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采用下行式移动模架现浇铁路客运专线32m箱梁施工关键技术
资讯类型:技术资料 加入时间:2009年7月13日10:3
 
采用下行式移动模架现浇铁路客运专线32m箱梁施工关键技术
   中铁二十二局集团石太客运专线Z7标段项目经理部  刘尊宝/Liu Zunbao
   摘 要:结合石太客运专线率先通过铁道部论证采用移动模架法桥位现浇制梁的施工实践,重点介绍了下行式移动模架的设计特点以及移动模架现场拼装、预压、整体高位提升和现浇铁路客运专线32m简支箱梁的关键技术。
   关键词:移动模架设计特点施工技术
   1工程概况
   石太客运专线Z 7标段起讫里程为D K 2 3+3 0 0-DK57+534.5,正线全长34.2345km。本标段共有桥梁五座:虎头村特大桥、冶河特大桥、小作河特大桥、小寨大桥、黑水坪大桥,其中我部负责施工的有冶河特大桥、小寨大桥、黑水坪大桥。冶河特大桥中心里程为DIK35+995,全长1688.8m;上部结构为45跨32m简支双线箱梁(分布在第1-12跨、第16-21跨、24-50跨),4跨24m简支双线箱梁(分布在13、14、15跨);墩身1-7墩采用圆端型实心墩,其余墩均采用空心薄壁墩;小寨大桥上部结构为14跨32m简支双线箱梁,墩身均采用圆端型实心墩;黑水坪大桥上部结构为10跨32m简支双线箱梁,墩身均采用圆端型实心墩。该三座桥墩身普遍较高,且跨越河道、公路等,适宜于下行式移动模架施工。
   2 移动模架的设计特点
   移动模架是一种原位现浇、可自行脱模、移位过孔的桥梁施工专用设备。施工时,承重的主梁系统位于桥面下方,外模系统支撑在承重主梁上,主梁系统通过主支腿支撑承台上,并利用高强精轧螺纹钢筋将主支腿对拉固定在桥墩上,具有良好的稳定性。纵向过孔时,外模系统随主梁一同横向开启以避开桥墩,主支腿利用液压系统自行向前倒装就位后,外模系统随主梁系统一同纵移至下一孔。在桥位现浇混凝土,它就象一座“移动的箱梁预制工厂”,沿桥逐孔预制箱梁直至完成整座桥梁,特别适用于高桥墩及深谷、软基、河道等复杂环境下桥梁施工。石太客运专线Z 7标段冶河特大桥、小寨大桥、黑水坪大桥24m、32m简支双线箱梁采用了五套郑州大方桥梁机械有限公司生产的下行式移动模架进行制梁施工。
   下行式移动模架主要由主梁、前导梁及导梁平台、底模横梁及外模系统、主支腿、整体液压内模系统、(前、中、后)辅助支腿、电气液压系统和辅助设施等部分组成。
   (1)主梁。
   移动模架共有2根并列的主梁,分设待制箱梁的两侧,底部设位移台车及墩旁托架作为支撑,是移动模架的主要承力结构,承托底模支撑梁、模板系统等设备重量及钢筋、混凝土等结构材料重量。主梁为钢箱梁,内设置斜撑及隔板,以确保主梁局部承载能力及刚度要求。每根主梁由三节钢箱梁组成,用高强螺栓联结成为整体,在主梁两侧腹板下方设有墩旁托架过孔时所需的导向轨道及在主梁下盖板处设置有纵移轨道。
   
   (2)导梁及导梁平台。
   移动模架设有2根前导梁,为桁架式结构,下弦与主梁接头为螺栓节点板连接,上弦接头为螺栓法兰连接,在移动模架纵向过孔时起导向及纵向平衡作用。在2根前导梁中间设有联结横梁,上铺平台,供拼装整体液压内模系统用。
   (3)底模横梁及外模系统。
   底模横梁设在2根主梁之间,共16组,为型钢梁桁架结构。在梁的中轴线位置一分为二,两端分别与主梁采用高强螺栓联结。每组横梁上设置4个可调螺旋撑杆,与底模相连接,便于底模高程及预拱度的调整。外模系统由底模、侧模、翼模、撑杆部分组成,底模通过可调螺旋撑杆系支撑在底模横梁上,侧模、翼模通过可调螺旋撑杆系支撑在主梁上。外模的设计满足3 2 m及24m简支双线箱梁的施工。
   (4)主支腿。
   共设2套,由墩旁托架、移位台车两大部分组成。墩旁托架由一根水平钢横梁及2节三角架钢斜撑组成的三角框架结构,俗称牛腿。其上支点直接插入墩身预留孔内,下部设置抱箍支撑在墩身上,墩旁托架的左右两部分利用高强精轧螺纹钢对拉与桥墩固结成一个整体,将浇筑混凝土时及移动模架过孔时产生的荷载传递给桥墩。水平钢横梁顶部设有移位台车横移轨道,抱箍与墩身之间加垫4 0 m m厚氯丁橡胶,以保护墩身混凝土不受损坏。移位台车是移动模架整个系统的核心装置,由托盘、纵移滑道及吊挂装置、支撑油缸、纵移油缸、横移油缸、竖向调整油缸等部分组成,液压油缸部分是移动模架顶升、横移打开和纵向过孔的动力装置。吊挂装置设置在移位台车上部,用于悬挂移位台车和墩旁托架沿主梁和导梁的导向轨道向前滑移过孔。
