移动模架在超宽鱼腹形现浇箱梁施工中的 研究与应用
肖洪波”，熊俊”，谈超'，罗桂军，聂海柱（1.中建五局土木工程有限公司，湖南长沙410004；2.鄂州市吴楚大道工栏建设指挥部，湖北鄂州436000）
[摘要】武四湖大桥是国内首个采用移动模架施工的鱼腹形现浇箱梁，单幅箱梁宽21.5m，混凝土浇筑最大荷载2400t.相较于以往移动模架施工，本套移动模架在设计、拼装、预压、混土浇筑等方面施工难度大.通过采用 ANSYS有限元分析软件进行整体建模，在确保安全的前提下进行结构优化，减小其重荷比.并创新采用中支艇自动平衡控制技术、双折叠分级开合控制技术，研制出了一套适于宽幅、低墩、大荷载的上行式双折叠移动模架：在移中，采用多仓多区复合加载预压技术，精确模拟浇筑工况，取得各构件的变形量，为预损度的设置提供理论依据. 动模架拼装过程中，采用纵移顶推拼装法，在桥跨下方无工作面的情况下，实现快速拼装.在移动模架预压过程在混土淡筑过程中，针对桥票宽度较大、空间效应明显的特点，采用空间线形控制技术和对称叠合浇筑法，实现对空间效应明显的超宽桥梁进行织、横向线形的双向控制，以及避免了混凝土出现裂缝及接合面情台.
【关键司]移动模架；箱梁：优化：拼装：线形：控制：应用
[中国分类号】U445.463 [文献标识码]A [文章编号】1002-8498（2017）02-0102-07
Research and Application for Movable Formwork DuringSuper Wide Fish-bellied Cast-in-situ Box Girder Construction
Xiao Hongbo' Xiong Jun² Tan Chao' Luo Guijun’ Nie Haizhu*(1. CFEB Cinil Enginrering Go. LAd. Changsha Hu'man 410004 Chine;2. CoutructinHeadquarter ef Project Avense Wucha Eshou Hubei436000 Chins)
Abstract: Wusihu Bridge is the first case of domestic applicstion of fish-belled cast-in-situ box girderwith movable formwork. The single width of box girder reaehes 21. 5m. The load maximum of coneretecasting have great diffiulties pared to former movable formworks. Under the premise of ensuring casting is 2 400 tons. Design assembling and preloading of this movable formwork as well as coneretesafety overall modeling with finite element analysis software ANSYS is used to optimize the structure andreduce the load ratio. Also an innovative midle-leg automatic balance control technology and a double-fold hierarchical opening-closing control technology are adopted to create a double-fold uplik movableframework suitable for broad width low pier and heavy load. During asembling without existing operation area under the bridge longitudinal shift pushing method is adopted for rapid operation. Duringpreloading multi-cabin & multi-zone bization preloading technology is adopted for simulation ofcasting conditions and acquisition of deflection providing theoretical basis for settings of camber. Duringconcrete casting on account of broad width and obvious space effect space linear control technology and symmetrical-overlap casting method are adopted for realization of longitudinal & tranaverse two-way linearcontrol to avoid concrete crack and joint mismatch.
Key words;movable formwork ; box girder; optimization; assembly; linear; control; application
0引言
线增长，多车道大断面超宽桥梁越来越多地被采 随着我国交通事业的发展，各地的车流量呈直用.多车道大断面超宽桥梁采用移动模架施工势必会增加移动模架施工荷载和过跨难度，对于移动
模架施工而言是一个新的挑战.以往传统的移动模架在过跨时多采用半幅整体打开方式，这种过跨形式适用于小断面桥梁，但对于超过20m宽的大断降，进面影响移动模架的安全使用.本文以武四湖 面桥梁来说，打开幅度增大，其稳定性将会大幅下大桥移动模架现浇箱梁施工为例，对超宽鱼腹形现浇箱梁采用移动模架施工的多个方面进行论述.
1工程概况
武四湖特大桥为水上现浇连续箱梁桥，全桥总长1171m，宽48m，分左、右2幅，按双向8车道设计，桥梁跨度为40m，单跨桥梁自重约2400t.桥梁2.5m，梁底曲线半径2989.1cm，如图1所示. 上部结构为单箱五室鱼腹形现浇连续箱梁，梁高
图1武四湖大桥总体布置及断面
Fig. 1 General layout and section of the Wusihu bridge
2移动模架设计
2.1移动模架整体设计
移动模架根据结构形式分为上行式移动模架和下行式移动模架2种类型，移动模架主梁位于混 凝土梁上方的称为上行式移动模架，反之则称为下行式移动模架.本桥墩柱低，最低墩仅为3.5m，不满足下行式移动模架7m净空的需求，因此本桥选择了上行式移动模架.
