中交四航工程研究院有限公司 广州 510230
摘 要：为分析移动模架与钢筋骨架耦合作用对现浇箱梁线形的影响，实现箱梁线形的高精度控制，本文通过有限元仿真计算，从混凝土弹性模量、移动模架主梁刚度及主梁钢梁配筋率三方面，揭示了移动模架与钢筋骨架耦合作用对现浇箱梁的影响规律，研究结果表明：移动模架与钢筋骨架耦合作用对模板变形的影响量接近1cm，且模架主梁刚度越小，耦合作用对模板变形影响越大，而主梁钢筋配筋率对模板变形的影响很小。考虑移动模架与钢筋骨架耦合作用，实现对西洋河大桥主梁线形的高精度控制。
关键词：移动模架 钢筋骨架耦合作用 线形控制
Study on Linear Control of Cast-in-place Box Girder considering Coupling Effect of Movable Scaffolding System and Steel Framework
SUN Wen-huo1, CHEN Hai-bo1
（1. CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co., Ltd, Guangzhou 510230, China）
Abstract In order to analyze the influence of the coupling effect between the movable scaffolding system and the steel framework on the linear control of the cast-in-place box girder and realize the high-precision control of the linear of the box girder, this paper, through the finite element simulation calculation, reveals the influence law of the coupling effect between the movable scaffolding system and the steel framework on the cast-in-place box girder from the three aspects of the concrete elastic modulus, the rigidity of the movable formwork main girder and the reinforcement ratio of the main girder. The research results show that: the coupling effect of the movable scaffolding system and the steel framework on the deformation of the formwork is close to 1cm, and the smaller the rigidity of the main beam of the formwork, the greater the coupling effect on the deformation of the formwork, while the reinforcement ratio of the main girder has little effect on the deformation of the formwork. Considering the coupling effect of the movable scaffolding system and the steel framework, the high-precision control of the main girder linear of the Xihe bridge is realized.
Key words movable scaffolding system; steel framework coupling effect; linear control
移动模架工法简称MSS(Movable Scaffolding System)工法，在水上、高墩、城市立交等支架搭设困难的施工环境中比常规模架施工更具有优越性，具有机械化程度高，施工速度快，线型易于控制，施工现场文明等特点，对高墩多跨的连续梁桥施工具有相对较高的经济效益[1-3]。移动模架施工法在我国得到大量的工程实践应用，施工跨度较多是从30m、40m到50m，发展到黄埔大桥的62.5m，施工最大总质量已达到2650t[4]。目前移动模架施工工法已有较多的工程应用和经验积累，施工工艺也比较成熟，但从提高施工质量，施工安全等角度来考虑，还有很多关键技术需要更深入的研究，同时也缺乏移动模架施工工艺指南、技术规程、规范等指导性文件[5]。移动模架在静压试验中，利用混凝土块与沙袋模拟施工中模板实际承载大小，静压试验的荷载分布很难与实际情况相一致，且无法考虑现浇混凝土初凝刚度与钢筋骨架作用的对变形的影响[6]，从移动模架施工线形控制的角度，本文结合云桂铁路项目西洋河特大桥引桥工程，考虑移动模架预压实验与实际现浇施工中存在的差异，分析钢筋骨架刚度对施工中桥梁挠度的影响。综合考虑预应力张拉与施加二期恒载前后混凝土收缩徐变的对结构变形影响，根据移动模架预压实验给出施工合理预拱度。
