京沪高速铁路现浇梁移动模架的预压试验及预拱度设置

京沪高速铁路现浇梁移动模架的预压试验及预拱度设置

作者：李海强

来源：《城市建设理论研究》2013年第31期

摘 要 铁路客运专线DXZ32m/900t型下行式移动模架安装后对设备必须先进行预压试验，并根据预压成果对设备进行二次预拱度调整。由于预压的过程极其复杂且非常关键，通过对设备的预压调整可以事先排除设备本身存在的问题，从而来保证施工的安全和质量。 关键词移动模架 堆载预压试验 预拱度调整 中图分类号： U445.463文献标识码：A 引言

桥梁是高速铁路客运专线线路建设的主体，尤其在地形复杂的区段，而桥梁跨度较大时，采用移动模架进行现浇梁施工已成为施工首选。随着高铁时代的到来，大跨梁现浇施工工艺日臻成熟，施工前对承重支架或模架的预压成为排除模架拼装误差、故障，检验设备，提高梁体质量和确保施工安全的重要手段。京沪高铁济南段运用DXZ32m/900t型下行式移动模架进行了大量现浇梁施工，积累了一定的经验现将其预压试验工艺总结如下。 预压试验的目的

1）消除移动模架拼装的非弹性变形，测算出施工荷载作用下的弹性变形值，为箱梁施工时模板的预拱度计算及设置提供依据；

2）检验移动模架的强度、刚度并与设计计算值比对； 3）检验已施工墩台基础的强度。 预压试验的原理

3.1 梁体重量及施工载荷的分配

本工程的施工现浇箱梁每片总重约812t，其中两端头（1.5m）重109t,该部分荷载主要由桥墩承担，实际箱梁由模架承担的重量为703t。考虑施工荷载为5t，内模重量约35t，移动模架承担的全部荷载总计743t。根据铁路客运专线DXZ32m/900t型下行式移动模架的预压试验要求，900t型需要最大堆载量743 × 130%=960t。

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3.2 压载材料的选择

压载试验材料的选择要求，应尽量模拟接近混凝土浇注过程的流动形态，不能损坏、碰撞和挤压设备。因此材料的选择根据各个施工现场的条件也有多样化，如：水、土石混合、砂子、预制混凝土等。

本次试验根据现场条件采用预制混凝土块（1.5m×0.75m×0.75m）和砂子，这是由于混凝土块的可计算、可控制性和砂子的可塑、可计算、可控制等因素。堆载试验先用混凝土块，然后用袋装砂子代替荷载进行，每只编织袋装砂50kg。 3.3压载及卸载过程的分级

分别按0、30%、60%、100%、130%的基准荷载（743t）对模架分级加载试验，测量各测点的标高值。 预压试验准备工作 4.1测量准备

仪器的准备：一台徕卡TRS1201+全站仪,标称精度1mm+1.5ppm；一台TopconAT-G2水准仪（DS1）+测微器+铟钢尺一套；一把校正过的30m钢尺。

主梁观测点布置：在两主梁上部沿纵向布置五个测点，位置分别为主梁两端部、梁中点、和1/4跨处共10个点；

模板观测点布置：在底模板和侧模（两侧翼模与腹模交汇处）纵向端部、中点、和1/4跨处共15个点。

用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出支架总下沉值（预压前-稳定期），计算弹性变形量（卸载后-稳定期）和非弹性变形量（预压前-卸载后）。 测点设置及模架外形见图1、2。 4.2 技术准备

根据移动模架施工图及移动模架预压方案等资料，进行图纸复核及现场核对。组织相关人员培训、学习相关技术规范及施工细则、设计文件，做好施工前的技术准备工作。 4.3预压试验的物资及设备的准备

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做好移动模架拼装后的预压试验等工序所需材料的准备工作，主要为预压所需的混凝土块及砂袋等。主要机械配备有10吨平板车2台、50t汽车起重机2台、25t汽车起重机1台，用于预压材料的运输与吊装。 预压载荷的分布

