两用大桥采取公路在上、铁路在下方案，铁路为四线铁路，公路为双向六车道高速公路。公路梁与运三铁路分别通过平曲线与蒙华铁路逐渐分离。其中，三门峡黄河公铁两用大桥北引桥公铁合建段共有16孔40 m 简支箱梁；蒙华铁路与运三铁路合建段为12 孔40 m 简支箱梁；蒙华铁路单建段由一联（40.7+60.0+40.7）m 3 跨预应力连续箱梁与62 孔40 m 预应力简支箱梁组成。北引桥公铁合建段布置如图1所示。

图1 北引桥公铁合建段布置示意

三门峡黄河公铁两用大桥北引桥铁路梁的墩高超过50 m，公铁合建段的墩高达70 m，给桥梁施工组织、质量和安全控制带来了巨大挑战。高墩使得支架现浇施工的风险较大，而预制拼装须单独设立制梁场地，经济性不高，因此北引桥简支箱梁最终采用移动模架法施工［5-8］。

本文结合三门峡黄河公铁两用大桥北引桥40 m简支箱梁施工，介绍了移动模架的结构，并从移动模架的提升、预压以及曲线段、公铁合建段的过孔出发，介绍了移动模架的的制梁工艺流程。

1 工程概况

三门峡黄河公铁两用大桥北引桥铁路混凝土箱梁采用等高度预应力混凝土单箱室斜腹板箱梁。箱梁截面高度3.4 m，考虑2%的桥面横坡，箱梁中心线处梁高3.488 m。箱梁混凝土强度等级为C50，单孔箱梁共使用混凝土414.6 m3，钢绞线14.9 t，钢筋85.5 t，单孔箱梁质量为1 188.7 t。典型断面如图2所示。

图2 箱梁典型断面示意（单位：cm）

2 施工方案

北引桥共有90孔（按单幅计，下同）40 m铁路预应力混凝土简支箱梁，孔数多，工期紧。铁路梁与公路梁分层布置，铁路梁在下层，公路梁在上层。引桥全线墩高超过50 m，其中公铁合建段墩高70 m，考虑施工的安全性及经济性指标，北引桥主梁采用移动模架法施工。由于铁路梁既有单幅布置也有双幅布置，施工涉及曲线段、公铁合建段小空间过孔，因此专门开发了用于现浇施工的上行式移动模架。

2.1 移动模架介绍

ZQMS1200 上行式移动模架是为了满足北引桥40 m 跨混凝土铁路简支箱梁原位现浇施工要求而设计制造的桥梁施工设备，具备支腿自移以及模架自行过孔的功能，采用电气液压驱动，油缸步进式顶推过孔，所制箱梁最大质量为 1 200 t［9］。

ZQMS1200上行式移动模架（图3）主要由主框架、模板系统、电气液压系统组成。其中主框架包括主梁、支腿以及外吊挂结构；模板系统由内、外模系统及端模系统组成；电气液压系统包括5 t电动葫芦起吊系统、2×5 t门吊、辅助设施等部分组成。

图3 ZQMS1200上行式移动模架示意

由于本工程特殊性，开发了2种上行式移动模架，其中一种移动模架的底模可三段式横开（如图4（a）所示），应用于公铁合建段位置，可完全避开公路桥三柱式框架墩预留钢筋。另一种底模两段式横开移动模架如图4（b）所示，可减少施工人员工作量，纵移过孔效率更高。

图4 2种上行式移动模架示意

2.2 施工工艺流程

2.2.1 移动模架提升

1）墩顶分别安装锚固支腿及提升架。

2）地面拼装移动模架，将主梁2，3 节段内的构件拼装完成。在提升架尾部安装60 t 配重，使用500 t 吊机，在主墩外侧将移动模架及主梁一组合节段整体吊装至墩顶临时支架平台上，如图5所示。

图5 移动模架提升示意

3）安装底模。解除第1层主梁与临时支撑处所有连接，启动350 t连续提升千斤顶对移动模架进行连续缓慢主动提升，同时启动主墩提升架尾部的60 t配重，以减小提升架的支点拉力。继续逐步加载，待移动模架整体脱离临时支撑后，静置观察3 h。随后提升主梁节段，待主梁节段提升到位后，利用350 t 连续提升千斤顶继续提升主梁节段至高出标高20 cm。重新安装提升架支撑牛腿销轴，利用水平仪将牛腿抄到同一平面，再将主梁节段下放20 cm，搁置于支撑牛腿上。后导梁与主梁接口安装方法与上述相同。

4）横向移动中、后主支腿至制梁位置，并锚固于墩顶。

5）整体下放，连接支腿。

2.2.2 移动模架预压

1）空载情况下的模板调整功能试验

主要检验底模、侧模各段各块微调动作以及预拱度设置是否可实现；模架整体顶升、降落动作是否可靠；检查开模油缸和吊挂外肋开合对接的可靠性，以及模板结合处间隙是否符合要求；模架纵向移动距离为1～2 m，检查纵向移动是否可靠。