1 有限元模型
为简化分析过程，把移动模架主梁，挑梁，联结系等模架部件等效为一个刚度相当的箱型截面梁，梁的刚度根据移动模架预压实验得出。利用有限元软件建立模架主梁，模架模板，钢筋骨架，箱梁混凝土实体结构三维有限元模型。其中主梁采用梁单元B21单元离散，采用箱型截面形式，模架模板采用壳单元S4R离散，钢筋骨架纵筋与箍筋采用桁架单元T3D2单元离散，混凝土结构采用实体单元C3D8离散。模架主梁与模板系统的联结通过耦合约束使之对应节点在平动自由度耦合，模板与箱梁通过接触耦合方式模拟两者的传力方式，钢筋嵌入混凝土结构，使两者变形协调[7]。为更深入了解钢筋骨架的耦合作用，分别建立32m和64m跨径移动模架施工三维模型分别如图1、图2所示。
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a）32m跨径移动模架计算 b）64m跨径移动模架计算
图3 早龄期混凝土力学性能对模架施工变形影响
a）模板挠度随模架主梁刚度变化曲线 b）耦合作用引起模板挠度偏差
图4 32m跨径耦合作用对模板挠度影响图
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图6 模板挠度随纵向配筋率 图7 模板挠度随纵向配筋率变
变化曲线（不同弹性模量） 化曲线（不同模架主梁刚度）
3 移动模架主梁刚度影响分析
改变移动模架主梁刚度，分析模架与钢筋骨架耦合作用对底部模板挠度的影响，32m、64m跨径箱梁计算结果分别见图4、图5。
由图4、图5有，模架与钢筋骨架耦合作用对移动模架有一定的加强作用，减小了模板的挠度，考虑耦合作用，32m跨径模板挠度减小8mm，64m跨径模板挠度较小10.5mm。随着移动模架主梁刚度变小，耦合作用对模板挠度影响更加显著，当模架主梁刚度减小30%时，对32m、64m跨径模板挠度影响量分别为11.5mm、13.7mm。
对于32m、64m跨径梁桥来说，在主梁线形控制中，接近1cm影响量是不能忽略的，因而，需要考虑模架与钢骨架耦合作用对主梁线形的影响，且模板刚度越小，耦合作用对主梁线形影响越大。
4 箱梁钢筋配筋率影响分析
改变主梁纵向钢筋的配筋率，考虑模架与钢筋骨架耦合作用，分析主梁纵向配筋率对底部模板挠度的影响。
由图6、图7有，主梁纵向配筋率对模板挠度影响很小，因而，在分析模架与钢筋骨架耦合作用对主梁线形影响时，不需要考虑主梁钢筋配筋率对耦合作用的影响。
5 主梁线形控制
在西洋河特大桥主梁线形控制中，考虑了移动模架与钢筋骨架耦合作用对主梁线形的影响，对主梁立模标高进行了修正，西洋河特大桥引桥首跨主梁最终线形控制结果如图8所示。
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图8 西洋河特大桥主梁最终实测线形与理论线形对比图
由图8有，西洋河特大桥引桥首跨主梁最终实测线形与理论目标线形误差控制在1mm以内，实现了主梁线形的高精度控制。
6 结论
本文从混凝土弹性模量、移动模架主梁刚度及主梁钢梁配筋率三方面，分析移动模架与钢筋骨架耦合作用对现浇箱梁的影响规律，主要结论如下：
1）移动模架与钢筋骨架耦合作用对32m、64m跨径现浇箱梁线形影响量接近1cm，对主梁线形高精度控制是不可以忽略的；
2）移动模架主梁刚度对移动模架与钢筋骨架耦合作用影响较大，模架主梁刚度越小，耦合作用对现浇箱梁线形影响越大，而箱梁钢筋配筋率对耦合作用影响很小，可以不考虑；
3）考虑移动模架与钢筋骨架耦合作用，实现了对西洋河特大桥主梁线形的高精度控制，主梁最终实测线形与理论目标线形误差控制在1mm以内。
参考文献
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作者简介：孙文火(1988—)，男，汉族，安徽安庆，博士，工程师。研究方向：大跨度桥梁结构理论与振动。E-mail：627213986@qq.com
论文作者:孙文火,陈海波
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：模架论文; 线形论文; 挠度论文; 骨架论文; 钢筋论文; 作用论文; 模板论文; 《防护工程》2019年20期论文;