移动模架在大跨度简支梁施工中的应用

乔智胜 QIAO Zhi-sheng

（中国铁工投资建设集团有限公司，北京 100000）

0 引言

在现浇简支梁施工中，一般梁体支架采用满堂式支架或钢管贝雷梁支架形式。当桥址地质较好时，可采用满堂式支架进行施工；当桥址地质较差简支梁跨度较小时，可采用钢管贝雷梁支架进行施工，但是当简支梁跨度较大且桥址地质较差时，若仍采用上述两种支架形式，则需对桥址的地质进行改良以使得其承载力满足施工要求，不但增加了施工措施费用，而且梁体支架沉降值和挠度值变化较大且不可控，对梁体施工质量及安全性存在较大风险。对于上述情况，移动模架是大跨度简支梁施工的最佳选择。

在郑焦城际铁路黄河大桥40m大跨度简支梁施工时，通过对桥址区域的地质地形进行充分调查论证以及对施工方案的详细必选，项目部决定采用下承式移动模架进行梁体施工，与传统梁体不同，移动模架不但满足了大跨度简支梁的施工需求，而且由于其自身的机动性和受力特征，不但提高了施工的安全性，加快了施工进度，而且避免了对桥址区域的地质处理，大大减少了相关施工措施费用。通过现场实际使用，该类型支架在大跨度简支梁施工中取得很好的效果。

1 工程概况

郑焦城际铁路黄河桥北岸滩地引桥郑焦新线和京广改线分行，我项目部承建段滩地引桥郑焦线89#～134#墩共45孔、京广改线89#～132#墩共43孔，总计88孔设计为40m跨现浇简支箱梁。其施工里程为：郑焦线：D1K28+659.59～D1K30+492.05；京 广 改 线：GD1K28+659.59～GD1K30+414.52。

该施工项目内40m简支梁为箱型结构，轨道类型为有砟轨道，所有箱梁均设计为后张法进行施工。简支梁净长度为39.9m，其中支座中-中跨度为38.9m。线路设计为双线结构，正线区间线间距为4.4m。简支梁为单箱单室结构，梁体中心位置顶板和底板厚度均为30cm，端头位置逐渐变厚为60cm，梁体总宽度为12.5m，其中两侧挡墙内净宽度为9.0m，梁体中心位置处梁高3.08m。

2 简支梁支架施工方案比选

郑焦城际铁路黄河大桥简支梁施工支架形式考虑以下三个方案实施：

方案一：满堂盘扣式支架

郑焦城际铁路黄河大桥简支梁桥址区域为黄河滩地，地质较差，若采用满堂盘扣式支架则需对支架范围内的地基进行处理。由于黄河两侧滩地软弱地质较深，地基处理费用较大，处理后地基承载力也存在很大的质量隐患，无法保障支架的沉降处于可控范围内。而且地基处理对周边环境也产生一定的影响，从而对黄河两岸的生态环境造成较大破坏。

方案二：钢管贝雷梁支架

对于较小跨度的简支梁，采用双层贝雷梁支架可将钢管立柱直接作用于承台上，但对于跨度较大的简支梁，则需在之间中间位置增加中支柱，否则无论是贝雷梁强度及刚度均无法满足施工要求。由于40m简支梁跨度较大，若采用钢管贝雷梁支架则必须设置中支柱，中支柱可采用钻孔灌注桩或锤击桩，但该两种桩基在若软地区施工难度均较大且费用较高，并且贝雷梁支架需采用大型机械设备配合，支架搭设工程量较大，施工措施费较高，并且支架的安装和拆除均存在较大的安全风险。

方案三：下承式移动模架

采用移动模架进行梁体施工，不但节省了桥址区域地基处理费用，而且由于移动模架自身具有一定的机动性，可以大大加快施工进度。由于移动模架主梁刚度较大，不但满足了简支梁的外观质量要求，而且也提高了施工的安全性。移动模架在首片梁施工完毕后，可在前后导梁的引导下快速进入下一片梁体位置，而且梁体模板与模架之间设置的液压装置可使得模板位置更加准确，模板的拆除和安装更加便捷。

综合上述比选，郑焦城际铁路黄河大桥简支梁支架选择移动模架进行施工。

3 移动模架设计结构

本套模架由主梁、导梁、底模横梁、移动装置、支撑三角架、钢支腿、外模及外模撑杆，内模及撑杆等部分组成。详见图1和图2。

图1 下行式移动模架纵向结构设计图

图2 下行式移动模架横向结构设计图

①主梁：主梁钢箱梁高3.2m，宽2m，每根主梁分为12+12+8+12m共4节，主梁接头间设计采用M25承压型精致螺栓。

②导梁：采用三角桁架式结构，导梁间采用销轴连接。

③底模横梁：为桁架式结构，在一侧端头设置有销轴便于合模时的旋转对位。

④移动装置：在移动装置中配有托辊轮，根据内外侧轮压不同，内外侧托辊轮数量不等。

4 移动模架受力验算

4.1 荷载取值[4]