挂梁、前支腿、中支腿、中小车、后滑梁、门式起重机 本套移动模架系统主要由主梁、鼻梁、上横梁、等组成，并配有相应的液压电气系统，如图2所示.
图2移动模架整体模型
Fig.2The whole model of the movable formwork
2.2移动模架安全稳定性分析及结构优化
对上行式移动模架在设计与制造阶段的安全影响因素进行分析，主要包括：①浇筑48m工况下主要构件的强度和刚度：②浇筑40m工况下主要构
万方数据
件的强度和刚度；③浇筑32m工况下主要构件强度和刚度：④浇筑48m工况下中支腿的整体稳定性；5纵移过跨开合模状态时的整体稳定性：纵移过 跨时前支腿的安全稳定性：制造过程中焊缝质量控制：模架制造过程中原材料的材质性能：拼装过程中螺栓及销轴连接质量控制等.根据本套析可得在设计阶段的主要安全影响因素为①、 上行式双折叠挂梁移动模架系统的设计特点，经分④.③.
采用ANSYS进行整体建模，采用MIDAS进行局部辅助计算，根据计算结果不断进行结构优化，减小其用钢量，最终确定本套上行式移动模架的重 荷比为0.375（900/2400）：主梁挠跨比为1/400；上横梁挠跨比为1/1200.
2.2.1浇筑48m工况下主要构件的强度和刚度计算
模型包含荷载：结构自重、混凝土荷载、风荷载、门式起重机荷载、布料机荷载、施工荷载；模型约束包括：前支题、中支腿、尾部主顶竖向约束，计算模型如图3所示.
图348m箱梁浇筑工况模拟分析Fig.3 Simulation analysis of pouring 48m condition of box beam
主要部件计算结果如表1所示.
表1主要部件计算结果
Table 1 Calculation results of main parts应力/MPa219.9122.4190.1181.5188.5 部件 主梁鼻梁上横梁挂梁 中支题变形/mm-68.3-1.9-100.5-95.7-10.8
本工程主梁、鼻梁、上横梁、挂梁、中支腿等主要构件材质均采用Q345B，其容许应力为233MPa，均满足要求，且各部件的应力均在合理范围内.主 梁的变形为68.3mm<40000/400=100mm，主梁变形在合理范围内. 2.2.2浇筑48m工况下中支腿的整体稳定性计算 择：承台或墩柱上方.中支腿如果安装在墩顶，需 上行式移动模架中支腿设计支撑位置有2个选要在墩顶实心段箱梁位置设预留孔并增加锚固系统，会对混凝土箱梁的受力结构造成破坏.由于本工程墩柱较矮且承台结构稳定，对比分析后决定将 中支腿支撑在承台上，通过设置丝杆、顶撑等约束装置与墩身进行连接，增加中支腿的整体稳定性. 本工程移动模架施工总荷载约33000kN，通过受力计算单侧中支点位置受力约10000kN，采用单 顶支撑对主梁及支撑结构的要求较高，且千吨级的千斤顶安全储备不高，危险性较大，因此中支点支撑采用双顶设计. 点前后牛腿（分别为靠近鼻梁侧牛腿和靠近主梁 根据移动模架主梁上部结构分析结果，中支侧牛腿）支撑点反力严重不均匀，首跨40m8m浇筑工况前后牛腿反力分别为2600kN和6600kN.ANSYS计算得到的结构最大变形为8.3mm（MIDAS为8.2mm），位于支腿顶部平衡梁 的跨中附近位置. 图4移动模架挂梁双折叠示意Fig.4 Schematic of double folding of movableformwork hanging beam 表2主要部件计算结果 Table 2 Calculation results of main parts 部件主梁鼻梁上横梁挂梁变形/mm-23.4-255.8-63.9-72.2 应力/MP63.3198.7177.5117.6 为适应桥梁纵坡和横坡，确保在施工过程中移动模架主顶始终保持轴向受力，主千斤顶采用球铰接头的设计.同时为了避免移动模架在浇筑过程 中因千斤顶油压管破裂泄油发生失稳情况，移动模架在顶升完毕后，千斤顶采取机械自锁的装置予以防范. 本工程主梁、鼻梁、上横梁、挂梁等主要构件材质均采用Q345B，其容许应力为233MPa，满足要求，且各部件的应力均在合理范围内.主梁的变形为23.4mm0.95，很好地实现了预压精确模拟实际工况的效果.
