1.中交四航局广州南沙工程有限公司 广东广州 510230；
2.中交四航工程研究院有限公司 广东广州 510230
摘要：以云桂铁路西洋河特大桥引桥为工程背景，根据简支箱梁的自重，确定移动模架的预压荷载，采用堆载对移动模架进行分级加载，并对模架的变形与应力进行观测，以确保模架施工的工程质量，为施工过程的预拱度的设置提供了理论依据。
关键词：简支箱梁；移动模架；预压；变形
中图分类号：U445 文献标识码：A
Research on Moveable formwork preloading test of Cast-in-situ
simply-supported box girder
Hu Junran1, Chen Haibo2,Ye Zhichong2
(1.CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.,Ltd. ,Guangzhou 510230,China
2.CCCC Key Lab of Environmental Protection ＆Safety In Foundation Egnineering of Transportation, Guangzhou 510230,China)
Abstract: With the bridge approach of Xiyang River grand bridge of Yungui Railway as the engineering background,according to the self-weight of simply-supported box girder,the pre-load of moveable formwork is determined.The text uses stepping loading to moveable formwork with pile-loading. To ensure the formwork construction engineering quality,the deformation and stress of moveable formwork are measured.it provides theoretical basis for prefabricated camber setting of the construction process.
Key word: simply-supported box girder; Moveable formwork; preloading; deformation
1概述
新建云桂铁路（云南段）3标段花滩西洋河双线特大桥0#台~3#墩为68+128+68m连续梁主桥，起讫里程：DK407+093.350～DK407+359.150；引桥为3#墩~19#台，共计16片简支箱梁，起止里程DK407+359.150~DK401+888.709，该简支箱梁截面类型为单箱单室设计，梁端顶板、腹板局部向内侧加厚，底板分别向内、外加厚，底、腹板纵向预应力体系设计。
梁长32.6m，计算跨度31.1m，跨中截面中心处梁高2.83m，支点截面中心处梁高为3.09m，横桥向线间距为4.6m，支座中心距为4.7m，桥面板宽12.2m，跨中截面尺寸如下图1：
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图1 箱梁截面示意图
Fig. 1 Diagram of box girder cross section
该引桥斜跨山谷，桥位处地势陡峻，高低起伏大，自然地貌地势相对高差约30m，山谷间地表水丰富，结合施工现场实际条件，综合考虑，拟采用上行式移动模架现浇法原位施工。
2移动模架的结构构造及特点
MZ900S/32m上行式移动模架主要包括主梁承重系统、支承系统、吊架系统、移动系统以及模板五大部分。MZ900S型移动模架构造如图2所示。
承重系统由一道钢箱梁组成，钢箱梁用钢板焊接成箱形结构，工厂分节制造，施工现场拼装，拼装时采用快速销轴连接后，再拼装连接板，连接板采用高强螺栓连接；主梁及模架均采用对称设计原理，前进后退只需调换前导梁、前后支腿及辅助支腿安装位置就能满足双向施工要求，综合利用率高。
支承系统由墩顶预埋件与活动支承牛腿组成，活动支承牛腿与墩顶预埋件之间采用法兰盘连接，吊架系统由翼缘板托架、底模架及拉杆组件等现有构件组成。由拉杆组件拼成门式结构支承在钢箱梁上，翼缘板托架和底模架将通过φ70圆钢，材质为45号钢，作为吊杆悬挂于门式结构上。
位移系统由移运器、卷扬机、悬挂轮、支承轮及链条葫芦来实现。底模架通过悬挂轮、支承轮及链条葫芦来实现横移。
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图2 模架构造图
Fig. 2 Structure map of moveable formwork
3堆载预压
3.1 预压目的
确保箱梁现浇施工安全，消除移动模架非弹性变形，检验移动模架强度、刚度、整体稳定性。
通过模拟移动模架在箱梁施工时加载过程来分析、验证移动模架主梁、挑梁体系及其模板体系弹性变形。
通过预压数据变化规律，通过分析、指导移动模架模板预拱度值的设置。
3.2 预压荷载确定
32m梁一孔梁砼为311.2m3，根据设计图纸以及MZ900S移动模架说明书说明，墩顶散模直接支撑于墩顶，故梁端2m范围内箱梁自重荷载由墩顶垫石和墩帽砼承担，扣除梁两端位于墩顶（2m）的砼方量37m3，砼容重2.5t/m3，内模重约40t计算，则有最大荷载为：(311.2-37)×2.5+40=725.5t，根据相关规范要求，非首次安装预压荷载为最大施工荷载的1.1倍[1]，换算成等载预压重量[(311.2-37)×2.5
+40]×1.1=798.05t。
3.3预压材料与重量
