上行式移动模架新技术在高铁上的应用及研究

张艳飞

摘要： 针对常用下行式移动模架造桥机存在的一些问题及使用局限性，本项目使用了对复杂作业条件适应性更强的新型上行式移动模板架桥机，并在施工期间与移动模架制造厂家共同对其结构及使用功能进行了深入研究，并做了改进与创新，提高了施工安全性、质量控制水平及加快施工进度。

Abstract： Aimed at the common problems and limitations of the down type move support system bridge fabrication machine， this project is uses the new ascending type move support system bridge fabrication machine which has the better adaptability for the complex working conditions， studies its structure and function with the manufacturer in the period of construction and carries out the improvement and innovation to improve the construction safety and quality control level and speed up the construction progress.

关键词： 移动模架造桥机；上行式；研究；改进及创新；施工技术

Key words： move support system bridge fabrication machine；ascending type；study；improvement and innovation；construction technique

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0137-04

0 引言

移动模架工法适用于滩涂、峡谷高墩、城市高架桥等地形条件受限时的简支梁或连续梁原位现浇施工。具有施工安全可靠、结构受力明确，机械化程度高，施工周期短，不受桥下地质条件影响及适应各种复杂及不利作业条件等优点，在高速铁路上常用于32m及以下整孔简支箱梁原位现浇施工。

成贵铁路10标有较多双线整孔箱梁采用移动模架进行原位现浇。因设备的运行状态、对作业条件适应情况及施工周期与工程的成败息息相关，故施工前对目前使用较多的各种类型移动模架的特点及运行状况进行了调查及了解，经技术、经济及工期方面进行综合比选，最终采用了新型的RHZ32/900t型上行自行式移动模架进行本项目箱梁现浇。

1 工程概况

RHZ32（24）-900移动模架为进行高速铁路双线整孔箱梁的原位现浇施工而设计制造，采用上行式结构，其结构见图1所示。

其主要特点为：承重结构位于桥面上方，采用双导梁形式；外模系统悬吊于双导梁上，可以横向开启，能够在过孔时避开桥墩并与双导梁共同纵移；双导梁系统利用支腿支撑在桥墩或梁端上，支腿可自行向前倒装；施工时占用桥下净空小，相对于其它类型的移动模架而言更适合低矮桥墩；进行首跨、末跨或跨连续梁施工时不需拆除主梁，使施工更为简便快捷；短距离转场方便，拆除外模系统可直接通过隧道。

2 移动模架的技术创新及改进

我国移动模架施工方法起步较晚，在设计及制造方面不太成熟，导致其在实际应用中存在诸多问题，模架扭曲变形甚至倒塌的安全事故也时有发生，给人员安全、工程质量及工程进度等都带来了极为不好的影响。因此有必要对移动模架展开进一步的研究和技术创新。本项目根据桥梁及移动模架设计情况对移动模架的构造及施工技术均进行了深入研究，对其的改进及技术创新主要包括以下几方面。

①运用有限元软件ANSYS对原厂设计的移动模架进行仿真分析及计算，发现了移动模架多处存在应力集中明显，超过钢结构的设计应力及屈服强度，相应进行了加强及设计修改。

②研究提前过孔技术。因本项目现浇梁孔较多，工期紧。如果能够提前过孔而加快施工周期，无疑可以减少设备投入，降低施工成本。本项目对初张拉部分预应力，能够承受梁砼及移动模架过孔荷载情况下提前过孔的可行性做了研究。对移动模架过孔的各种工况进行分析及验算，最终得出了提前过孔时的预应力初张拉方案，并在施工中成功实施，使每孔制梁工期从23d提前至19d，大幅提高施工进度。

③冬季施工蒸汽技术。因本项目工期紧，梁体移动模架施工需安排冬季进行，本项目对在移动模架上加设保温棚，配备蒸养设备对梁体进行冬季蒸汽养护技术进行了研究及试验，最终形成了整套施工技术，经检测验收，满足设计及规范要求的蒸养条件，使本项目在冬季能够正常进行梁体移动模架施工，确保了施工工期。

3 移动模架的安装

3.1 安装方案

总体拼装方案有多种。本项目根据地形情况采取占用一段路基和0#台、1#墩之间的场地，待主承重结构拼好后，向前纵移一孔，再在0#台与1#墩之间安装吊挂模板，预压后浇注第一孔梁的方案。

