蔣贛猷，陳松松

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

移動(dòng)模架也稱為移動(dòng)模架造橋機(jī)，是支承在已施工完成的墩柱承臺(tái)等結(jié)構(gòu)物上，且自帶模板支撐體系的橋梁現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工裝備。由于移動(dòng)模架施工便捷，且能克服不良地形、復(fù)雜地勢(shì)等施工條件，已被廣泛應(yīng)用至鐵路橋及鐵路橋的等截面連續(xù)梁橋建設(shè)中[1]。廣西濱海公路龍門大橋?yàn)橹骺? 098 m的懸索橋，兩側(cè)引橋均設(shè)計(jì)有移動(dòng)模架現(xiàn)澆施工段。本文依托龍門大橋東引橋移動(dòng)模架施工區(qū)段，對(duì)該區(qū)段采取的移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并通過(guò)有限元軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬驗(yàn)算。

1 依托工程概況

龍門大橋工程是國(guó)道G228丹東至東興廣西濱海公路建設(shè)的控制性工程，東引橋采用50 m、80 m橋跨組合預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁方案，其中50 m橋跨為等截面連續(xù)箱梁，箱梁高3 m，單幅橋面寬16.25 m、梁底寬7.25 m，單幅共設(shè)計(jì)25跨。50 m橋跨箱梁段均為水上施工區(qū)域，水深達(dá)20 m，水下松散覆蓋層較厚，地質(zhì)條件差。另外，引橋墩柱高度較高，凈空高，故采用DXZ50/2000下行式移動(dòng)模架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。

2 東引橋移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)介紹

東引橋移動(dòng)模架施工段橋跨為50 m，設(shè)計(jì)最大重量為2 000 t，扣除墩頂箱梁實(shí)心部分，移動(dòng)模架最大承載1 720 t。采用DXZ50/2000型下行式移動(dòng)模架進(jìn)行施工，最大承載能力為2 000 t。移動(dòng)模架由包括主梁、導(dǎo)梁及底模桁架的主框架、墩旁托架、前后移位臺(tái)車、前中后三道輔助支腿、模板系統(tǒng)組成。移動(dòng)模架整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

相對(duì)上行式移動(dòng)模架，龍門大橋東引橋采用的下行式移動(dòng)模架具有抗臺(tái)風(fēng)能力強(qiáng)，滿足臨海海域作業(yè)環(huán)境，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)須在箱梁截面上設(shè)置預(yù)留吊桿，且與箱梁預(yù)應(yīng)力施工沖突較少，施工相對(duì)便利，不占用箱梁頂面空間，施工吊裝作業(yè)方便等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 龍門大橋東引橋移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)立面圖(mm)

2.2 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

龍門大橋東引橋移動(dòng)模架針對(duì)該區(qū)段施工環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合以往移動(dòng)模架設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)裝備的設(shè)計(jì)制造進(jìn)行了以下創(chuàng)新：

(1)龍門大橋東引橋移動(dòng)模架施工段存在小半徑平曲線，彎曲半徑為712 m。為適應(yīng)小半徑平曲線的移動(dòng)模架施工，項(xiàng)目將主梁與導(dǎo)梁、導(dǎo)梁中部連接設(shè)計(jì)為水平旋轉(zhuǎn)絞連接，利用水平旋轉(zhuǎn)絞配合導(dǎo)鏈?zhǔn)箤?dǎo)梁進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打折，調(diào)整模架方向和位置以適應(yīng)曲線施工；通過(guò)設(shè)計(jì)兩處旋轉(zhuǎn)絞，可保證單個(gè)旋轉(zhuǎn)折角最小(700 m平曲線半徑時(shí)為3°)，使墩旁托架倒運(yùn)時(shí)能順利通過(guò)。

(2)移動(dòng)模架施工過(guò)程需要進(jìn)行反向施工，故將移動(dòng)模架主梁設(shè)計(jì)為前后對(duì)稱的鋼箱梁結(jié)構(gòu)，外模板為前后可調(diào)整安裝的分段式模板。反向施工時(shí)，只需將導(dǎo)梁及油缸倒運(yùn)安裝，調(diào)整部分模板即可；倒退走行時(shí)，只需將縱移油缸反向安裝即可，極大地節(jié)省了導(dǎo)梁材料。

(3)移動(dòng)模架使用時(shí)，左右幅兩套設(shè)備存在交叉施工的工況，故將墩旁托架橫梁、底模桁架均設(shè)計(jì)為可拆卸、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，翼模板為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)拆卸、旋轉(zhuǎn)橫梁及底模桁架，模板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)雙幅交叉施工作業(yè)。

3 東引橋移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)模擬分析

3.1 移動(dòng)模架荷載取值

移動(dòng)模架模擬分析時(shí)，恒荷載分為移動(dòng)模架自重(Q1)及混凝土荷載(Q2)。其中，移動(dòng)模架主梁、附屬結(jié)構(gòu)、配重塊、導(dǎo)梁、底模桁架、模板系統(tǒng)自重共940 t，轉(zhuǎn)換為線荷載平均分布在主梁上；墩旁托架及配套液壓電氣系統(tǒng)、移位臺(tái)車共62 t，不作用在移動(dòng)模架主梁上，單獨(dú)對(duì)墩旁托架進(jìn)行分析；混凝土荷載為58 m跨徑箱梁荷載，扣除墩頂箱梁實(shí)心段荷載后，由移動(dòng)模架承載荷載大小為1 720 t。

