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【摘 要】 移动模架法具有跨越能力强、适用范围广、自动化程度高等特点，同时综合效益高，对交通的影响较小。基于此，文章结合实际的例子，对现浇箱梁预应力钢结构移动模架施工技术进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】 现浇箱梁；预应力钢结构；移动模架施工技术
1.工程概况
桥址位于剥蚀的中低山地貌区，桥位两次跨越排调河，该河河谷较深，沟谷开阔，沟谷呈“U”型。地形起伏剧烈，坡面陡峻，坡面正面坡度在30°～75°之间，地面高程在380～550m之间，相对高差达到170m左右。桥梁结构形式为2×30m（现浇箱梁）+85m+160m+85m（连续刚构）+5×31m（现浇箱梁）+85m+160m+85m（连续刚构）+3×30m（预制安装结构续T梁）。
由于受到地形影响无预制场地，上部设计为现浇箱梁。梁高1.7m，梁顶面宽13.0m，翼缘板宽2.0m，其截面形式为单箱双室。底板、腹板从跨中向支座方向分段逐步增厚，其中底板厚度从22cm增至62cm，腹板厚度从40cm增至60cm，顶板不变。引桥桥墩采用直径1.6m至2.2m的双柱式墩，其最大墩高34m。分隔墩为板式墩，其最大墩高为60m，现场施工条件十分恶劣。由于地形、地质原因可供大行机械行驶的便道无法修筑到墩位施工现场。
2.移动模架构造及功能
移动模架系统主要包括主梁、鼻梁、吊架、横梁、模板系统、支撑托架、推进平车以及液压系统。各组成部分结构功能简介如下：
2.1主梁。主梁为一对钢箱梁：其宽为1.8m，高为3.5m，长度约为63m，分为六节，每节8.34～11m不等，节间用高强螺栓连接。模板系统、横梁及现浇混凝土箱梁的自重通过主梁传递给支撑托架。主梁侧腹板下安装有推进轨道，用于在工作小车的滑板支持下，纵向推进主梁。在主梁上的主千斤顶支撑部位，其腹板内侧结构须用斜支撑加强。在主梁底部偏中线位置上装设有推进滑轨。
鼻梁为空间桁架结构，通过销轴连接在主梁的前后两端，长26.74m，分为两节，节间同样用销轴连接。在支架向下一孔移动时鼻梁起到引导和临时承重的作用。鼻梁由槽钢、角钢等材料拼焊而成，在鼻梁的内侧下弦杆底部设有滑轨。
前、后鼻梁均由两种截面组成，鼻梁的外轮廓尺寸与主梁相同。
2.2吊架。吊架由一榀钢箱梁、两组吊杆及两台竖向油压缸组成。目的是在完成每一联的第一跨及以后各跨时，通过吊架将模架系统与前跨已完成混凝土箱梁紧固在一起，防止前后两跨梁接缝处出现错台。
2.3横梁。横梁为由钢板焊接而成的H形梁。每隔5～6m设置1榀，共11榀。为便于模架系统开模推进，每榀横梁按左右两段设计，同时为调整预拱度，在每根横梁上设置螺旋机械顶支撑。
2.4模板系统。模板系统主要指外模。外模系统由底板、腹板、顶板组成。底板通过螺旋机械顶将荷载传递给横梁，腹板、顶板通过支撑悬杆将荷载传递给主梁。
2.5支撑托架与推进小车。支撑托架共有三对，每对对称地安装在桥墩两侧。通过支撑托架，主梁上的荷载传递至桥墩上。
2.6液压系统。液压系统主要包括：主顶液压系统、推进平车液压系统、吊架液压系统、模板调整液压系统和张拉液压系统。
3.模架结构应力及变形计算
移动模架的计算采用通用有限元软件进行计算，主梁及下撑杆采用梁单元进行模拟，对于桁片绞接采用约束同位置节点位移的形式来实现力的传递。预应力拉索用仅受拉杆单元进行模拟，结构自重由软件自动计算。具体计算过程如下：
3.1荷载计算
由于箱梁的底板及腹板的厚度有变化（箱梁跨中部分较薄、支座附近较厚），为使计算更符合实际情况，在计算箱梁自重荷载时也分别考虑，根据设计图按照3个断面计算，见图2—图4。
按以上3个断面进行荷载计算，将荷载施加于贝雷片顶部的工字钢横向分配梁。并按照《公路桥涵施工技术规范》之规定，在模板支架计算中，人员机械荷载取1.5kN/m2，振捣荷载取2kN/m2，模板自重荷载暂取1.5kN/m2。贝雷片顶部工字钢承受的上部荷载如图5。
3.2模架计算模型的建立