主梁由设备的尾部向前逐节安装，让主梁尽早形成框架，以增加稳定性。主梁使用50t汽吊双侧起吊。因上行式模架主梁位置高，安装难度大。现场做好临时拼装支架的制造安装工作，为设备安装工作提供保证。

移动模架每条主梁由五节组成，拼装时需要6个支撑点。除了中、后支腿支承在桥墩台上之外，还要的主梁接头处设4个支撑点，选用万能杆件作临时支架，左右两侧支架联成一个稳定的整体框架，拼装时各个支点标高按图纸标注尺寸控制。

支架要满足强度、刚度、稳定性的要求，验算纵向、横向的稳定性。

3.2 移动模架安装顺序

3.2.1 移动模架的安装顺序

安装临时后支架与墩间临时支架→安装后主支腿、各节主梁及连接系→安装中主支腿→安装主梁、连接系栏杆，主梁中部爬梯、中主支腿爬梯→安装四个泵站及其电气控制系统→拆除中间的临时拼装支架→安装工字钢吊挂走道与5吨电动葫芦→安装挑梁与吊挂外肋，并将吊挂外肋合拢→安装底模及其支撑，预调拱度→安装腹模、翼模、吊杆→装吊挂外肋横向锁定机构→安装其余栏杆、爬梯、通道→同时安装电气、横移液压系统，并驱动调试液压缸→安装前支腿，安装导梁与梁端连接系→安装导梁起吊小车→适时安装端模与内模→过孔前安装后走行机构与爬梯→安装防雨棚。

3.2.2 移动模架安装关键技术

①场地平整。

场地先利用隧道出渣铺垫30cm，表层再铺垫20cm碎石层，最后用细砂填满空隙后压实整平。

②临时支架布置。

采用万能杆件设置4个临时支架，待主梁拼装完成，利用支腿液压系统将主梁稍加顶升，将临时支架移出至下一节段主梁拼装位置后，开始下一节段主梁拼装。

③安装后支腿。

结合现场场地情况，移动模架拼装先安装后支腿，再安装主梁。

后走行机构为轮轨式，首先进行轨道安装，准确放样轨道位置，将轨道固定牢固后开始进行拼装走行机构及支撑机构，后主支腿结构如图2所示。

④安装各节主梁与连接系。

测量确定主梁拼装轴线，临时支架就位，调整支架标高与支腿面在同一平面。然后组装主梁与连接系。安装到中支腿位置时进行安装中支腿，中支腿安装完毕后进行导梁、前支腿安装。

确保挑梁与连接系位置对应，螺栓节点板连接牢固，横梁顶面标高（共8点）误差小于10mm。拼完后校正两根主梁的平行度，定位尺寸合格后，锁定两根主梁。

⑤安装各节挑梁与吊挂外肋、横移机构及锁定机构。

主梁安装完成后进行挑梁安装，挑梁安装完成后，安装吊挂外肋，吊挂外肋安装完毕后在外肋顶端安装横移机构与挑梁或者主梁连接，实现外肋沿挑梁开启和合拢。

横移机构安装完成后在外肋外侧的挑梁上安装横向锁定机构，横向锁定机构共16套。严格按照设计图纸进行组装。

⑥拼装外模系统。

外模系统由底模、腹模、翼模、可调支撑系组成，模板通过可调支撑系支撑在吊挂外肋上。先安装底模再腹模最后安装翼模，模板之间通过8.8级精制螺栓对拉连接成整体，并通过可调支撑系支撑在吊挂外肋上。

⑦拼装内模系统及端模。

在安装腹板钢筋前，在底模面板上划线确定支撑垫块位置。待腹板钢筋安装好后，将支撑垫块装上。

连接模板间螺栓，调整模板平整度，接缝平滑，无突变现象。内模在张开状态下清除模板杂质，调整变形模板，涂刷模板油，模板间隙用δ3泡膜胶填充或粘透明胶带。

端模安装分两次完成，先安装端模的底板和腹板，布设箱梁的顶板钢筋后再安装端模顶板，端模底板下部与墩顶散模连接。腹板分左右各一块安装并与四周相邻模板连接，与侧模、内模和腹板栓接紧固，模板间隙要用δ3泡膜胶填充或粘透明胶带。

⑧电气控制系统安装。

鉴于整机为全金属结构，故对电气系统安全用电具有较高要求。各个电器设备及其接头须安装牢固。凡带电金属不得裸露向外，须配置防护外壳。各类电器须具有防雨、防潮措施。因为电缆的敷设采用明敷方式，所以使用的电缆须是YC型或YWC型重型橡套电缆。电缆的分支点应设置接线得小于5倍电缆外径。照明灯采用36V的低压安全灯。