   (5)整体液压内模系统。
   内模系统采用全自动化整体液压模板,模板的拆立模均利用液压油缸收放方式完成,内模板整体自动收缩后从箱梁内移出进入下一孔的钢筋笼内。内模设计满足32m及24m简支双线箱梁的施工,并充分考虑最后一孔箱梁浇筑完毕后内模出腔的要求,最后一孔箱梁施工时,桥台胸墙后做或箱梁顶板预留孔洞,便于内模分块拆出。
   (6)辅助支腿。
   设有前、中、后辅助支腿,前辅助支腿设置在导梁前端并与导梁连接为一个整体,支撑在墩顶作为主支腿吊挂过孔时的临时支撑;中辅助支腿由两组曲臂组成,合拢状态在曲臂横梁和梁顶之间设置油缸,可以将主梁和导梁组成的主框架临时支撑,作为主支腿吊挂过孔时的临时支撑;后辅助支腿由L形腿、滑动横梁、横移油缸和支腿等部分组成,支腿下部设走行轮系,在铺设于桥面的轨道上走行,支腿设置两个油缸,勇于后主支腿和后辅助支腿的力系转换和调整。后辅助支腿有两个作用:第一、吊挂主框架,实现后主支腿自行过孔,吊挂并实现主框架横向开启;第二、吊挂主框架后端并在桥面上行走,实现移动模架的过孔作业。
   (7)电气液压系统和辅助设施。
   下行式移动模架整机共配六套液压系统。主支腿上四套,每套液压系统由液压泵站、垂直支撑油缸、纵移水平油缸、横移水平油缸、支腿提升缸、控制元件及管路组成;后辅助支腿一套,由液压泵站、垂直支撑油缸、横移水平油缸、控制元件及管路组成;另内模系统一套。电器系统采用380V三相四线制交流供电。辅助设施包括爬梯、操作平台、栏杆等。
   3  移动模架的现场安装技术
   (1)主梁、底模横梁、外模系统的拼装。
   在两墩位间平整硬化一块80m×30m移动模架拼装场地,用枕木搭建拼装平台,在拼装平台上将每根主梁的三节钢箱梁用高强螺栓联结,然后进行底模横梁安装,依次将底模、侧模、翼模拼装就位。
   (2)主梁的提升安装。
   在两墩顶各设置一根提升扁担梁,扁担梁由前导梁加固、改造而成,锚固在墩帽上,每根提升扁担梁上设置2台HSG220/160-600型千斤顶,每台千斤顶两侧分别布置两根32mm精轧螺纹钢筋提升吊杆,提升吊杆上下两端分别连接反力架与移动模架主梁,由千斤顶顶升反力架使主梁升起,通过多次顶升千斤顶、锁定提升吊杆、调整反力架位置直至主梁就位。
   (3)主支腿的安装。
   在主梁提升5m左右时,利用一台50T吊车安装四个主支腿,钩挂在主梁下部,然后再整体提升至墩顶,通过横移装置主支腿向内横移至墩身两侧,上支点直接插入墩身预留孔内,下部抱箍支撑在墩身上,在墩身每对主支腿上下支点分别利用高强精轧螺纹钢对拉与桥墩固定。然后主梁横移底模横梁、模板合拢。
   (4)前导梁及平台的安装。
   在主梁前端分节吊装前导梁,然后进行导梁平台的拼装。
   (5)内模系统的拼装。在导梁平台上拼装调试整体液压内模。
   (6)其他设施的安装。将前、中、后辅助支腿及走道板等设施吊装就位。
   4  移动模架的预压
   (1)预压的作用。
   移动模架在安装完成第一次使用前,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,同时检验移动模架的安全性能。
   (2)预压荷载。
   预压荷载=梁体重量+内模重量+2%附加荷载,预压荷载经计算为955T。
   (3)预压及测量。
   荷载采用砂袋、钢筋堆载的等载预压方法,通过先底板,再腹板,最后堆载顶板和翼板的顺序进行,总荷载量控制在32m跨箱梁955T,持荷时间4小时即可,最多不超过4 8小时。自跨中开始向两侧设多排沉降观测点,布设于底板及翼板,并进行编号。预压前,调整好模板,测出所有观测点高程后进行加载。
   (4)卸载及测量。
   加载完毕,支撑变形稳定后,将预压砂袋、钢筋逐级卸载,同时再次测量各观测点高程,以确定各观测点的弹性变形与非弹性变形。通过测量、计算、绘制堆卸载前后的变形曲线,总结出底模的弹性变形值。根据梁的设计拱度和支撑变形确定合理的施工预拱度。
   5  移动模架预拱度的设置
   (1)预拱度数值。移动模架的预拱度应为箱梁设计预拱度与模架弹性变形之代数和。
