CN101117791B - 异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架及其施工方法 - Google Patents

Abstract

异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架及其施工方法，移动模架的承重梁为异型钢箱梁，顶板及内侧腹板兼做砼箱梁的外模；底模采用正交异性板结构，刚度大、高度低，通过单侧平推开合，利用砼箱梁与墩身之间的狭小空间过孔走行。移动模架主梁直接支承在墩顶，利用自锁式液压千斤顶传递荷载及调节高程，移动模架横移亦在墩顶完成，故无需钢结构支腿。移动模架纵移采用钢绞线和连续式液压千斤顶拖拉，纵移动力置于前方墩顶，解决了公铁两用桥联体墩身条件下应用造桥机的技术难题，是适应铁路客运专线砼箱梁的施工设备，也可在公路桥梁施工中使用。

Description

异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架及其施工方法 

技术领域

本发明涉及桥梁工程箱梁现浇采用的移动模架的创新设计及施工方法。 

背景技术

常规移动模架在过孔走行时，会将模架系统(或底模系统)在横桥向一分为二，分别向两侧横移至墩身宽度范围以外，利用墩身两侧的空档通过。其前提条件是墩身宽度与砼箱梁底板宽度相接近。对宽度远远大于混凝土箱梁底板宽度的板式墩身结构，常规移动模架过孔技术将无法适应。 

发明内容

本发明的目的是针对宽墩身桥梁，充分结合主体构造特性，提供一种构造简捷、操作简便、功能齐全、安全可靠的新型移动模架及其施工方法。 

本发明目的的实现方式为异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架。移动模架主要由承重主梁(1)、导梁(2)、支承装置(3)、模板系统(4)、底模开合系统(5)、纵横移系统(6)及辅助结构组成。 

承重主梁(1)采用异型钢箱，其顶板及内侧斜腹板兼有外模功能；承重主梁(1)分节制造，节与节之间局部采用内法兰，螺栓连接，异型箱梁结构预设反拱。 

导梁(2)由型钢组焊成桁架结构，导梁根部外侧桁设外伸架(2-1)，配置走行轨道(7-2)，以辅助结构中的门吊(7-1)走行作业。 

支承装置(3)采用多台自锁式千斤顶，制梁时混凝土箱梁自重及施工荷载由千斤顶承受，模架下降也由其完成。 

模板系统(4)包括底模(4-1)、翼板模(4-2)、内模(4-3)和端模(4-4)。底模为大块面正交异性板结构，分块制造，块间缝隙在施工时嵌镶木条并用腻子抹平，底模两侧装有长滑道供底模开合所用。底模与主梁由抗剪螺栓或抗剪销连接。翼板模由可调撑杆(4-2-1)支撑。内模为组拼式钢内模，分单元整体组拼，散件拆除。 

底模开合系统(5)包括底模横移液压千斤顶(5-1)、千斤顶支承及换向体系(5-2)、千斤顶连接座(5-3)及吊辊(5-4)等。 

纵横移系统(6)包括纵移和横移两种装置，纵移系统由连续千斤顶、张拉反力座、钢绞线及其锚具、纵移滑轨和纵移滑座(6-1)等结构组成。横移系统包括横移滑槽(6-2)、千斤顶和反力座。 