预压时，为保证移动模架在混凝土实际浇筑过程中的安全性，一般应选择其在不同浇筑顺序中受力和变形的最不利情况进行预压加载.本次预压循尽量模拟实际浇筑过程的原则，制定了先在悬臂 结合拟定的混凝土浇筑顺序以及现场实际情况，遵段两侧对称加载、后加载剩余位置的总体加载顺序.
预压采用3级加载方式：0→60%→100%→115%，每级加载持荷时间应分别≥4，8，24h.卸载按 与加载相反的顺序进行，115%→100%一60%→0.
按照数字化模拟中制定的“三仓六区复合加载法”进行加载，首先堆载全部的砂袋荷载（60%），再
图5移动模架拼装步骤示意
Fig. 5 Steps of movable formwork assembly
图6移动模架砂袋维载顺序模拟Fig.6 Sand loading sequential simulation of movable formwork
按照“B区→A区”的顺序进行注水加载.
4.3全过程动态监控
4.3.1变形监测
4.3.2应力监测
万方数据
图7移动模架砂袋堆载数量各区域模拟Fig. 7 Sand loading quantity of each regional simulation of movable formwork
图8移动模架分仓蓄水模拟Fig.8Warehouse storage simulationof movable formwork
布置，适时进行安全监控和安全预警，并对移动模 在预压过程中全方位地对关键部位进行测点架应力和变形进行监控量测.
的位置（见图9），并尽可能地分布均匀，能够反映模 变形测点选在最能反映变形特征且便于观测架预压期间的挠度变化规律.本套移动模架结合其设计特点，在主梁首跨40m段8分点截面、8m伸臂段端部截面及导梁的跨中截面均布置变形测点.
图9主梁变形监测布置Fig.9Deformation monitoring arrangement qe o
挂梁纵向选择首跨40m段的4分点截面（或附近）、8m伸臂段的端部截面（或附近）位置处的挂梁布置变形测点（见图10）.
应力监测点主要布置在移动模架重要受力部位以及安全薄弱环节，包括主梁、挂梁、吊杆、支腿等.
Fig. 10 Deformation monitoring arrangement 图10挂梁变形监测布置of hanging beam
5移动模架混凝土浇筑
由于本套移动模架宽度较大，因此混凝土在浇筑过程中对偏载比较敏感，并且由于上横梁横桥向移动模架空间效应明显的特点，严格进行对称浇 变形幅度较大，导致横向预拱度设置难度大.基于筑，控制移动模架左右两侧混凝土浇筑方量，确保施工过程中移动模架受力平衡：增设横向测点布置，在每个横截面位置均布置6个标高测点，进行横 桥向标高控制.同时提出三级标高动态调整措施：主梁千斤顶整体顶升一上横梁螺旋千斤顶局部调整一浇筑过程中吊杆预紧微调，通过上述3部分的调整可以快速调整模架各断面达到预设标高.
形比常规满堂支架体系要大，经预压观测，其跨中 由于移动模架无底部硬性支撑，因此其弹性变最大弹性变形达到了12cm，在浇筑过程中易出现结构性裂缝.并且本套移动模架在墩顶处存在钢模板和固定木模板两种结构体系以及新旧混凝土结 合面，由于变形不协调，极易出现错台问题.针对上述问题，提出了对称叠合浇筑法，遵循弹性体系优先、非弹性体系后浇筑的原则，通过分区、分层、分段施工，最后浇筑端横梁和中横梁，使得整个连续梁结构最后才形成整体，有效地避免了模板持续 变形产生的裂缝；通过对钢模板和木模板分别设置预拱度进行不同结构体系的变形协调，有效减小了错台；通过对梁端后错固点主动设置预紧力，并且利用中小车进行临时支撑主梁，有效地减小了新旧 混凝土处的错台.
5.1空间线形控制技术
为使移动模架施工过程中主梁标高更加准确，6个标高测点，进行横桥向标高控制.测点布置在 以挂梁位置为控制截面，在每个横截面位置均布置箱梁腹板及翼缘板位置处，横向标高测点布置如图11所示.
横向预拱度调整工序如下.
横向标高基本达到立模标高. 1）工序1调整主梁6个主千斤顶，使截面的
2）工序2调整螺旋千斤顶，进一步调整横向线形，同时达到设计横坡.
