李 轲 简佳峰
（中交第一公路勘察设计研究院有限公司 第三交通设计院，陕西，西安，710068）
研究意义及目的
随着我国加大基础设施建设，预应力混凝土连续箱梁被广泛应用于跨江跨海大桥及城市高架桥中。桥梁施工技术特别是多跨续箱梁施工技术的发展，极大的提高了我国桥梁建设的水平和工程进度。然而，近年来随着社会的发展，高速公路和互通立交中出现了很多变宽变截面箱桥梁。对于常见的等截面现浇预应力混凝土连续箱梁，多采用满堂支架或等截面移动模架施工。但是对于变截面的大跨径现浇箱梁，工程环境复杂、自身截面多样，施工技术应用较少，少有类似的工程经验可借鉴。因此对于变截面移动模架施工关键技术的研究就成为迫切之需。
1．国内外研究现状
移动模架为逐孔现浇工艺作业设备，即Movable Scaffolding Syst，缩写为：MSS。1955年西德的Dywidag以及奥地利的Winda等公司开始用于Andemaeh附近联邦9号高速公路的克钦卡汉大桥。在国内，南京长江二桥的南汊桥和北汊桥的引桥施工中，引进了2台挪威NRS公司研制的移动模架式大宽度变截面移动模架（MSS）建造了双箱单室等截面预应力混凝土连续箱梁。移动模架施工技术特别适用于等跨径、等截面的多跨预应力连续箱梁现浇施工，跨数越多，每跨平均施工周期就越短，也越经济。移动模架施工技术虽然在国内外应用很多，但是对于大宽度变截面移动模架方面的研究仍是本行业中的空白。
2．工程背景
泉州湾跨海大桥工程某互通主线桥位于海岸浅水滩涂区，最大墩高26.5m，水上施工且多有台风出现，因此采用常规的支架方案安全性那难以保证，故采用大宽度变截面移动模架施工。本文即以此为背景展开对移动模架(MSS)应用于大宽度变截面箱梁施工的探讨。
3．研究内容
大宽度变截面移动模架施工过程中，由于箱梁截面复杂多样、箱梁节段和模架自身重量大、施工工序繁多。为保障施工过程中结构安全，需利用有限元软件对结构受力性能进行仿真分析，其主要研究内容有：
（1）对大宽度变截面移动模架各个构件进行仿真分析，评估其静力强度、刚度与稳定性，确保施工过程安全。
（2）变截面移动模架安装以及施工过程中，需要借助新建桥梁下部结构，不可避免对其产生影响。由于变截面移动模架自身结构复杂，须对其对桥梁结构的影响分析研究，以确保结构安全。
4．计算工况
本依托工程所用变截面移动模架MSS50，在施工过程中需分析的工状有：
（1）空载状态：已合模待浇筑的状态。
（2）混凝土浇筑状态：混凝土浇筑状态包括变宽度浇筑工况、标准段浇筑工况、尾跨浇筑工况，其中变宽段浇筑工况，移动模架所受荷载吨位最大，是最危险工况。
（5）移动模架纵向行走：随着移动模架位置的变化，其支撑条件也不断变化，且受到纵向的水平推力。在该工况下，需对受力最为不利的前、后鼻梁的强度、刚度及稳定性进行验算。
5．上部支撑系统有限元仿真分析
5.1计算模型
移动模架大宽度变截面移动模架主要由主梁、鼻梁、模板横梁、小车、液压千斤顶、内外模板等部分组成。由于主梁通过液压自锁千斤顶向小车、牛腿传递载荷。ANSYS模型模架系统主梁用板壳元来模拟，鼻梁采用空间梁单元来模拟，共划分板壳元114586个，梁单元9686个，节点106210个。MIDAS模型模架系统主梁鼻梁系统均采用空间梁单元模拟，共划分梁单元1637，节点888个。
图5.1移动模架系统有限元模型
5.2浇筑状态主梁刚度和强度计算
5.3移动模架过孔主梁强度与刚度计算
（1）模架纵移20米（主梁悬臂最大状态），强度与刚度计算
移动模架在混凝土浇筑完毕，满足模架纵移条件时，模架开始纵移。当移动模架纵移20米时，前鼻梁及主梁处于最大悬臂状态。在该位置，鼻梁的最大竖向变形为285毫米，主梁的最大Von mises应力为： ，位于主梁外侧腹板的支撑位置。
（2）移动模架纵移36米强度与刚度计算
移动模架在混凝土浇筑完毕，满足模架纵移条件时，模架开始纵移。当移动模架纵移36米时，鼻梁的最大竖向变形为192毫米，此时鼻梁的最大受力杆件为支点处的竖向撑杆，最大受力为513KN。
5.4鼻梁有限元仿真分析
5.4.1鼻梁强度验算
6．移动模架行走对桥墩作用影响分析
变截面移动模架自重大，行走过程中会对桥墩产生较大推力，其中主线桥B027一跨浇筑工况移动模架荷载墩位最大，此时模架对桥墩的纵向水平力取为300KN，对B027建立有限元模型，分析移动模架移动过程中桥墩的应力及变形。
秀涂互通主线桥B027在移动模架水平推力作用下，局部最大拉应力达到0.87Mpa，出现在系梁和桥墩结合部位，小于C40混凝土抗拉设计值，满足使用要求，钢筋拉应力最大达到1.98Mpa，钢筋应力最大点出现在系梁底部，小于HRB335级的钢筋的抗拉强度设计值，沿推力方向位移很小可以忽略不计。
7．结论与建议
（1）变截面移动模架混凝土浇筑最危险工况，上部支撑系统的主梁变形和应力都比较大，在混凝土浇筑过程应对主梁的应力和变形进行监控，防止变截面移动模架变形过大对桥梁梁体线形产生影响。
（2）变截面移动模架移动过程中，应对鼻梁应力和变形进行监控。
（3）变截面移动模架混凝土浇筑最危险工况，模板横梁的变形和应力都较大，在混凝土浇筑过程中应对模板横梁应力和变形进行监控。
（4）辅助墩受到变截面移动模架的偏心作用时，局部最大拉应力为1.3MPa，虽然小于承台混凝土C35的抗拉强度设计值1.5Mpa，但是必须在设计当中考虑采用变截面移动模架施工对辅助墩的影响，做防裂处理
（5）桥墩受到变截面移动模架的推力作用，对于桥墩高度小于17米，处在安全的范围之内，对桥墩高度大于17米时，施工过程中应对桥墩的应力和变形进行监测。
作者简介：
李轲（1986.8——），男，汉族，陕西省西安市人，硕士，助理工程师。主要从事桥梁设计工作。
简佳峰（1985.2—），男，汉族，四川省达州市人，本科，助理工程师。主要从事桥梁设计工作。
论文作者:李轲,简佳峰
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/14
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