《大跨度桥梁移动模架现浇堆载预压技术》

张柱勋

摘要：为了验证移动模架的设计,制造和安装质量，需要在现场做空载试验和堆载试验，以确保设备在以后的使用过程中正常工作和使用安全。为了初步掌握移动模架现浇渡槽施工过程中以及施工完成后的挠度和刚度，对移动模架进行预拱度设置，保证浇筑完成后桥梁的结构体型，在桥梁施工前的起始跨须进行堆载模拟试验。

关键词：大跨度桥梁  移动模架现浇  堆载预压  预拱度设置技术

1、前言

南水北调双洎河渡槽采用移动模架进行现浇施工，渡槽跨度为30m，单跨渡槽自重2500T，共40跨。移动模架为河南新大方设备租赁有限公司生产的DZ30/2500矩形槽移动模架移动模架造桥机。为了验证DZ30/2500矩形槽移动模架的设计和制造质量，以确保设备在以后的使用过程中正常工作和使用安全，并初步掌握现浇渡槽施工过程中以及施工完成后造桥机的挠度和刚度，为渡槽浇筑预拱度的设置提供依据。堆载试验采用砂袋模拟渡槽混凝土荷载进行。试验程序与步骤流程如下：

试验准备→移动模架造桥机安装就位→模架全面检查→观测点标记布设→分级加载→观测读数、记录→加载至设计荷载后静置→观测、全面检查→卸载→观测结构整理、分析→模架投入使用

2、移动模架简介

双洎河渡槽DZ30/2500型移动模架主要由外梁系统、外模系统、内梁系统、内模系统、电控系统、液压系统、附属结构等组成。施工跨度为30m，整机总重为1660T，整机尺寸为63.21m×25m×15.39m（长×宽×高）。移动模架的行走过孔和模板的开合均为液压式自动化操作，具有结构受力明确，适用能力强，功能完备，机械自动化程度高等优点。

3、空载试验

移动模架安装完成后，须对移动模架进行空载试验，检查移动模架的机械运行情况是否满足要求，否则及时进行调整和改进。空载试验是移动模架正式投入运行前检验移动模架机械运行性能的一个重要环节。空载试验前检查各部件安装是否正确，可靠。安全措施应齐全可靠。根据双洎河渡槽移动结构特点，空载试验具体检查动作项目如下：

3.1、拉线测量两根箱梁轨底相对高差；操作外梁主支腿油缸，使外梁携带外模基本同步顶升350mm。停15分钟；再拉线测量中主梁的相对下沉量。然后分三次基本同步下落。

3.2、外肋携带外模开启、闭合，确认外肋转铰同轴不卡滞。

3.3、在以上动作中，要同步检查电、液、机部分是否正常。记录油压表的读数。

3.4、检查模架的平稳性、侧向稳定性，检查底模及与侧模的开合对接可靠，模板接合处间隙是否符合要求。

3.5、上述试验完成后，对设备进行检查，要求机构或构件没有损坏，连接处没有出现松动或损坏。

4、堆载试验

4.1、荷载重量确定

为总结模架在制梁工况下的变形量，加载重量需接近模架在制梁工况时的实际荷载。30m现浇矩形渡槽共987.21 m3，不包括二期施工混凝土重量，渡槽总重量约为2468.025t；预应力钢绞线为后穿，横向与纵向预应力孔道砼重量为39.85t；浇筑混凝土时施工人员40人、震捣棒20台共3t，另外梁两端各2.75m长荷载直接由墩顶散模传至墩台上，梁端重量为476.46t，模架承重为：2468.03＋3-476.46-39.85＝1954.72(t)

根据TB10303-2009(铁路桥涵工程施工安全技术规程)中规定，首次拼装的移动模架需要采用不小于1.2倍的施工总荷载进行预压，因此预压总荷载为2345.66t。

4.2、荷载布置

堆载试验采用沙袋装沙，模拟渡槽混凝土浇筑过程进行加压。堆载过程中人工配合反铲装袋，采用吊车配合吊装，人工码放；在堆载前，根据渡槽混凝土结构，对渡槽每个部位混凝土的重量进行详细的计算，确定每个部位沙的堆放重量，并在过程中严格控制，确保堆放情况完全与渡槽浇筑时混凝土的分布情况一致，进而为移动的预拱度值的调整提供正确的依据。

纵槽向按照下图进行做堆载试验。

横槽向按照下图进行做堆载试验

因Ⅰ-Ⅰ剖面部位属于槽墩受力部位因此堆载试验时可以不予考虑。Ⅱ-Ⅱ及Ⅲ-Ⅲ剖面按照下图受力情况进行堆载试验。

4.3、试验步骤

4.3.1调整四个支腿液压缸的行程，使主框架的四角处于同一标高位置，再调整底模撑杆的高低，使外模处于线路纵坡为零时的浇注状态位置。垂直油缸机械锁仅留2mm间隙，同时锁定一切安全装置。