⑨液压系统安装。

开机前检查油箱内液压油在油标刻度线之上，将所有液压件及附件以及油路快、管路接头等都用煤油清洗干净，然后按图把液压管路接好，各个管路接头连接部位一定要对正拧紧。并严格按操作规程进行调试及检测。

⑩防雨棚架安装。

将防雨棚架各组件按设计安装组拼。

4 整机试压

移动模架首次浇筑梁体砼前进行预压，模拟自重、砼、施工人员、机具荷载对移动模架产生的荷载，以检验结构承载力和稳定性、消除其非弹性变形、观测结构弹性变形及各部件状况。根据预压结果为梁体预拱度的设置提供依据。

采用砂袋堆载预压，首次（24m梁）按最大施工荷载60%、100%、120%预压。施工32m梁时再次预压，按荷载60%、100%、110%预压。荷载从梁跨中逐步均匀、两侧对称向两端加载。

将24m、32m梁沿纵向分为3段，每个断面又分为5个区域详细计算荷载值以最大程度模拟施工荷载加载方式，严格按计算结果进行堆载。见图3。

在主梁按0、L/4、L/2、3L/4、L跨设置5个观测断面。每断面分别在两根主梁上设1个观测点。

24m梁于6组吊挂外肋处设置6个断面观测点，每断面2个观测点，位于吊挂外肋左、右侧底部。32m梁于8组吊挂外肋处设置8个断面观测点，每断面2个观测点，位于吊挂外肋左、右侧底部。

在后、中支设3个观测点观测前后支腿变形情况。

预压采用精密水准仪测量。每级加载持荷时间为2h、2h、12h，每级加载结束后立即观测记录结果，观测频次为每级加载结束后1次/h。全部加载完成后持荷观测12h，且最后两次变形之差小于2mm时认定变形稳定，方可进行卸载。

根据预压记录，结合梁体施工图纸综合分析确定梁底底模预拱度值。

5 移动模架走行

①梁砼达到张拉强度后拆除内模撑杆，张拉，桥面铺设轨道；拆除吊杆，拆除底模、外肋中缝处的对接螺栓。支腿垂直支承油缸回收使模架整体下落约10cm脱模，随后外模系统横移开启。

②拆除中支腿连接系；使中、后支腿垂直支承油缸脱空；驱动后支腿下走行机构使模架前移一跨。

③中、后支腿横向调整、垂直支承油缸支承、锁定；起吊小车将前辅助支腿吊挂前移一孔，并在墩顶就位；操作泵站使横移油缸循环回收，外模系统横向合拢就位。

④各支腿系统竖向标高调整、锁定；外模系统横向调整、锁定；穿吊杆、钢筋绑扎。

6 移动模架过孔施工

对移动模架液压系统、卷扬机、过孔所需钢丝绳、前支腿倾斜度等重点部位进行全面检查，符合过孔要求后方可进行过孔，步骤如下：

步骤一：

①拆除墩顶散模，将第三对牛腿预先安置在下一孔桥墩上，铺设后支腿走行轨道；

②拆除吊杆、底模及侧模纵横向连结螺栓，拆除模架横向对接螺栓；

③辅助支腿锚固到桥墩上，解除后支腿底部油缸支撑，后支腿走行装置落在梁面轨道上；

④解除前支腿底部油缸支撑，前支腿悬挂于主梁下，将主梁前部支撑到辅助支腿上；

⑤模架整体下落约10cm脱模，底模横移开启并临时锁定，底模、侧模向两侧横移至过孔位置。

步骤二：

启动造桥机纵向移动机构，整机前移32.7m（24m梁24.7m）停止，支撑好前、后支腿；解除辅助支腿和桥墩锚固。

步骤三：

①横移关闭底模架，连结左右模架间连结螺栓；

②前后支腿油缸顶升0.1m至工作状态并锁定，完成过孔。

7 结束语

本项目所采用移动模架新技术及改进、创新技术在实际运用中，呈现出安全性好，易于操作，具有较强的实用性等特点，值得在施工时推广及应用。

参考文献：

[1]王峰.铁路整孔箱梁移动模架法施工技术与试验研究[M].成都：西南交通大学出版社，2010，03.

[2]卫申蔚，赖强.桥梁工程施工技术[M].北京：人民交通出版社，2008，08.

[3]高永飞.移动模架在现浇箱梁桥施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技，2015（7）.