MSS58下行式移动模架预压及弹性与非弹性变形的分析

MSS58下行式移动模架预压及弹性与非弹性变形的分析

朱忠辉刘浩苗永茂

中交一公局厦门工程有限公司福建厦门361021

摘要：本篇结合长平高速公路松下跨海特大桥右幅移动模架预压过程，通过预压前分析，加载过程中大量数据观测及卸载过程中大量数据的采集进行研究，计算出移动模架实际的弹性变形值与非弹性变形值，从而对后续箱梁施工及左幅移动模架提供有效的施工调整参数。

关键词：移动模架弹性变形非弹性变形预压

1.项目背景

1.1工程简介

长平高速公路是国家重点项目京台高速公路的组成部分。长平高速CPA3项目松下跨海特大桥为本工程控制性工程，箱梁为58m跨径预应力混凝土，施工工艺采用MSS58下行式移动模架,施工难度大。

1.2主要技术参数

松下跨海特大桥桥梁总长1421m，左幅2×(5×58m)+3×(4×58m)（共5联）、右幅2×(5×58m)+3×(4×58m)+（46.742+49.5+49.5m）（共6联）预应力混凝土连续箱梁。

梁段结构为：单幅箱梁顶宽17.5m，底宽7m,中心梁高3.5m，翼板3.85m，首跨、中跨纵向悬臂长10m；单箱室；平曲线位置曲梁曲做；横坡2.5%～4%。

1.3气候及海况

热带季风性气候，暖热湿润，年平均气温19.3℃，年降水量1382mm，全年≥6级的大风达301天，平均风速8.42m/s，7～9月多台风，10月至次年二月为季风期。

2.背景介绍

MSS58下行式移动模架主要由牛腿、推进平车、主梁、导梁、横梁、后横梁、中横梁、前横梁、外模及内模组成。每一部分都配有相应的液压或机械系统。加载预压对移动模架是整个安装过程中最为关键的工作之一，是在投入预应力混凝土梁浇筑之前对移动模架总体系统的承载能力：强度（节点的变形、弹性变形、非弹性变形）、刚度（主梁挠度、侧弯）、稳定性（主梁移位、倾斜度、动态状况）、构件的稳固连接、模板结构及质量的全面检验。通过预压消除结构非弹性变形，得出荷载挠度曲线，并检验设计计算结果，调整预拱度，以求得预应力混凝土箱梁施工的准确参数。提前发现模架结构及构件加工、安装所存在的问题和隐患，提前调整和整修，防患于未然。

3.方案制定与实施

预压拟采用砂袋配合加水进行预压。模拟移动模架实际所承受的荷载，观察移动模架的受力变形、承载安全性，将变形数据与理论变形数据进行对比，以确定移动模架的预拱度值。预压监测点共计100个，对移动模架监控点的布设为：左右牛腿各1个反光片；18个底横梁每个横梁底部中心各1个反射片；主梁跨距1/4、1/2、3/4、悬臂端位置各布设1个监测点，采用水准仪观测；左右主千斤顶各设置1个监控点，使用钢尺量距；左右翼板对应横梁的桩号及两个桩号中间各1个监测点，使用全站仪进行检测。

图5移动模架预压加载分区图

图6预压观测流程

移动模架完成拼装后，首先根据计算书中提供的理论挠度值进行预拱度调整。调整支撑在主梁箱梁体内的螺旋千斤顶以及支撑在底横梁上的螺旋千斤顶，调整到计算书中的高度及平面位置，模板调整完成后即可进行预压试验。

预压载荷取最大施工段箱梁自重与内模自重之和,预压加载在58m箱梁的起始段状态，加上悬臂端10米，首跨箱梁全长68米，重量约2576吨，方量约967m?。由于箱梁端（中）横梁部分荷载主要由桥墩来承担（翼缘板除外），不通过模架传递，因此模架预压试验时可不考虑桥墩部分箱体的荷载92.3m3砼)。

预压荷载取箱梁自重载荷，加载方式采用逐级加载，0→20%→40%→60%→80%→100%→静载→80%→60%→40%→20%→0%。控制每级加载速度，每级加载后均静载稳定后分别对移动模架的进行测设。为防止移动模架出现较大异常变化，每级加载完成数据对比上级数据分析，查看有无异常数据。加压过程中要注意每个砂袋要均匀加载，防止移动模架偏载。加载全部完成后，移动模架需稳定荷载24h，方可进行卸载。

浇筑前进行第一次观测，其后每加载20%观测一次，预压至100%共计观测5次，待移动模架静载24h方可进行100%荷载的观测。

4.数据整理与分析

加载试验完毕后，根据实际测量值与理论计算值对比决定第一跨箱梁的预拱度调整值。浇完第一跨箱梁后所测得实际数据，后续箱梁浇注可根据实际值调整。将加载预压观测数据整理、汇编，并与相关规范、设计技术性能及设计图计算书对比，得出初步结论。将采集的数据汇总整理分析，将各阶段数据进行对比，计算出变形值如下表（负值为拱起，正值为下挠，单位为m）。

表1移动模架非弹性变形值

根据现有数据，从荷载开始至卸载完成除去非弹性变形值计算出的弹性变形值如下表。（负值为拱起，正值为下挠，以m为单位）。

表2移动模架弹性变形值

从数据整理的结果加以分析可以得出以下结论：

图7观测曲线

（1）非弹性变形：非弹性变形最大值的构件为主梁，其中左侧主梁3/4处变形最大，变形值为19mm，变形值远大于其它位置的变形，其主要原因是主梁为分段拼接钢结构且承受大量荷载，结构间存在加工误差空隙情况引起的非弹性变形。翼板及牛腿非弹性变形值较为均衡，无明显异常和设计数据较为接近。左右支点最大沉降1mm，无明显变化。非弹性变形整体较为均匀，无明显问题存在，预压过程已基本消除非弹性变形引起的误差，为保证后续移动模架施工数据的准确性提供有效的依据。

（2）弹性变形：从数据中可以得出弹性变形值按平滑曲线变形，支点位置变化量最小，越靠近跨中下挠值越大，悬臂端逐渐拱起，总体线性平顺，所测得量与设计计算值无较大差异。支点位置为大型千斤顶与牛腿，刚度强度稳定性好，除去弹性变形基本无变化，靠近墩柱与支点位置变形较小。移动模架跨中的跨径较大，需承受压力和剪力所以变形较大。悬臂端的荷载量小于跨中荷载，因主梁为一个整体，跨中荷载施加的往下压力由支点传递到悬臂端，悬臂端往上拱起。

5.总结

非弹性变形主要是由于钢结构间存在不密合现象，在自身重力下无法压实，经过荷载重量有效的压实可以消除其在设计荷载中的非弹性变形。非弹性变形及弹性变形数据对于移动模架施工是一项关键工序，其观测数据对后续施工提供了关键参数。经过此次预压过程，通过对移动模架进行模拟混凝土的荷载有效地消除了钢结构的非弹性变形对预拱度设置的影响，得出了真正的弹性变形数据，对后续箱梁浇筑提供了有效的数据依据。

参考文献

[1]中国有色金属工业总公司.工程测量规范[M].北京:中国计划出版社,2008.

[2]路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人民交通出版社,2011.

[3]牛志宏.工程变形监测技术[M].北京:测绘出版社,2013.