把贝雷桁架、支撑架、横向分配梁、竖杆及联系简化为梁单元，预应力钢绞线简化为杆单元，将31m跨麟移动支架隨架及倒三角等部分建立整体模型，牛腿及支承体系暂不考虑，待分析出各支点的反力后再对牛腿、墩柱自身进行验算。
整个模架计算采用通用有限元软件进行计算，其中贝雷桁架弦杆及腹杆采用空间梁单元进行模拟。桁架各种材料参数取值：
（1）桁架部分的钢材材料参数：
桁架及竖杆的弹性模量EP=2.10×105MPa。
桁架及竖杆的泊松比=0.3，密度为7.85t/m3
（2）张拉预应力的材料参数：
钢绞线标准强度：=1860MPa，弹性模量EP=1.95×105MPa
钢绞线预应力4根钢绞线每根130kN计，采用施加初应变的方式计放预应力：初应变=N/EA=4.762×10-3
（3）各单元截面见图6。
4.预应力钢结构设计理论在移动模架中的应用
将预应力原理应用于现浇箱梁移动模架设计及施工中，有效的利用了不同钢材不同强度的有效利用，增大了模架的承载能力，增加了模架各构件的安全储备；在承载力相同的状况下节约了材料用量。
为了对预应力钢结构移动模架与同样结构形式的非预应力钢结构移动模架进行对比，现将两者在同一工况（工况二）下的贝雷梁上下弦杆SX方向的应力及竖向变形进行分析对比。
通过以上对比可以看到对移动模架施加预应力后，其对结构的受力与性能达到了较大的优化。其中，压应力减小19.5%，拉应力减小52.3%；竖向变形减小74.1%。从对比结果可以得出施加预应力后移动模架应力与变形均大大优于未施加预应力的移动模架。 4.1组件通用化与小型化
大量运用标准化的制式构件，减少大量的一次性钢结构专用件的加工量，有效利用企业现有设备，节约成本；模架主要由贝雷片及支撑片组成，两项构件重量占到模架总重量的约60%，而贝雷片及支撑片又是路桥施工企业的常备物资，可购买可租赁。其余需加工的专用钢构件数量少，可有效节约工程成本。
结合山区运输不便条件，对构件进行了优化设计，使每一个构件都能在人力运输的情况下运达拼装地点，特殊情况下可用简易的吊装设备及工具就可完成拼装，极大的扩大了现浇箱梁移动模架的应用范围。
4.2预应力钢结构移动模架施工
（1）浇筑混凝土：1）混凝土浇筑前应对模架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。2）为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长，混凝土中应掺入缓凝剂。浇筑过程用插入式振捣器振捣，但需注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管。3）按规范分层连续灌筑。混凝土每层灌筑厚度不宜大于30cm，腹板最多不大于50cm，混凝土坡度不大于1∶3。4）浇筑顺序：第一跨箱梁由箱梁一端浇筑至另一端即可，并按照先底板再腹板最后顶板的顺序浇筑，浇筑第二跨时，为防止模架变形对接缝的影响，浇筑顺序则调整为先远端后接缝端。
（2）卸架：箱梁模架的卸架采用砂筒放砂卸架，当箱梁混凝土浇筑完成，混凝土养生达到设计强度值后，张拉箱梁预应力钢束并封锚注浆，移动模架然后才能卸架。由于移动模架有多个砂筒支撑，砂筒漏砂不得一次到位，需按顺序分4次进行，通过漏砂量来控制卸架砂筒的行程，以防模架受力不均扭曲变形，砂筒漏砂后模架支撑在移跨用的平滚上。
（3）纵移。模架转跨推进行走系统由行走车（平滚或摇滚）与牵引装置（链条葫芦或慢速卷扬机）两部分组成。行走车固定在牛腿和内撑体系（或墩柱系梁）顶部，其滚轮支承纵桁梁，使纵桁梁可纵向行走。平台行走前先将墩柱两侧桁梁间的横向联系桁片（亦称“转动桁片”）水平转动收折贴于贝雷桁架侧面或拆下，此时模架纵向贝雷桁架各组分开，再将各组纵桁梁的倒三角预应力系统向上收起或拆下，形成各独立桁架组，贝雷桁架在卷扬机的牵引下即可向前移跨。桁架组在牵引时应设置牵引钢丝绳与制动钢丝绳，用两台卷扬机一拉一放的方式进行，特别是在下坡时必须设置制动钢丝绳，以防模架移跨失控。
参考文献：
[1]张碧，苏昭，周永胜，郝付军.客运专线简支箱梁移动模架施工技术研究[J].广东建材，2013，12：47-49.
[2]刘宏刚，侯嵩.移动模架制梁技术在我国桥梁施工中的应用历程[J].高速铁路技术，2013，06：50-56.