辅助结构包括小门吊(7-1)、走行轨道(7-2)及操作吊篮(7-3)。 

异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架施工步骤如下： 

①移动模架安装完毕并调整其平面位置和高程，达设计要求， 

②安装墩顶散模，安装端模， 

③模板间缝隙用橡胶条或T型钢板填塞处理，涂刷脱模剂， 

④绑扎箱梁底板、腹板钢筋，安装纵向预应力束及管道， 

⑤分节段吊装内模系统， 

⑥绑扎顶板钢筋，安装横向预应力束及管道， 

⑦检查验收， 

⑧浇筑混凝土并养护， 

⑨散拆内模及端模，张拉混凝土箱梁部分纵向预应力束、锚固， 

⑩将走行门机临时固定在已浇筑混凝土梁前端， 

拆除墩顶散模、支承液压千斤顶回缩，外模整体脱模，模架整体下降落在纵移滑座上， 

启动纵移系统之连续千斤顶，牵引移动模架纵移过孔，其间正交异性板底模临近前方墩身时，水平向外开启，过墩身后恢复原位，直至移动模架纵移到位， 

移动模架纵移期间，可开始张拉剩余的纵向预应力束，张拉横向预应力束，孔道压浆、封锚， 

移动模架横向偏转，至设计位置， 

移动模架竖向顶升，至设计位置， 

重复步骤②～ 

，直至所有混凝土箱梁施工完毕， 

拆除移动模架。 

本移动模架自动化程度高、操作简便、功能齐全、安全可靠、性价比高，其主要特点为： 

(1)底模采用正交异性板，传力明确，受力合理，在满足使用要求的前提下，有效降低了底模高度，解决了超宽墩身条件下移动模架移动模架走行过孔的难题，适应类似武汉天兴洲公铁两用长江大桥的桥型。 

(2)刚度大、自重轻。本移动模架主梁负荷后挠跨比可达1/727，刚度较大；(自)重荷(载)比可达1/3.65，与同类移动模架相比，在相同刚度条件下，本机自重很轻，效率高。 

(3)混凝土箱梁外观质量好。本移动模架模板体系具备以下特点：块面大、 接缝少、刚度大、变形小，间隙小、漏浆少。这些特点为保证混凝土良好的外观质量提供了客观条件，更容易生产出内实外美的混凝土梁。 

(4)底模平移开启，为减小吊挂平台及液压千斤顶的尺寸，横移过程中，千斤顶先拉后推，并绕其固定点旋转180°。该方法较同向操作千斤顶相比，其固定点唯一，行程较小，固定架的尺寸也减小了一半，有利于节约材料、增加了结构的安全性，操作也更为简便。 

(5)本移动模架的设计充分利用了宽墩条件，移动模架的主梁直接支承在墩顶，安全可靠，不需要设置墩旁支腿或牛腿，仅用8台自锁式液压千斤顶支承，满足传力和升降要求，不仅减少了投入，也不需要支腿过孔等繁琐工序，方便了施工。 

(6)本移动模架模板与承重梁融为一体，预拱度在钢箱梁上设置。设计时，在接头处加以处理，使安装好的钢箱成设计线形。 

(7)外模脱模利用其自重自行脱模。混凝土的部分预应力束张拉完成后，混凝土梁已具有足够的强度，此时将移动模架的竖向支承千斤顶回缩，支承力减小的模板会在其自重作用下自行下落，模板与混凝土面剥离。采用自重脱模，大大方便了施工。 

附图说明

图1a、图1b移动模架总体布置示意图的主视图和俯视图 

图2a、图2b、图2c、图2d移动模架横断面示意图 

图3主梁典型横断面 

图4导梁立面图 

图5导梁及外伸架断面图 

图6导梁与主梁连接图 

图7底模结构总装图 

图8a、图8b、图8c单块底模结构的俯视图、一般位置侧视图和纵移轨道 处侧视图 

图9a底模开合施工步骤图一：脱模状态 

图9b底模开合施工步骤图二：千斤顶张拉开启底模 

图9c底模开合施工步骤图三：千斤顶换向 

图9d底模开合施工步骤图四：千斤顶顶推开启底模 

图10翼缘模断面图 

图11纵横移结构立面图 

图12-图21移动模架施工步骤图 

各部分名称与编号的对应关系 

主梁	1
		箱染耳板	1-1
撑杆耳板	1-2
		翼板模连接耳板	1-3
导梁	2
		导梁外伸架	2-1
横向联结系	2-2
		节点板	2-3
支承装置	3
		模板系统	4
底模	4-1

各部分名称	代表编号
		面板	4-1-1
加劲肋	4-1-2
		墩顶散模	4-1-3
横移滑轨	4-1-4
		翼板模	4-2
可调撑杆	4-2-1
		内模	4-3
端模	4-4
		底模开合系统	5
底模横移液压千斤顶	5-1

千斤顶支承及换向体系	5-2
		千斤顶连接座	5-3
纵横移系统	6
		纵移滑座	6-1
横移滑槽	6-2
		门吊	7-1
走行轨道	7-2
		操作吊篮	7-3
墩身	8
		后浇墩身框架	9