   (2)移动模架弹性变形。
   根据预压变形测量结果绘制沉降曲线,但必须考虑到箱梁钢筋笼的架立作用对模架弹性变形的影响。另外在第1、2孔箱梁施工中分别在浇筑混凝土前后测定、记录模架变形,以便在下一孔箱梁施工中微调模架预拱度,以消除模拟状态和实际状态不同而带来的预拱度偏差。
   (3)预拱度调整。
   通过底模横梁上的螺旋撑杆系统调整底模高度来实现。
   6  箱梁施工技术
   移动模架现浇铁路客运专线32m简支箱梁施工工艺流程见图1。本文对部分关键工序的技术要点介绍如下。
   (1)桥梁支座安装。
   凿毛支座安装部位的支撑垫石表面,清除预留锚栓孔内的杂物,并用水将支撑垫石表面侵湿。用钢楔块楔入支座四角,找平支座,并将支座调整至设计高程,安装灌浆用钢模板,模板底面设置一层4 m m厚的橡胶防漏条,通过膨胀螺栓固定在支撑垫石顶面。之后灌筑无收缩高强度浆料,灌浆采用重力注浆方式,灌浆过程应从支座中心部位向四周灌筑,直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。
   (2)模板调整和预埋件安装。
   对模板调整校验,安装箱梁通风孔、泄水孔、检查梯、防落架预埋件。
   (3)绑扎钢筋,安装内模。
   钢筋在加工场集中加工,吊运至梁位进行绑扎。施工时先进行底板、腹板钢筋绑扎,再拖进整体液压内模调试完成后,绑扎顶板和翼缘板钢筋。塑料波纹管的安装与钢筋绑扎同时进行。
   (4)混凝土浇筑和养生。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3 0 c m,混凝土从梁腹板两侧对称均匀下料,振捣与下料交替进行。梁体腹板及底板处的混凝土,采用插入式振捣棒振捣。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,先用插入式振捣棒振捣混凝土,再用平板振捣器配合桥面悬空式整平机振捣成形。混凝土浇筑完成后,根据不同的环境温度选择适当的方法进行混凝土养生。
   (5)预应力张拉施工。
   
   梁体强度和弹性模量达到张拉条件后,第一孔梁要先进行孔道摩阻试验,然后再进行正式张拉作业。纵向预应力张拉采用双向张拉,预应力张拉时,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,先张拉腹板预应力束,再张拉底板预应力束。底板预应力束张拉时应先张拉长束,再张拉短束,最后张拉顶板预应力束。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。设计有规定时,按设计规定执行。
   (6)脱模。
   当预应力束张拉完成后,即可使用位移台车上的垂直支撑油缸使移动模架和梁体脱离。
   (7)移动模架过孔前的准备。
   桥面铺设后辅助支腿的走行钢轨,后辅助支腿在桥面支撑,中、前辅助支腿在墩顶支撑,前、后主支腿承重油缸完全回收,解除前、后主支腿的对拉高强精扎螺纹钢筋后横移出桥墩预留孔,利用纵移油缸顶推前、后主支腿前进至下一桥墩就位。
   (8)移动模架过孔。
   解除中、前辅助支腿支撑,后辅助支腿、前、后主支腿的油缸回收使移动模架主梁底部的轨道落放在支撑滑道上,后辅助支腿、前、后主支腿的横移油缸循环伸缩使两侧移动模架向外横向开启约4.5m,同时启动后主支腿上的纵移油缸,循环伸缩使模架前移一跨。模架横移合拢就位后进行调试,重新进行下一循环施工。
   (9)压浆和封端。
   在移动模架过孔施工下一片梁的同时,进行上一片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。
   7  结束语
   冶河特大桥目前已经完成九孔箱梁的现浇施工,从施工情况来看,施工质量、施工进度比较理想,安全工作是施工中控制的难点、重点,每个施工环节必须确保有人管、有标准、有措施、有监督。采用移动模架法制梁避免了大吨位运架梁设备和预制梁场的一次性投入,相对降低了施工成本,是一种比较成熟的施工技术,可供同类桥梁施工借鉴和选用。(收稿日期
文章来自:滑模技术交流网
文章作者:信息部
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