[3]胡慧琳.移动模架的结构分析与优化[D].杭州电子科技大学，2014.
【关键词】 现浇箱梁；预应力钢结构；移动模架施工技术
1.工程概况
桥址位于剥蚀的中低山地貌区，桥位两次跨越排调河，该河河谷较深，沟谷开阔，沟谷呈“U”型。地形起伏剧烈，坡面陡峻，坡面正面坡度在30°～75°之间，地面高程在380～550m之间，相对高差达到170m左右。桥梁结构形式为2×30m（现浇箱梁）+85m+160m+85m（连续刚构）+5×31m（现浇箱梁）+85m+160m+85m（连续刚构）+3×30m（预制安装结构续T梁）。
由于受到地形影响无预制场地，上部设计为现浇箱梁。梁高1.7m，梁顶面宽13.0m，翼缘板宽2.0m，其截面形式为单箱双室。底板、腹板从跨中向支座方向分段逐步增厚，其中底板厚度从22cm增至62cm，腹板厚度从40cm增至60cm，顶板不变。引桥桥墩采用直径1.6m至2.2m的双柱式墩，其最大墩高34m。分隔墩为板式墩，其最大墩高为60m，现场施工条件十分恶劣。由于地形、地质原因可供大行机械行驶的便道无法修筑到墩位施工现场。
2.移动模架构造及功能
移动模架系统主要包括主梁、鼻梁、吊架、横梁、模板系统、支撑托架、推进平车以及液压系统。各组成部分结构功能简介如下：
2.1主梁。主梁为一对钢箱梁：其宽为1.8m，高为3.5m，长度约为63m，分为六节，每节8.34～11m不等，节间用高强螺栓连接。模板系统、横梁及现浇混凝土箱梁的自重通过主梁传递给支撑托架。主梁侧腹板下安装有推进轨道，用于在工作小车的滑板支持下，纵向推进主梁。在主梁上的主千斤顶支撑部位，其腹板内侧结构须用斜支撑加强。在主梁底部偏中线位置上装设有推进滑轨。
鼻梁为空间桁架结构，通过销轴连接在主梁的前后两端，长26.74m，分为两节，节间同样用销轴连接。在支架向下一孔移动时鼻梁起到引导和临时承重的作用。鼻梁由槽钢、角钢等材料拼焊而成，在鼻梁的内侧下弦杆底部设有滑轨。
前、后鼻梁均由两种截面组成，鼻梁的外轮廓尺寸与主梁相同。
2.2吊架。吊架由一榀钢箱梁、两组吊杆及两台竖向油压缸组成。目的是在完成每一联的第一跨及以后各跨时，通过吊架将模架系统与前跨已完成混凝土箱梁紧固在一起，防止前后两跨梁接缝处出现错台。
2.3横梁。横梁为由钢板焊接而成的H形梁。每隔5～6m设置1榀，共11榀。为便于模架系统开模推进，每榀横梁按左右两段设计，同时为调整预拱度，在每根横梁上设置螺旋机械顶支撑。
2.4模板系统。模板系统主要指外模。外模系统由底板、腹板、顶板组成。底板通过螺旋机械顶将荷载传递给横梁，腹板、顶板通过支撑悬杆将荷载传递给主梁。
2.5支撑托架与推进小车。支撑托架共有三对，每对对称地安装在桥墩两侧。通过支撑托架，主梁上的荷载传递至桥墩上。
2.6液压系统。液压系统主要包括：主顶液压系统、推进平车液压系统、吊架液压系统、模板调整液压系统和张拉液压系统。
3.模架结构应力及变形计算
移动模架的计算采用通用有限元软件进行计算，主梁及下撑杆采用梁单元进行模拟，对于桁片绞接采用约束同位置节点位移的形式来实现力的传递。预应力拉索用仅受拉杆单元进行模拟，结构自重由软件自动计算。具体计算过程如下：
3.1荷载计算
由于箱梁的底板及腹板的厚度有变化（箱梁跨中部分较薄、支座附近较厚），为使计算更符合实际情况，在计算箱梁自重荷载时也分别考虑，根据设计图按照3个断面计算，见图2—图4。
按以上3个断面进行荷载计算，将荷载施加于贝雷片顶部的工字钢横向分配梁。并按照《公路桥涵施工技术规范》之规定，在模板支架计算中，人员机械荷载取1.5kN/m2，振捣荷载取2kN/m2，模板自重荷载暂取1.5kN/m2。贝雷片顶部工字钢承受的上部荷载如图5。
3.2模架计算模型的建立
把贝雷桁架、支撑架、横向分配梁、竖杆及联系简化为梁单元，预应力钢绞线简化为杆单元，将31m跨麟移动支架隨架及倒三角等部分建立整体模型，牛腿及支承体系暂不考虑，待分析出各支点的反力后再对牛腿、墩柱自身进行验算。
整个模架计算采用通用有限元软件进行计算，其中贝雷桁架弦杆及腹杆采用空间梁单元进行模拟。桁架各种材料参数取值：