具体实施方式

异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架主要由承重主梁(1)、导梁(2)、支承装置(3)、模板系统(4)、底模开合系统(5)、纵模移系统(6)及辅助结构组成。 

1、承重主梁：主梁采用异型钢箱梁，一套移动模架包括2根主梁。单根主梁分节制造，节与节之间用螺栓连接。 

(1)梁体：梁体为钢箱结构，其顶板和内侧腹板倾斜(为现浇箱梁外模尺寸)，底板水平、外侧腹板竖直，箱内根据结构受力及稳定的需要配置横隔板和纵向加劲肋，梁底设置底模吊挂铰板和走道。异型钢箱的典型断面见图3。为使现浇箱梁线形符合设计要求，梁体自带预拱度，采用折线拟合线型设计。 

(2)接头：每根钢箱梁包含三个接头，该接头设计除满足受力要求之外，尚应满足钢箱倾斜面作为模板使用的特殊要求。鉴于此，钢箱梁底板、竖腹板之间的连接采用双面节点板、螺栓抗剪方式，顶板、斜腹板之间的连接则采用内法兰方式，以保证钢箱连接部位外侧面的平整。 

2、导梁：一套移动模架含4根导梁，布置在主梁的两端，与主梁间用螺栓连接。位于移动模架走行前方的导梁称前导梁。两根前导梁之间设置有一处横向联结系2-2。 

(1)梁体：导梁采用N型桁架结构(2榀)，杆件连接采用焊接。受力较大区域的弦杆采取填板和贴板等加强措施。为方便运输和安装，每根导梁分两节制造，在现场焊接成整体。导梁立面见图4。 

(2)接头：导梁桁架与钢箱梁之间采用焊接。由于钢箱梁为不规则断面，因此要在相应位置加焊节点板(2-3)与导梁连接。节点板构造要保证将导梁的内力安全地传递至钢箱。导梁的下弦杆与钢箱梁底板下方的走道腹板连接，导梁上弦及腹杆一侧与钢箱梁竖腹板连接，另一侧与钢箱梁上的专门节点板连接。连接螺栓采用普通螺栓。导梁与钢箱梁接头示意见图5。 

(3)联结系：为保证移动模架走行时2根主梁能同步移动，在其2根前导梁之间设有一根桁架联结系(2-2)，联结系两端与导梁采用现场焊接。 

(4)外伸桁架：在导梁桁架的外侧，布置有外伸桁架2-1，桁架顶安装走道梁，以便安装模架顶门吊的走行轨道。外伸架断面见图6。 

3、支承装置：支承装置具有升降功能，使整机具备了调整高程的能力，可以顺利实现下降脱模、升高归位等工序。该装置由多台液压千斤顶组成，布置在钢箱梁的两端，直接支承在墩顶。该系统同时是移动模架的支腿，承受所有的荷载，同时液压千斤顶带自锁功能。 

4、模板系统：模板系统包括底模、侧模、翼板模、内模和端模。 

(1)底模：本移动模架移动模架底模系统包括2部分，一部分为可自动开合，由移动模架携带走行的正交异性板底模(4-1)，一部分为不随机走行，人工散装散拆的墩顶散模(4-1-3)。 

①正交异性板底模：底模沿纵向分为多块，对称布置。 

底模承受荷载很大，要将其顶面的混凝土及内模等荷载传递给两侧钢箱梁。根据规范的要求，本移动模架底模横桥向的挠度不能超过5mm，需要较大的刚度。在本设计中，底模高度受到混凝土梁底与墩顶间净空的限制，为此，采用了正交异性板底模。底模由面板(4-1-1)和加劲梁(肋)(4-1-2)组成，根据受力特点，横桥向加劲梁截面尺寸较大，为箱形截面，纵桥向加劲梁受力较小，采用工字钢。适应底模开合的要求，底模两侧留有长滑槽、底部留有走行轨道。底模布置见图7，底模结构见图8。 