可變荷載主要包括風(fēng)荷載(Q3)、人群荷載及混凝土振搗荷載(Q4)。風(fēng)荷載計(jì)算分為3類：(1)行走工作狀態(tài)下最大計(jì)算風(fēng)壓，取7級(jí)風(fēng)風(fēng)壓，為0.35 kN/m2(瞬時(shí)風(fēng)速為23.7 m/s)；(2)澆筑工作狀態(tài)下最大計(jì)算風(fēng)壓，取10級(jí)風(fēng)風(fēng)壓，為0.8 kN/m2(瞬時(shí)風(fēng)速為35.8 m/s)；(3)非工作狀態(tài)下最大風(fēng)壓，取12級(jí)風(fēng)風(fēng)壓，為1.5 kN/m2(瞬時(shí)風(fēng)速為49 m/s)。人群荷載及混凝土振搗荷載按規(guī)范要求進(jìn)行取值。

3.2 移動(dòng)模架模擬分析計(jì)算工況

根據(jù)移動(dòng)模架現(xiàn)場(chǎng)施工流程及施工條件，將移動(dòng)模架計(jì)算工況分成4種。其中工況二采取風(fēng)壓為10級(jí)風(fēng)，工況三采取風(fēng)壓為12級(jí)風(fēng)，工況四采取風(fēng)壓為7級(jí)風(fēng)。具體如表1所示。

表1 移動(dòng)模架模擬分析計(jì)算工況表

3.3 模型的建立

采用大型通用有限元分析軟件Midas Civil進(jìn)行模擬計(jì)算。由于主梁通過(guò)液壓自鎖千斤頂向墩旁托架傳遞荷載，故在有限元計(jì)算時(shí)將整個(gè)結(jié)構(gòu)分為上部支架和墩旁托架兩個(gè)部分進(jìn)行計(jì)算，墩旁托架荷載由上部支架計(jì)算模型反力進(jìn)行取值[2-3]。建立模型如圖2、圖3所示。

圖2 移動(dòng)模架上部支架模型圖

圖3 移動(dòng)模架墩旁托架模型圖

4 計(jì)算結(jié)果匯總

移動(dòng)模架在工況一的情況下，主要荷載由移動(dòng)模架主梁承載，荷載從主梁向安裝在墩柱上的墩旁托架傳遞，故模型建立時(shí)，對(duì)移動(dòng)模架主梁與墩旁托架支撐點(diǎn)設(shè)置約束條件[4-5]。工況一計(jì)算結(jié)果如圖4～7所示。由圖4～7可知，工況一移動(dòng)模架整機(jī)最大組合應(yīng)力為192 MPa，最大剪切應(yīng)力為97.1 MPa，最大撓度為79.1 mm，墩旁托架最大組合應(yīng)力為216 MPa，各構(gòu)件強(qiáng)度與剛度均滿足安全系數(shù)要求。

圖4 工況一整機(jī)組合應(yīng)力云圖

圖5 工況一整機(jī)剪切應(yīng)力云圖

圖6 工況一整機(jī)主梁變形云圖

圖7 工況一墩旁托架組合應(yīng)力云圖

工況二、工況三與工況一邊界條件相同，荷載加載按表1進(jìn)行。工況四邊界條件與前三種工況略有區(qū)別，移動(dòng)模架過(guò)孔行走時(shí)，整機(jī)由已前移的兩組墩旁托架及主梁后方的后輔助支腿支撐，故邊界條件為移動(dòng)模架導(dǎo)梁前段有兩處約束，主梁部分有4處約束，荷載加載按表1進(jìn)行。各工況計(jì)算結(jié)果匯總于表2。由表2數(shù)據(jù)可知，各工況下移動(dòng)模架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求。

表2 各工況下移動(dòng)模架模擬分析計(jì)算結(jié)果匯總表

5 結(jié)語(yǔ)

為提高移動(dòng)模架在龍門大橋東引橋工程的適應(yīng)性，使其能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的各項(xiàng)要求，項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了深入研究，針對(duì)該項(xiàng)目的特殊情況對(duì)移動(dòng)模架進(jìn)行相應(yīng)創(chuàng)新，選定合適的移動(dòng)模架方案，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其能滿足現(xiàn)場(chǎng)各施工工序要求，且操作更高效、使用更安全、施工質(zhì)量更容易控制。本文對(duì)移動(dòng)模架進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬分析與驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果證明，龍門大橋東引橋移動(dòng)模架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果滿足要求，驗(yàn)證了模架的安全性，可用于現(xiàn)場(chǎng)施工。目前，龍門大橋東引橋已順利完成15跨箱梁現(xiàn)場(chǎng)澆筑。