模拟加载要与梁的实际荷载按照30%→60%→100%→130%四级对模架进行堆载。具体部位荷载见图3。 堆载程序

在模拟堆载的过程中，要按照实际浇注施工顺序进行加载 6.1 纵桥向按照下图进行做堆载试验： 6.2横桥向堆载顺序按下图进行 预压试验的程序及要求 7.1 现场堆载

堆载过程采用吊车吊装，人工辅助堆放。为了确保堆载重量的准确性，在吊车吊钩上配备一台5t电子秤对每一吊装物进行准确称量，现场技术人员进行登记记录，保证称量准确。 7.2四级加载及卸载

加载过程：即0→30%（220t）→60%（440t）→100%（740t）→130%（960t），每级加载后均静载3小时后分别测量指定位置的变形沉降量并做好记录。

卸载过程：即130%（960t）→100%（740t）→60%（440t）→30%（220t）→0，即每级卸载3小时后分别测量指定位置，做好记录并核查后，方可进行下一级卸载操作。 7.3 试验要求

加载前：对墩旁托架及主梁的连接螺栓再次进行检查。

加载过程：加载过程加强安全监控，如发现测点变形异常，应立即停止加载并分析原因，若是结构性原因，应立即卸载，对模架处理后重新按要求进行加载预压试验。若由于荷载堆放位置、荷载加载速度、测量等原因引起的，及时查找原因，采取补救措施。 卸载过程：要分级分层按照顺序卸载，禁止在某处集中卸载。

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模架预压试验测量成果 8.1模板试验数据分析

底模弹性变形跨中数值推算为：64.93 8.2模架大梁堆载试验数据分析 由表1和表2可知。

9 移动模架预压后预拱度的设置 9.1设计要求的预拱度值

根据《无砟轨道后张法预应力混凝土简直箱梁（双线现浇31.5m）叁桥通（2008）2326（修）-Ⅲ-JH》图纸中设计提供的理论跨中反拱计算公式，计算出跨济兖公路特大桥164#-165#墩（模架安装位置）梁的跨中反拱值为14.55mm，以梁跨中为坐标，其它位置反拱值的设置满足二次抛物线的要求，为了推算该二次抛物线公式，按下图建立直角坐标系，设y=ax2+b，由于箱梁计算跨度为31.5m，跨中最大反拱值为-14.55mm，将坐标点（0，-14.55）及（15.75，0）代入y=ax2+b中得出y=0.0.0587x2-14.55（x单位： m，y单位：mm）。 根据图一二次抛物线公式梁体纵向其它各点设计反拱值如下图： 9.2根据试验测量成果计算后需调整的预拱度值

由于本次试验是模架出厂后各种性能的第一次试验，根据厂家要求第一片箱梁的实际浇注过程设备可能出现一些难以预计的后继次生沉降。因此底模的首次拱度调整依据模架加载到130%的最大弹性变形量进行，待第一片箱梁浇筑后根据实际情况对第二片箱梁预拱度重新调整完善。

根据移动模架堆载试验数据，主梁弹性变形跨中最大为53mm，小于底模弹性跨中变形值64.93mm，符合模架的变形设计。由于模板弹性变形为64.93mm，根据设计图纸的反拱值要求，计算出底模需要设置的跨中反拱值为-14.55mm，因此底模跨中预设反拱值为50.38mm，其它位置反拱值按照二次抛物线过渡。建立坐标系设y=ax2+b，梁计算跨度为31.5m，将坐标点（0，50.38）及（15.75，0）代入y=ax2+b得出y=-0.20309x2+50.38（x单位： m，y单位：mm） 10 结语

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根据试验的数据显示结果，本次试验较为成功，对设备的安全鉴定及下一步混凝土浇注施工过程的监控，积累了宝贵的经验。在以后的施工中，对加载试验应考虑充分利用水、砂子、土石混合等廉价物资，并进一步降低人力、设备及物资等成本。