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移動模架施工橋梁安全分析

文檔作者：劉炎文檔來源：無錫市政設計研究院有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年08月17日
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216 管理施工 城市道橋與防洪 2013年7月第7期
移動模架施工橋梁安全分析
劉 炎
(無錫市政設計研究院有限公司，江蘇無錫214072)
摘要：移動模架施工技術是當今最主要的建橋方法之一。該文對采用此方法施工的新疆果子溝大橋山坡展線橋的施工過程進
行了安全分析。結果表明：大部分橋墩滿足安全要求，部分高承臺樁基需進行加固處理，在箱梁澆筑階段，需對橋墩進行水平位移
監(jiān)測。
關鍵詞：展線橋；移動模架；安全分析
中圖分類號：U445．463 文獻標識碼：B 文章編號：1009—7716(2013)07—0216—03
1 概述
移動模架造橋機技術是當今最主要的建橋方
法之一。它以鋼桁架或鋼箱梁為主要承重結構，是
一種自帶模板、利用模架梁支承模板、通過自身動
力系統(tǒng)進行移位、對混凝土橋梁進行逐孔原位現場
澆注的先進工程設備。該系統(tǒng)具有周轉次數多，施
工周期短，施工安全可靠，現場文明簡潔，不受場地
限制，不需要中斷橋下交通等特點，在深溝峽谷、場
地狹窄等惡劣條件下施工具有很強的競爭力。
G045線果子溝大橋山坡展線橋為預應力混凝
土連續(xù)箱梁特大橋，橋跨布置為『6×(4×40)+3×
40+3×38]m，全長1 194 m。橋址處于天山腹地，山
嶺重丘區(qū)，地形起伏大。經過經濟技術對比，該橋
采用移動模架技術施工。其施工步驟如下：
(1)首先，移動模架安裝完畢后，在中墩和后
墩墩頂分別設置一個提升架，整體提升移動模架
到制梁位。由于提升點偏位，以及對孑L偏差等的影
響，使得墩頂有一定的水平力。
(2)其次，進行上部箱梁澆注。在澆注過程當
中，理論上對橋墩不會產生水平力。從實際情況分
析，在澆注前，僅模架自重作用在千斤頂上；開始
澆注后，隨著混凝土的不斷澆注，上部重量逐漸增
加，下滑力增大，千斤頂頂面對模架主梁的靜摩擦
力也隨之調整增大。由于混凝土重量增加速度較
快，在靜摩擦力調整時，可能會出現微小滑動，對
墩頂產生水平力。另外，澆注過程中泵管的振動也
可能造成橋墩的偏位。
(3)最后，在托架和箱梁的支撐下，移動模架
向前平移一孔，進行下一個循環(huán)的施工。移動過程
中，不斷重復的頂推力將對墩頂產生水平力。
收稿日期：2013—04—19
作者簡介：劉炎(1981一)，男，江蘇無錫人，碩士，工程師，從事
橋梁工程設計、檢測及健康監(jiān)測工作。
由于各施工階段產生的墩頂水平力將影響到
下部墩身、樁基的安全問題，所以本文對以下三個
施工階段進行分析計算：
(1)移動模架提升；
(2)上部箱梁澆注；
(3)移動模架平移。
2 移動模架提升
根據施工單位提供的模架提升方法，提升共
分為水平提升和傾斜提升兩個主要步驟(見圖1、
圖2)。模架提升過程中，共設中墩和后墩兩部提升
架。后支點的兩個提升吊點在墩中心線兩側，且偏
心距離相同，因此僅對中墩(27號墩)進行計算。
圖1 模架水平提升示意圖(單位：m)
圖2 模架傾斜提升示意圖(單位：m )
2．1 墩頂偏位計算
2。1．1步驟一：水平提升
墩身縱向剛度為：K1=81 310 kN
2013年7月第7期 城市道橋與防洪 管理施工 217
墩頂位移：
27號墩反力：2 001+1 720=3 721(kN)
當模架水平提升到28號墩墩頂時，考慮正負
l cm的對孔偏差。
吊索計算長度：L=4．961 m
墩身縱向剛度：K2=2 049 kN／m
墩頂最小位移：u2=F1／K2~一0．003 7(m)
最大位移：u3=F2／K2=0．003 7(m)
水平提升至墩頂，墩頂的最小位移為：
0．014 8-0．003 7=0．01 1 2(m)
最大位移為：0．014 8+0．003 7=0．018 5(m)
2．1．2 步驟二：傾斜提升
當模架水平提升到28號墩墩頂后，28號墩頂
模架不動，27號墩頂模架繞28號墩頂處旋轉，考
慮正負1 cm的對孔道偏差。
吊索計算長度：L=3．7 m
墩頂最小位移：u4=F4／K2=0．0 049(in)
最大位移：u5=F5／K2=0．014 7(m)
傾斜提升至27墩頂，墩頂的最小位移為：
0．015 2+0．004 9=0．020 1(In)
最大位移為：0．015 2+0．014 7=0．029 9(m)
表l為27號墩計算結果匯總表。
表1 27號墩計算結果匯總表
項目
狀態(tài) 剛度
彎曲／kN 水平／KN·m
水平位移／ram
最小位移 最大位移
水平提升 11．2 18．5
8l 310 2 049