堆载试验采用砼预压块配合沙袋模拟荷载进行预压。
每块砼预制块尺寸：1.0m×1.2m×0.4m，预制块重量为：1.0×1.2×0.4m×2.4=1.15t/块；
砂袋规格为1.0m×1.0m×1.3m，饱和水状态下砂袋按1.6t/个计重，充分湿水状态下砂袋重量为1.648t/个。
3.4预压观测点布置
3.4.1 挠度观测点
(1)主梁挠度变形观测点
主梁挠度变形测点设在移动模架主梁顶面中心线，顺桥向前后支腿、L1/4、L1/2、L3/4处设置5个点，并进行编号布设，布置示意见图3。
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图4 桁架纵向挠度观测点布置
Fig. 4 The vertical deflection observation point of truss
(3)桁架横向观测点
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图6 60%加载示意图
Fig. 6 The diagram of 60% loading
(2)100%荷载预压重量及荷载分布图
进行第二级加载重量为：725.5×100%=725.5t，每延米重量为25.37t/m，减去60%堆载重量，每延米实际堆载重量为10.15t/m，预压材料按如下图布置，此时加载部位主要为箱梁腹板附近及翼缘板处。理论总计重量：434.4+76.8+55.2+55.2+23+76.8=721.4t。满足100%荷载要求。
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图8 110%加载示意图
Fig.8 The diagram of 110% loading
4预压成果
4.1挠度变形成果
60%实际堆载预压重量为：434.759t；100%实际堆载预压重量为：725.82t；110%实际堆载预压重量为：800.35t，满足荷载重量要求。
主梁跨中最大挠度4.8cm，满足规范要求。（主梁挠度不大于L/550[2]，L为主梁支撑跨度32.6m，挠度值不大于5.93cm）。
主梁在110%荷载作用下，左端、1/4L、跨中、3/4L、右端各位置的挠度曲线如下图所示：
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图10 预压荷载与底模跨中挠度变形曲线
Fig.10 Deflection curve between preloading load and bottom midspan
从图10可以看出，预压荷载与挠度变形成线性变化。但在荷载达到110%时，底模跨中挠度变形曲线发生微小突变，其原因可能底模在设计时，由于结构的不断优化，模架底模的变形储备能力不足。
4.2应力应变成果
(1)主梁1/2L处应力测试结果为：
加载到60%时，应力为61.53MPa；加载到100%时，应力为101.43MPa；加载到110%时，应力为113.82MPa。在理论计算中，在浇筑砼状态时，主梁的最大应力为139.2MPa。
预压荷载与应力变化曲线如图11所示。
图12 预压荷载与应力变化曲线
Fig.12 change curve between preloading load and stress
可见，在预压过程中，预压荷载与底模1/2L处横梁应力成线性变化，且1/2L底模桁架的横梁的应力小于63.1MPa，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），移动模架预压试验中，底模桁架的校验系数为56.07/63.10=0.89<1.0，满足要求，且底模桁架处于安全状态，但在荷载达到110%时，底模应力变化曲线发生微小突变，其原因可能底模在设计时，由于结构的不断优化，底模的应力安全储备不足。
(3)1/2L附近位置的吊杆的应力测试结果为：
加载到60%时，左边吊杆应力为66.56MPa，右边吊杆应力为63.45MPa；
加载到100%时，左边吊杆应力为114..52MPa，右边吊杆应力为112.15MPa；
加载到110%时，左边吊杆应力为132.65MPa，右边吊杆应力为1291.21MPa。
在理论计算中，1/2L附近位置的吊杆的最大应力为149MPa。
预压荷载与应力变化曲线如图13所示。
图13 预压荷载与应力变化曲线
Fig.13 change curve between preloading load and stress
可见，在预压过程中，预压荷载与1/2L附近位置的吊杆的应力成线性变化，且最大应力小于149MPa，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），移动模架预压试验中，吊杆的校验系数为132.65/149.0=0.89<1.0，满足要求，且吊杆处于安全状态，但在荷载达到110%时，吊杆应力变化曲线发生微小突变，其原因可能吊杆在设计时，由于结构的不断优化，吊杆的应力安全储备不足。
5 结语
对移动模架进行预压，是为了检验模架在实际混凝土施工中模架结构的安全性能，以及得到结构施工过程中梁体的施工预拱度。合理的预压施工方案可以加快移动模架的安装速度，缩短整个桥梁施工工期，指导混凝土浇筑顺序及分层浇筑厚度，使梁体成型后线形与设计基本吻合，箱梁的线形得到控制，施工准确性也大大提高。
参考文献
[1] TZ323-2010.《铁路移动模架制梁施工技术指南》[S].16-17.
[2] B10752-2010.《高速铁路桥涵施工质量验收标准》[S].70-7
论文作者:胡军然1,陈海波2,叶志崇2
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
标签：预压论文; 荷载论文; 吊杆论文; 挠度论文; 模架论文; 应力论文; 加载论文; 《防护工程》2019年20期论文;