①新浇混凝土自重：25kN/m3

②钢筋自重：1.5kN/m2

③施工人员荷载：2.5kN/m2

④振捣动荷载：2-4kN/m2（平面模板取2，墙模取4）

⑤模板自重：（按结构实际重量）

4.2 主梁验算

4.2.1 主梁承受混凝土梁片、模板重量、主梁自重荷载

F混=9000kN/20=450kN

F模=1350kN/20=67.5kN

F主梁=1437.4kN/20=72kN

F鼻梁=348.4kN/80=4.36kN

工作状态：P主梁=+F模+F主梁=450+67.5+72=590kN

P鼻梁=4.36kN

过孔状态：P主梁=F模+F主梁=67.5+72=139.4kN

P鼻梁=4.36kN

主梁由鼻梁及焊接式箱形梁组合[3]而成，主梁材料截面特性：鼻梁Ix=3.3×1010，Wx=3×107。焊接箱梁Ix=1.77×1011mm4，Wx=1.28×108mm3

4.2.2 强度及刚度验算

通过对主梁建立MADIS模型，可得出主梁在工作状态时的弯矩。

根据图3得出：主梁在工作状态时最大弯矩为：

图3 主梁工作状态弯矩图

满足要求！

4.3 模板底横梁计算

①通过模板底横梁结构简图，见图4。

图4 模板底横梁结构简图

模板底横梁承受砼梁、模板自重重力、施工荷载。模板底横梁采用焊接形箱梁结构，截面特性：IX=508762×104mm4，Wx=9250×103mm3[1]

②模板底横梁荷载：

1）新浇混凝土梁自重：F混=9000÷32.6×4.16=1148kN

2）施工人员荷载：2.5kN/m2F施=2.5×8.33×4.16=86.6kN

3）模板自重：F模=1350÷32.6×4.16=172kN

P=（F混+F施+F模重）/2=703.3kN[3]

③模架底横梁受力计算简图见图5。

图5 底横梁受力计算简图

④强度验算：

根据图6得出：模板底横梁在最大受力状态下：

图6 模板底横梁弯矩图

满足要求！

5 移动模架安装工艺及注意事项

5.1 首孔移动模架支架施工

首孔模架拼装时场地进行平整碾压，安装支架基础采用混凝土扩大基础，在扩大基础上安装预埋构件，预埋构件的型号、位置及标高在基础浇筑前需进行严格检查，确认无误后方可进行浇筑。在万能杆件拼装前，还需再次对预埋件进行二次检查，如有较大偏差需进行处理。

万能杆件安装时，需先在场地处将万能杆件预拼装为8m/组，然后采用25t汽车吊将每个节段与基础进行一一连接，最后将联结横梁与已拼装完成的万能杆件联结为一个整体。在万能杆件顶部位置设置顶分配梁，分配梁由双拼40b槽钢制作焊接而成。

5.2 移动模架拼装

①移动模架的拼装顺序：先拼装线路左侧或右侧的一条钢箱梁，待一侧拼装完毕后方可拼装另一侧钢箱梁。每条钢箱梁拼装时需先拼装中间位置，然后再拼装两端位置。

②采用履带吊将钢箱梁吊运至万能杆件支架上，钢箱梁标高的调节采用千斤顶进行微调，钢箱梁位置及标高准确无误后采用钢楔暂时固定，然后采用钢板螺栓联结进行最终固定。

③移动模架一侧钢箱梁前后导梁的吊装采用履带吊进行安装。

④移动模架已一侧的钢箱梁拼装方法与②、③相同。

⑤另一侧钢箱梁的前后导梁安装方法与③相同。

⑥将前后导梁之间的平联杆件联结，铺上木板作为施工平台。

⑦利用墩顶的横移设备，调整钢箱梁横向位置。

6 安全控制要点

①由于移动模架上梁体模板体积和自重均较大，因此在起吊安装时需严格监控吊机位置及起吊高度，至少安排两人进行实时监控，防止吊车出现倾覆；同时必须加强现场指挥工作，现场施工人员必须佩戴安全带。采用对讲机统一指挥，协调运作。

②移动模架拼装及后续施工用电设备的线缆必须由专业人员进行布置，并对线缆定期检查和清理，防止触电事故发生。

③在简支梁梁体浇筑时，需安排专人对移动模架受力杆件、联结螺栓及模板形变等进行实时监控，在每跨梁体施工前，需对上述项目再次检查确认，发现有变形严重或损坏情况时需及时查明原因并更换进行更换或补强。

④所有承重结构物应反复验算其强度、刚度、局部和整体稳定性、尤其是现场销轴连接、螺栓连接、焊接连接处应着重检查，并且要有足够的安全储备。

7 结束语

通过使用下行式移动模架对大跨度简支梁进行施工，大大加快了简支梁施工进度。由于移动模架最终受力作用于承台上，模架整体受力明确，提高了简支梁施工的安全性。由于移动模架主梁刚度大，在简支梁施工时其挠度和沉降值均处于可控状态，保证了简支梁的线性和质量要求。同时通过采用移动模架，减少了支架搭设工程量，避免了对桥址区域的地质处理，大大减少了相关施工措施费用，最大限度的保护了黄河两岸的生态环境。此方法为后续类似施工提供了借鉴和参考。