②墩顶散模：墩顶部分底模，因为墩顶支座垫石的原因，无法象正交异性板底模一样自动开合，故采用便于人工装拆的竹胶模板，下面垫方木或钢分配梁，钢楔块卸落。 

(2)侧模与翼板模 

侧模直接利用钢箱梁的斜腹板面板。 

翼板模部分利用钢箱梁斜顶板面板，不足部分采用钢模板，该部分钢模板利用铰板和可调撑杆连接在钢箱梁上。为满足门机的走行需要，在翼板模的外侧设置门机轨道。见图10。 

(3)内模：受混凝土箱梁结构尺寸的限制，采用全自动液压内模会非常困难。为提高移动模架的工作效率，采用节段内模，通过小型钢架、钢管脚手架等结构，将4m左右范围内的钢内模连接成整体，利用移动模架顶部的门机整体提升安装。拆模由人工进行，全部散拆后运出箱梁。 

(4)端模：端模采用大块面钢模，两侧与钢箱梁临时连接固定，端模能在有限的空间内安装拆除。 

5、底模开合系统：底模开合系统是实现移动模架纵移的关键结构。如前所述，底模在横桥向为一块整体面板，移动模架纵移时，底模需要改变位置，以避让已浇筑箱梁的支座和支座垫石。该移动模架底模开合系统设计的思路是以单块底模为单位，向一侧平移。过孔后，反向平移归位。简言之，就是实现单块底模的“抽屉式”开合。开合时，底模需要吊挂在一侧钢箱梁底部的耳板上(1-1)，辊轮卡在底模横移滑道中，保证底模在开合过程中的稳定。开合的动力依靠液压千斤顶。底模开合步骤见图9a、图9b、图9c、图9d。 

6、纵横移系统：包括纵移系统和横移系统，其断面图见图11。 

(1)纵移系统：纵移系统包括液压连续千斤顶、张拉反力座、钢绞线及其锚具、纵移滑轨及纵移滑座等结构。 

液压连续千斤顶：采用连续液压千斤顶。 

张拉反力座：布置在前方墩顶，通过预埋件与墩顶相连。 

钢绞线及其锚具：采用预应力钢绞线束做为牵引绳，后端通过挤压锚固定在导梁前端，前端穿过液压连续千斤顶。 

纵移滑轨：采用滑动摩擦方式。摩擦副采用不锈钢板和四氟板。纵移滑轨布置在钢箱梁和导梁的底部，在正交异性板底模的一侧底部也布置有纵移滑轨。滑轨底面焊接不锈钢板。 

纵移滑座：纵移滑座与纵移滑轨之间为面接触，纵移滑座顶面布置四氟板。为保证纵移全程为面接触，纵移滑座底部为铰座形式。纵移滑座在纵桥向有限位措施。 

(2)横移系统：横移系统的目的是实现移动模架横向偏转，精确调整移动模架主梁到达设计位置，保证混凝土箱梁能够在原位浇筑。横移系统包括液压千斤顶、横移滑座及横移滑槽等结构。 

液压千斤顶：横移顶顶力≥0.15G(G为模架结构自重)。 

横移滑座：横移滑座与纵移滑座为同一结构。 

横移滑槽：为钢板结构，利用预埋栓固定在墩顶，两侧设置挡板，便于横移滑座在其顶面滑行。 

7、辅助系统：包括施工小门吊、走行轨道和操作吊蓝。 

(1)小门机：为辅助钢筋绑扎、内模安装等工作，在移动模架移动模架顶部配置有一台100kN门式起重机。该门机可以在钢箱梁及导梁根部区域内移动。移动模架纵移过孔时，该门机临时支承在已浇混凝土梁顶。 

(2)走行轨道：采用P43型轨，分段与导梁外伸架顶及翼板模顶的走道梁栓接。 

(3)操作吊篮：设置操作吊篮的目的是为模架底部操作(如底模吊杆的安装、拆除等)提供操作平台。吊篮采用型钢焊接，可以沿钢箱梁纵移。每套移动模架配备2只吊篮，移动模架过孔时，将吊篮拆除。 

异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架施工步骤：(参见图12-图21) 