4.3.2先在底模上铺一层沙（保护底模板不被损坏），然后用沙袋装沙进行预压，采用吊车配合人工吊装。在堆载过程中按照施工过程中混凝土浇筑顺序（由跨中至两端，先中间、后两侧的顺序）进行沙袋的堆码。

4.3.3在堆载试验开始前，移动模架就位后，在两侧主梁上沿纵向布置五个测点，位置分别为0L、1/4L、1/2L、3/4L、L；在两侧模板上沿纵向布置五个测点，位置分别为0L、1/4L、1/2L、3/4L、L，可布置在外模顶口。

4.3.4加载时采用分级加载方式：0→40%（静停1小时）→80%（静停1小时）→100%（静停1天）→120%（静停2小时），卸载时采用分级卸载方式：120%→100%（静停1小时）→80%（静停1小时）→40%（静停1小时）→0。分级加载及卸载时精确计量，严格按预先制定的方案和程序进行，在堆载试验每个时段对各个观测点实测数据进行记录，观测数据可为观测点实测高程值，也可为其相对与某基点的高度变化值。

4.3.5逐级加载重量为：782t（40%）→1564t（80%）→1955t（100%）→2346t（120%）

4.3.6槽体中间部位每米堆载重量为94.85t；两端渐变段部位每米堆载重量为98.85t。

5、数据分析处理

5.1、非弹性变形值分析

从《沉降值计算表》中可见，卸载后与预压前相比较，非弹性变形值为0～8mm。其中，较大值7mm、8mm发生在底模板左侧或右侧的L/4～L/2之间；最小值0，发生在浇筑跨主梁的前支点—3号支腿附近。其大小变化的趋势与理论相吻合。

5.2、弹性变形值分析

弹性变形值=加载100%稳压24小时荷载值沉降值－卸载后非弹性变形值,为了更直观的反应各部位变化之间的影响，准确的分析各值之间的联系，取1/2L断面作为分析。依据《沉降值计算表》中的数据，各主要部位最大沉降如下：

左梁L/2处  （-38）－（-3）=（-35）

右梁L/2处  （-36）－（-3）=（-33）

左模L/2处  （-64）－（-7）=（-54）

右模L/2处  （-63）－（-5）=（-58）

底模中间处  （-64）－（-1）=（-63）

联系梁中间处  （-38）－（-5）=（-33）

5.2.1、主梁的弹性变形值分析

从上可知，主梁的弹性变形值35mm、33mm，考虑测量时还有几个毫米的回弹量，因此主梁的弹性变形值符合设计的32mm的标准值，在堆载预压允许的50mm范围内。

5.2.2、联系梁的弹性变形值分析

联系梁的最大弹性变形量为33mm，且从沉降表中看，各部位的沉降值均和主梁同步，故联系梁的弹性变形值很小，为1~2mm。

5.2.3、底模板的弹性变形值分析

底模板左、中、右侧的最大沉降值分别为54mm、63mm和58mm，其中包含了底模以上的沉降值（外肋、主梁等沉降），约在33mm~35mm范围，按33mm考虑，则底模板两侧的最大弹性变形值约为25mm，中间最大变形值为30mm。

5.3、误差分析

本次预压试验，以下几个因素可能会给测量结果带来误差：

5.3.1、预压加载时，未能完全模拟施工过程中混凝土的载荷。

5.3.2、底肋梁的中间对拉精轧螺纹钢没有用张拉千斤顶张拉，造成底肋之间开缝，会增大底肋的挠度。

5.3.3、竖向吊杆的松紧程度可能不一致。

5.3.4、支腿下面的支垫物的压缩值无法测量，不能计入。

5.3.5、测量的误差。

6、预拱度值调整

移动模架预拱度值的调整是准确控制渡槽结构体型和保证渡槽受力情况的关键工作之一，对其的调整一定要根据模架的结构性能和试验数据进行详细的分析，确保分析数据的科学性和准确性，依据第5项的分析，综合考虑各部位沉降的影响，移动模架预拱度值=渡槽设计下底面高程+模板的预拱度值+主梁弹性变形沉降量+综合变形沉降量。

7、堆载预压结论

经过堆载试验验证，移动模架的弹性变形值在设计允许的范围内，与理论值比较接近；经过堆载预压基本消除了模架的非弹性变形，验证了移动模架外模的强度，检验了设计与制造质量，证明移动模架外模系统安全可靠，DZ30/2500矩形槽移动模架可投入施工使用。

参考文献：

TB10303-2009   铁路桥涵工程施工安全技术规程