铁路客运专线施工用DXZ32-900型移动模架造桥机预压方案及数据分析

铁路客运专线施工用DXZ32/900型移动模架造桥机预压方案及数据分析一、移动模架简介DXZ32/900型移动模架造桥机是为适应我国客运专线铁路（时速250km/h及350km/h）32米跨度以下简支箱梁施工而专门研制开发的一种大跨度、大吨位移动造桥设备。DXZ32/900型移动模架造桥机主要由承重立柱和牛腿、承重主梁、走形导梁、辅助支撑系统、底模支撑系统、外模、内模、电气系统及液压系统组成。其工作原理是：利用竖立于桥墩两侧支撑在承台上的承重力柱支撑承重主梁，在承重主梁上安装底模支撑系统及模型等形成箱梁施工平台完成箱梁的现浇施工，利用辅助支撑系统、走形导梁及电气、液压系统完成整个施工平台的横向打开前移过孔作业，逐孔完成箱梁的施工。二、移动模架预压的目的移动模架预压的目的主要是：1、测量模架在受载情况下的弹性变形，同时对理论计算变形值进行校核，确定移动模架合理的底模预拱度。2、消除移动模架的非弹性变形。三、移动模架预压方案1、理论状态下，移动模架在施工过程中受均布荷载，模架的变形主要是由于均布荷载所产生的弯矩造成。考虑到均布荷载的吨位较大，在操作中难以完全与实际荷载的分布状态相同，如均布荷载加载及分布不均匀，反而无法得到跨中的最大弯矩及最大变形值。因此采用在移动模架跨中加集中荷载采取弯矩等效的原理，由集中荷载造成最大跨中弯矩，从而得到跨中最大变形数值。2、预压的布载方式压重采用钢筋及钢绞线作为压重物，在跨中堆码钢筋及钢绞线，堆码重量420t。根据箱梁底板及腹板砼高度，在底板横向3.74m范围内堆码0.6m高钢筋，两侧腹板1.0m范围内各堆码约1.7m高的钢筋及钢绞线。堆码尺寸详见下图。3、数据采集在压重物堆码前测量移动模架原始标高、挠度，压重后分别在6小时、12小时、24小时测量移动模架的标高、挠度，卸载后再次测量移动模架的标高、挠度。数据的采集采用DS2型自动精平水准仪进行。四、预压数据1、通过预压，现场采集的数据如下：测点项目移动模架主梁移动模架底模左右左右1/4跨1/2跨3/4跨1/4跨1/2跨3/4跨1/4跨1/2跨3/4跨1/4跨1/2跨3/4跨加载前实测值（mm）131261311213128131331312313142150011501215006150011501915005加载后实测值（mm）130921307413099131031309013120149611497014972149651498114976卸载后实测值（mm）131261311113127131331312313142150011501215006150011501915005总变形量（mm）343829303322404234363829非弹性变形（mm）011000000000弹性变形（mm）34303733282240364238342945t配重钢筋移动模架模板100045t配重钢绞线1000钢绞线37402、变形曲线如下：左侧主梁变形曲线13060130701308013090131001311013120131301314013150支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高加载前加载后卸载后右侧主梁变形曲线13060130801310013120131401316013180支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高加载前加载后卸载后左侧底模变形曲线1496014980150001502015040支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高加载前加载后卸载后3、数据分析根据现场实测数据分析，由于移动模架及其支撑体系均为钢结构，其连接方式全部为高强螺栓及销接，非弹性变形十分小，基本可以忽略不计。每一观测点处的主梁变形均小于底模变形5—6mm，在卸载后，变形完全恢复，可以知道底模自身具有6mm的弹性变形。主梁跨中最大变形为37mm，底模跨中最大变形为42mm，与理论计算数值48mm基本吻合。由于底模变形数值与理论计算值基本吻合，因此考虑张拉后箱梁的上拱值，底模设置预拱值为25mm。预拱度按照二次抛物线型设置，抛物线方程为：y=-1.03389×10-4x2+3.2154×10-3x，式中y为预拱度值，x为纵向长度，坐标原点为支座中心处梁底。五、实际混凝土施工中模架变形数据1、实测数据项目箱梁顶板左中右1/41/23/41/41/23/41/41/23/4砼浇注前（mm）179751798917976180721808018074179751799017976砼浇注后（mm）179531795717951180521804818051179561796217954沉降量（mm）223225203223192822右侧底模变形曲线1496014980150001502015040支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高加载前加载后卸载后2、变形曲线如下：顶板左侧变形曲线17940179601798018000支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高浇注前浇注后顶板中心变形曲线18040180601808018100支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高浇注前浇注后顶板右侧变形曲线17940179601798018000支点处左1/4跨左1/2跨左3/4跨支点处位置标高浇注前浇注后3、数据分析混凝土浇注过程中的实测数据为跨中最大挠度为32mm，与理论计算值48mm相差16mm，与预压实测值42mm相差10mm。产生差距的原因主要是以下几个方面的影响：1、在进行设计计算时，假设的施工荷载大于实际施工中的施工荷载；2、在进行计算时，只讲钢筋、模型作为荷载来考虑进行模架的变形计算，未考虑钢筋绑扎成型后及内外模型自身均具有一定的刚度；3、在进行预压时，没有钢筋骨架及内模，全部荷载由移动模架主梁及外模承担，所以测得的变形值较大。通过以上分析，实际在施工中，移动模架的预拱度应按照模架跨中变形为35mm考虑（略大于实测值偏于安全），则底模设置的预拱度为12.5mm。六、结论1、移动模架自身刚度满足变形小于1/700的要求；2、理论计算变形值大于实测变形值，在计算中未考虑钢筋骨架、内外模型参与受力后刚度加大的情况；3、模架在预压及实际施工中，所发生的变形全部为弹性变形，非弹性变形可以忽略不计；4、模架底模预拱度应按照跨中12.5mm设置，线型为二次抛物线型，方程为：y=-5.1695×10-5x2+1.607717×10-3x。中铁六局温福铁路工程大桥项目部2006年7月10日