①移动模架安装完毕并调整其平面位置和高程，达设计要求， 

②安装墩顶散模，安装端模， 

③模板间缝隙用橡胶条或T型钢板填塞处理，涂刷脱模剂， 

④绑扎箱梁底板、腹板钢筋，安装纵向预应力束及管道， 

⑤分节段吊装内模系统， 

⑥绑扎顶板钢筋，安装横向预应力束及管道， 

⑦检查验收， 

⑧浇筑混凝土并养护， 

⑨散拆内模及端模，张拉混凝土箱梁部分纵向预应力束、锚固， 

⑩将走行门机临时固定在已浇筑混凝土梁前端， 

拆除墩顶散模、支承液压千斤顶回缩，外模整体脱模，模架整体下降落在纵移滑座上， 

启动纵移系统之连续千斤顶，牵引移动模架纵移过孔，其间正交异性板底模临近前方墩身时，水平向外开启，过墩身后恢复原位，直至移动模架纵移到位， 

移动模架纵移期间，可开始张拉剩余的纵向预应力束，张拉横向预应力束，孔道压浆、封锚， 

移动模架横向偏转，至设计位置， 

移动模架竖向顶升，至设计位置， 

重复步骤②～ 

直至所有混凝土箱梁施工完毕， 

拆除移动模架。 

Claims (5)

1.异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架，其特征在于移动模架主要由承重主梁(1)、导梁(2)、支承装置(3)、模板系统(4)、底模开合系统(5)、纵横移系统(6)及辅助结构(7)组成，承重主梁(1)的两端布置4根导梁(2)，导梁采用桁架结构，与主梁间采用螺栓连接，导梁根部外侧桁设外伸架，配置便于辅助结构(7)中的小门吊(7-1)走行作业的走行轨道，

模板系统(4)由底模(4-1)、翼板模(4-2)、内模(4-3)和端模(4-4)组成，

底模开合系统(5)由底模横移液压千斤顶(5-1)、千斤顶支承及换向体系(5-2)、千斤顶连接座(5-3)及吊辊(5-4)组成，

纵横移系统(6)包括纵移系统和横移系统，纵移系统由连续千斤顶、张拉反力座、钢绞线及其锚具、纵移滑轨和纵移滑座(6-1)组成，横移系统由横移滑槽(6-2)、千斤顶和反力座组成，

辅助结构(7)包括小门吊(7-1)、走行轨道(7-2)及操作吊篮(7-3)。

2.根据权利要求1所述的异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架，其特征在于承重主梁(1)采用多节异型钢箱通过螺栓连接而成，异型钢箱梁节与节之间的接头部分采用内法兰连接。

3.根据权利要求1所述的异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架，其特征在于异型钢箱梁节与节之间设置夹角，整根承重主梁形成反拱。

4.根据权利要求1所述的异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架，其特征在于模板系统(4)的底模(4-1)采用正交异性板结构，底模两侧装有供底模开合所用的滑道，底模与主梁由抗剪螺栓或抗剪销连接。

5.权利要求1所述的异型钢箱与正交异性板底模组合式移动模架的施工方法，其特征在于按以下步骤进行：

①移动模架安装完毕并调整其平面位置和高程，达设计要求，

②安装墩顶散模，安装端模，

③模板间缝隙用橡胶条或T型钢板填塞处理，涂刷脱模剂，

④绑扎箱梁底板、腹板钢筋，安装纵向预应力束及管道，

⑤分节段吊装内模系统，

⑥绑扎顶板钢筋，安装横向预应力束及管道，

⑦检查验收，

⑧浇筑混凝土并养护，

⑨散拆内模及端模，张拉混凝土箱梁部分纵向预应力束、锚固，

⑩将走行门机临时固定在已浇筑混凝土梁前端，

拆除墩顶散模、支承液压千斤顶回缩，外模整体脱模，模架整体下降落在纵移滑座上，

启动纵移系统之连续千斤顶，牵引移动模架纵移过孔，其间正交异性板底模临近前方墩身时，水平向外开启，过墩身后恢复原位，直至移动模架纵移到位，

移动模架纵移期间，可开始张拉剩余的纵向预应力束，张拉横向预应力束，孔道压浆、封锚，

移动模架横向偏转，至设计位置，

移动模架竖向顶升，至设计位置，

重复步骤②～

，直至所有混凝土箱梁施工完毕，

拆除移动模架。

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