浅析移动模架工法在桥梁施工中的应用
摘要：移动模架工法也简称MSS工法，现已成为最主要的建桥方法之一，其工艺原理是在设计混凝土箱梁的上方或下方设置承重钢主梁来支承模板、梁重和各种施工荷载，钢主梁可在滑道滑行。此工法为大型桥梁施工向机械化、自动化和标准化的方向迈进了成功的一步。本文以凫洲大桥为工程背景，分析移动模架工法的特点和施工中的关键技术。
关键词：移动模架、施工
动模架工法的特点
由于预应力混凝土连续箱梁具有整体刚度大、施工质量容易保证、养护成本低等优点，现已广泛应用于城市高架桥和大型桥梁的引桥建设中。当桥墩较高、桥跨较长或桥下净空受到时，更为广泛地采用移动模架逐孔现浇施工技术。移动模架法施工具有以下特点：
(1)工序简单，施工周期短。上、下部构造可平行施工，在下部构造超前完成2-3孔后，上部箱梁施工即可按顺序进行，有利于加快全桥的整体施工进度。机械化程度高，采用全液压设备进行操作，极大程度地降低了劳动强度，缩短施工周期经过与国内传统的施工方法对比发现，采用技术施工可缩短桥梁上部结构施工工期50%-200%。
(2)工序重复，易于掌握和管理。由于每段梁的模板、钢筋、预应力体系、混凝土浇注等工序和工艺基本相同，施工2-3个梁段后即可走入正轨，易于掌握和管理。同时移动模架反复周转使用，有效地降低了综合施工成本。
(3)移动模架工厂化施工，标准化作业，梁体整体性好，利于工程质量和安全控制。采用移动模架施工，每孔箱梁仅在0.2L附近设一道横向工作缝，混凝土箱梁的整体性能好，尤其是对于深处海洋环境中的桥梁，使结构的耐久性更有保证，从结构上对工程质量有利。同时，可在模架制造时事先设置预拱度控制变形，便于控制梁体整体性、结构尺寸和线形，保证施工质量。另外由于施工工艺先进合理，成熟可靠，施工均在模板内进行，基本不受外界因素干扰，因而比其他现场浇注混凝土的施工方法更有安全保障。
(4)移动模架逐孔施工，具有明显的经济效益，经过多年的工程实践，对于桥墩超过一定的高度而无法设置脚手架施工的高架桥梁工程和地面为软弱土层、脚手架或支架基础处理困难且费用较高，以及在桥梁跨数超过10孔的情况下采用移动模架法进行施工将更加显示出“经济、高效”的特点。桥型美观，多孔连续，伸缩缝少，行车舒适性高，亦可降低噪音。
(5)施工时的受力与运营时的受力一致，不需要增加施工受力钢筋，减少建材消耗。
(6)移动模架对于高墩桥梁，尤其是城市立交和高架桥因为移动模架造桥机作业面通常在桥墩的顶部，不需要桥下净空的施工，具有显著的安全性基本不影响桥下的通车、通航要求对桥下地面的要求低，也不受桥梁墩高及地面设施的影响，适用于交通繁忙区域高架桥的不中断交通施工。
(7)施工占地少，对环境的影响和污染少，有利于文明施工。因施工是从桥的一端向另一端逐孔推进，施工完毕的箱梁桥面可用作半成品的加工和堆放场地，对于施工场地狭窄的工程具有独特的优势。
(8)采用MSS技术施工有利于各种地下管线及桥梁上部结构交叉施工，节省工期，且可设置防雨、防寒、防晒的顶棚围护措施，可保证施工期间不受天气的影响，也有利于掌握工期。
(9)移动模架工法适用于跨径在20m-60m的简支或者连续梁桥，桥长达到一定规模时一般大于800m较其他工法经济。
当然移动模架施工也有如下的一些缺点：
(1)施工跨径受一定，若跨径超过60m，承重钢箱梁将过于笨重。因此主要适合于修建60m以内跨径的桥梁。
(2)因移动模架的成本较高，一次性投资较大，而且属于专用设备。另外，因整套设备的运输、拼装和拆除较困难，用时较长，因此桥长不宜少于500m，若能多次周转使用，方可获得较好的经济效益。
2．移动模架施工的关键技术
移动模架的拼装和调试