（1）桁架部分的钢材材料参数：
桁架及竖杆的弹性模量EP=2.10×105MPa。
桁架及竖杆的泊松比=0.3，密度为7.85t/m3
（2）张拉预应力的材料参数：
钢绞线标准强度：=1860MPa，弹性模量EP=1.95×105MPa
钢绞线预应力4根钢绞线每根130kN计，采用施加初应变的方式计放预应力：初应变=N/EA=4.762×10-3
（3）各单元截面见图6。
4.预应力钢结构设计理论在移动模架中的应用
将预应力原理应用于现浇箱梁移动模架设计及施工中，有效的利用了不同钢材不同强度的有效利用，增大了模架的承载能力，增加了模架各构件的安全储备；在承载力相同的状况下节约了材料用量。
为了对预应力钢结构移动模架与同样结构形式的非预应力钢结构移动模架进行对比，现将两者在同一工况（工况二）下的贝雷梁上下弦杆SX方向的应力及竖向变形进行分析对比。
通过以上对比可以看到对移动模架施加预应力后，其对结构的受力与性能达到了较大的优化。其中，压应力减小19.5%，拉应力减小52.3%；竖向变形减小74.1%。从对比结果可以得出施加预应力后移动模架应力与变形均大大优于未施加预应力的移动模架。 4.1组件通用化与小型化
大量运用标准化的制式构件，减少大量的一次性钢结构专用件的加工量，有效利用企业现有设备，节约成本；模架主要由贝雷片及支撑片组成，两项构件重量占到模架总重量的约60%，而贝雷片及支撑片又是路桥施工企业的常备物资，可购买可租赁。其余需加工的专用钢构件数量少，可有效节约工程成本。
结合山区运输不便条件，对构件进行了优化设计，使每一个构件都能在人力运输的情况下运达拼装地点，特殊情况下可用简易的吊装设备及工具就可完成拼装，极大的扩大了现浇箱梁移动模架的应用范围。
4.2预应力钢结构移动模架施工
（1）浇筑混凝土：1）混凝土浇筑前应对模架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。2）为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长，混凝土中应掺入缓凝剂。浇筑过程用插入式振捣器振捣，但需注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管。3）按规范分层连续灌筑。混凝土每层灌筑厚度不宜大于30cm，腹板最多不大于50cm，混凝土坡度不大于1∶3。4）浇筑顺序：第一跨箱梁由箱梁一端浇筑至另一端即可，并按照先底板再腹板最后顶板的顺序浇筑，浇筑第二跨时，为防止模架变形对接缝的影响，浇筑顺序则调整为先远端后接缝端。
（2）卸架：箱梁模架的卸架采用砂筒放砂卸架，当箱梁混凝土浇筑完成，混凝土养生达到设计强度值后，张拉箱梁预应力钢束并封锚注浆，移动模架然后才能卸架。由于移动模架有多个砂筒支撑，砂筒漏砂不得一次到位，需按顺序分4次进行，通过漏砂量来控制卸架砂筒的行程，以防模架受力不均扭曲变形，砂筒漏砂后模架支撑在移跨用的平滚上。
（3）纵移。模架转跨推进行走系统由行走车（平滚或摇滚）与牵引装置（链条葫芦或慢速卷扬机）两部分组成。行走车固定在牛腿和内撑体系（或墩柱系梁）顶部，其滚轮支承纵桁梁，使纵桁梁可纵向行走。平台行走前先将墩柱两侧桁梁间的横向联系桁片（亦称“转动桁片”）水平转动收折贴于贝雷桁架侧面或拆下，此时模架纵向贝雷桁架各组分开，再将各组纵桁梁的倒三角预应力系统向上收起或拆下，形成各独立桁架组，贝雷桁架在卷扬机的牵引下即可向前移跨。桁架组在牵引时应设置牵引钢丝绳与制动钢丝绳，用两台卷扬机一拉一放的方式进行，特别是在下坡时必须设置制动钢丝绳，以防模架移跨失控。
参考文献：
[1]张碧，苏昭，周永胜，郝付军.客运专线简支箱梁移动模架施工技术研究[J].广东建材，2013，12：47-49.
[2]刘宏刚，侯嵩.移动模架制梁技术在我国桥梁施工中的应用历程[J].高速铁路技术，2013，06：50-56.
[3]胡慧琳.移动模架的结构分析与优化[D].杭州电子科技大学，2014.