2）空载测量

预压试验前将移动模架调到制梁标高，对移动模架进行测点布置。共分5 个断面左右对称布置，分别为梁端面、L1/4 断面、L1/2 断面、3L1/4 断面以及梁端面，其中L1为移动模架长度。每个断面设5 个测点，其中底模1个，侧模与翼模交汇处2个，翼缘板端部2个。

主梁设10 个测点，共5 个断面，分别为主梁对应垫石中心线断面、L2/4 断面、L2/2 断面、3L2/4 断面、主梁对应垫石中心线断面，其中L2为简支箱梁长度。每个断面设2 个测点，其中在中主支腿和后主支腿处各1个。模架预压前第1次读取数据，并以此状态作为挠度、位移、应力和应变测量的初始状态。

3）模架预压

按最大施工荷载的60%，100%，120%三级预压，每级加载持荷时间应分别不小于2，2，8 h。依据北引桥40 m 预应力简支箱梁的设计荷载，加载到60%，100%，120%分别对应 550，920，1 100 t 压块的重量。每级加载完成后每1 h观测1次，全部加载完成后持荷8 h 且最后2 次观测变形值之差小于2 mm 时，可认定变形稳定，然后进行卸载。卸载时应均匀对称卸载。

2.2.3 移动模架制梁流程

采用移动模架对1 孔40 m 预应力简支箱梁进行浇筑的顺序为：

前、后主支腿承重油缸顶升移动模架就位并调整模板→绑扎底板、腹板钢筋，安装内模，绑扎顶板钢筋，浇筑混凝土→混凝土达到强度后进行预应力张拉，移动模架整机准备过孔→整机向前纵移35.45 m，过孔到位→通过开模油缸将外模合拢并安装螺栓→安装精轧螺纹钢筋→预压→铺设钢筋，安装内模，准备浇筑混凝土，完成一次施工流程循环。

需要注意的是移动模架在顶起时，应先顶前主支腿再顶后辅助支腿；前主支腿在前方墩顶支撑前要将前主支腿支撑立柱套上保护套管。

2.3 移动模架过孔

三门峡黄河公铁两用大桥北引桥的移动模架过孔方式主要有3种：

①单墩直线段过孔；

②公铁合建直线段过孔；

③曲线半径为1 200 m的曲线段过孔。

由于单墩直线段过孔与常规的移动模架过孔方式大致相同，仅对曲线段以及公铁合建直线段移动模架的过孔方式进行说明。

2.3.1 公铁合建直线段过孔

混凝土梁完成养护并张拉后，移动模架脱模150 mm，拆除吊挂钢筋，打开吊挂处横移油缸，使底模三段式横开，左右两段底模分别从垫石两侧过墩，中间段从垫石中间通过。底模过孔时与垫石的间距为100 mm，同时与吊挂处还有65 mm 的调整空间，可以完全避开公路墩预留钢筋。移动模架纵移至前主支腿，然后到达下一孔墩顶位置，底模分三段过墩后，三段底模横移合拢，横移吊挂处横移油缸，调整梁型，顶升支顶油缸到达制梁位置。随后绑扎钢筋，铺设内模，浇筑混凝土养护。

按上述步骤循环操作。公铁合建段底模三段式横开模架如图6所示。

图6 公铁合建段底模三段式横开模架示意

2.3.2 曲线段过孔

底模两段式横开的上行式移动模架准备纵移状态，打开模板与直线段过孔步骤一致。随后，移动模架先沿直线前移16.42 m，使前主支腿到达下一孔墩顶（如图7 所示）；再纵移后主支腿至已浇筑完成的梁面。然后通过调整后主支腿支承台车处横移油缸的偏摆角度来适应下一孔制梁站位。接着自移中主支腿至下一孔墩顶，调整中主支腿台车处的横移油缸，使中主支腿站于制梁位置。再将移动模架整机继续沿直线前移24.28 m，纵移过孔到位，如图8所示。

图7 移动模架曲线段过孔16.42 m示意

图8 移动模架整机纵移就位

启动中、后主支腿支承台车处横移油缸，调整移动模架使其轴线与下一孔混凝土箱梁的轴线重合。安装吊挂钢筋，顶升制梁油缸到制梁位，绑扎底板、腹板钢筋，安装内模，绑扎顶板钢筋，准备浇筑混凝土进行制梁。

3 结语

三门峡黄河公铁两用大桥北引桥40 m 预应力混凝土简支箱梁采用上行式移动模架施工。为了适应曲线段以及公铁合建段过孔，开发了底模两段式及三段式横开移动模架。三门峡黄河公铁两用大桥北引桥已完成了轨道铺架，ZQMS1200 上行式移动模架保证了90 孔简支箱梁的施工质量。通过预压过程中移动模架的应力、挠度监测结果可知，针对本项目设计的移动模架能够保证施工全过程的强度及刚度。