傾斜提升 20．1 29．9
2 433．1 8 720．8 2．7 —8．9 1 399．2 5 803．9 5．O46
注：鋼筋拉應力中?！耙弧北硎句摻钍軌?。
由表2可知，在移動模架提升階段，橋墩為小
偏心受壓狀態(tài)，樁基承載力的安全系數較大，滿足
設計要求，結構安全。
3 上部箱梁澆注
箱梁混凝土一次澆注完成，水平澆筑順序為：
先澆筑懸臂端(Y27#墩)，由懸臂端開始沿順橋向
拆接泵管逐層澆筑混凝土。豎向澆注混凝土順序：
底板_+腹板、橫隔板一頂板(翼板)。澆注示意圖如
圖3所示。
圖3 右幅箱梁澆注示意圖
因為曲率半徑比較大，所以不考慮曲線的影響，
根據箱梁澆注示意圖建立分析簡圖如圖4所示。
28號艟 27峰JI
圖4 右幅箱梁澆注計算簡圖
取主梁為脫離體，計算示意圖如圖5所示。在
箱梁澆注階段中，整個模架由四個600 t的千斤頂
支撐，千斤頂端部為球鉸，因此千斤頂頂面與模架
主梁底面的接觸面是傾斜的。
F1
圖5 主梁受力示意圖
兩墩受力如圖6所示，其水平力平衡方程如下：
Nlsin 0=flcos 0
N2sin 0=f2COS 0
28號墩 27~J'JJ
圖6 墩受力不憊圖
因此，在箱梁澆注階段，由于千斤頂頂面與主
梁底的靜摩擦力的支撐，雖然模架有下滑的趨勢，
理論上對橋墩不會產生水平力。從實際情況分析，
在澆注前，僅模架自重作用在千斤頂上；開始澆注
后，隨著混凝土的不斷澆注，上部重量逐漸增加，下
218 管理施工 城市道橋與防洪 2013年7月第7期
滑力增大，千斤頂頂面對模架主梁的靜摩擦力也
隨之調整增大。由于混凝土重量增加速度較快，在
靜摩擦力調整時，可能會出現微小滑動，對墩頂產
生水平力。另外，澆注過程中泵管的振動也可能造
成橋墩的偏位。考慮到微小下滑力及泵管振動的
不確定性，需在箱梁澆注過程中對橋墩的水平位
移進行觀測。
4 移動模架平移
4．1 計算原則
根據橋墩和樁基的設計圖紙，以及移動模架
施工的實際情況，計算在模架頂推點位置的極限
水平力和用于施工控制的容許水平力。
極限水平力和容許水平力的計算標準如下：
(1)橋墩按裂縫寬度控制：極限裂縫寬度為
0．2 mm，容許裂縫寬度為0．1 mm。
(2)樁基按承載能力控制：考慮1．5倍的安全
系數，極限承載力為容許承載力的1．5倍。
(3)模架作用于墩頂的反力按照施工單位所提
供的《模架自移過程中各支點反力大小》考慮。
(4)由于頂推力通過橋墩兩側的托架傳遞給橋
墩，因此需要考慮扭矩的影響。
(5)對于山坡上一側在土中，另一側露出地面
的高承臺樁基，偏安全考慮，按照樁基全部露出地
面計算。
4．2 計算分析
在移動模架平移過程中，前、中、后三個墩的
墩身及樁基的安全均需考慮，由于相似性，以下僅
以首次進行移動模架施工的26號、27號和28號
墩為例進行分析。其中，模架支反力參照施工單位
提供的《模架自移過程中各支點反力大小》。
(1)對于后支點28號墩：
極限狀態(tài)樁基控制，墩頂所承受的最大水平
力：17=350．2 kN
最大水平位移為：159．3 mm
允許狀態(tài)樁基控制，墩頂所承受的最大水平
力：F：254．0 kN
最大水平位移為：l15．5 mm
(2)對于中支點27號墩：
極限狀態(tài)樁基控制，墩頂所承受的最大水平
力：F=335．6 kN
最大水平位移為：163．8 mm
允許狀態(tài)樁基控制，墩頂所承受的最大水平
力：F=249．9 kN
最大水平位移為：122 mm
(3)對于前支點26號墩：
極限狀態(tài)墩控制，墩頂所承受的最大水平力：
F=367．6 kN
最大水平位移為：70．9 mm
允許狀態(tài)墩控制，墩頂所承受的最大水平力：
F=280．9 kN
最大水平位移為：54．2 mrn
其他墩的分析與此類似。由計算結果可知，大
部分墩的允許水平力較大，可以滿足移動模架平
移施工的要求；部分高承臺樁基的允許水平力較
小，不能滿足要求。因此，為確保移動模架平移的
安全施工，建議對允許水平力較小的高承臺樁基
進行加固處理，以提高其允許水平力，滿足移動模
架平移施工要求。
5 結語
本文對移動模架施工過程中進行安全分析，
結果表明：
(1)移動模架提升階段，結構安全。
(2)箱梁澆筑階段，由于微小下滑力及泵管振
動的不確定性，需在箱梁澆注過程中對橋墩的水
平位移進行監(jiān)測。
(3)移動模架平移階段，大部分橋墩滿足安全
要求，部分高承臺樁基需進行加固處理。
參考文獻
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世界橋梁，2004，(S1)：74—76．
(上接第208頁)
漏的水泥漿對車輛和行人造成傷害。
6 結語
以上闡述是筆者從施工過程實際操作中總結
出來的一些體會。望能對箱梁跨線施工起到一定
的指導作用，淺薄不足之處請批評指正。
參考文獻
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