箱梁采用移动模架逐孔现浇施工，就移动模架本身的使用而言，有个至关重要的环节即移动模架的拼装，运行和拆除。拼装是施工准备阶段的重点，运行是施工过程中的关键，拆除是施工收尾阶段的难点。可见移动模架的拼装质量直接影响到混凝土浇注的质量和施工过程的安全。而移动模架是整个施工工艺的关键，所用拼件的规格及强度必须满足钢结构的标准要求。作为承重梁的主梁之间必须设定牢固的横向联结系，以增加模架的刚度，并确保模架的稳定。移动模架的拼装主要在于两侧钢主梁的拼装，由于钢主梁节点上高强螺栓数量较多，因此移动模架的拼装是一项工作量大、要求较高的工作。整套移动模架的拼装分为支撑托架（牛腿）拼装，钢主梁（导梁）拼装、横梁拼装、模板系统及其他附属部件拼装四大部分，各部分的拼装必须严格按照拼装的要求来进行。
（2）移动模架的预压
移动模架在第一孔箱梁浇注前，为确定移动模架的刚度、稳定性及挠度
等各项技术性能，移动模架在拼装后应进行原位模拟加载预压试验。根据各断面混凝土自身荷载，采用编织袋装土或砂在移动模架外模上作模拟加载试验，并模拟浇筑混凝土顺序进行加载。在加载过程中观测移动模架挠度变化情况，得出移动模架的基本变形参数。预压主要是为了检验移动模架在一定荷载状态下是否安全，同时检测到预定荷载作用下的主梁挠度。
移动模架预拱度的设置
预拱度设置的好坏直接影响桥梁的线形，因此预拱度的设置也是移动模架施工的关键技术之一。
移动模架施工的其他几个关键问题
施工控制：移动模架及移动模架施工的混凝土桥梁，在施工过程中应进行监测和控制，施工控制的目的就是保证施工结构的可靠性和安全性，确保成桥后桥面线形和受力状态符合设计要求。施工控制主要分线形控制及应力控制，同时对模架还应进行稳定性监测和控制。
移动模架施工的风力条件：在施工过程中，为了保证移动模架的使用安全，在不同状态下有相应的风力条件模架处于开模状态，尤其在纵移推进时，风力一般在12m/s，即6级风以内模架处于合模状态或在浇注混凝土时，风力一般在22m/s，即10级风以内，模架在浇注混凝土后，落梁前，其抗风能力最强。
支撑托架的整体稳定性: 一般支撑托架是左、右分体靠两组精轧螺纹钢筋对拉后，将其与墩身牢固连为一体的，在模架纵向、横向移动时，托架受力较大并将受到不平衡的弯、扭作用，因此，每根精轧螺纹钢筋的施工质量都极为重要，它是保证支撑托架能否形成整体，从而确保其稳定性的关键。
动模架工法在某大桥建设中应用
某大桥是连接广东某环岛西路与某岛港区某大道的一座特大跨海桥梁，全长3.8公里，宽30米。移动模架工法在广州南沙某洲大桥的建设中得到了很好的应用，施工跨径为30m-40m，宽15m
图1下承自行式支撑托架
的连续箱梁，施工总长度为2720m。移动模架按承重所在位置分为上承式、中承式、下承式；按支撑形式分为自行式和落地式。在某洲大桥采用了两种形式的支撑托架：第一种为下承自行式支撑托架（图1），此方法在某洲大桥第二标段成功使用，可以避免因设置支撑托架而需要在桥墩上开孔。第二种为落地下承式支撑托架（图2），此方法在凫洲大桥第一施工标段成功使用，支撑托架直接立于已完成的桥墩基础上。某洲大桥每一跨移动模架系统作业为：首先工作车模板定位，跟
图2落地下承式支撑托架
着调整外模的同时检测高程将底板腹板钢筋绑扎以及预应力套管，预应力钢绞线预埋，安装完毕后检查钢筋及预应力套管位置是否与施工图相符，将前跨内模移至定位，顶板钢筋绑扎并检测高程，混凝土浇筑由远端到近端，待足够强度后张拉预应力筋并封锚真空压浆。预应力脱模后工作车前进到下一跨。置于工作车的推进位置，先降低后方门型吊杆，再以托架上的台车，腹板模板的左右张开，利用工作车上的推进设备将工作车向前移动至预定位置，进行测量及固定后端悬吊装置，以及外模高程检测，如此反复向前推进施工。某洲大桥施工初期，每跨施工时间约15天，第5跨后，各方面工法较为熟练，平均每跨仅需要10天，提前完成工期目标。
移动模架工法具有工序程序化、线形易于控制、施工周期短、不需进行基础的处理、适用范围广、施工交通影响小、安全等优点，而在城市高架桥、高墩公路桥梁和跨海桥梁的施工中得到广泛的应用。
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
