MSS移动框架主梁拼装技术

摘要：本文简单介绍了MSS移动模架的结构组成及其在施工中的应用，重点就其现场拼装施工方案进行讲解。

关键词：MSS移动模架，主梁拼装，施工方案

1.工程概况

苏通长江公路大桥D2合同段位于南引桥区，起迄点桩号为：K21+967.00～K23+617.00。上部构造采用跨径50m预应力混凝土等截面连续箱梁，梁高2.8m，单箱单室。单幅共分三联，每联11孔。箱梁顶面设有2％的横坡。桥位处于水陆两地，陆地30孔，水上3孔，最大水深3米，由于地处长江河道入海口，受潮水影响非常大。墩身高度13.725m~48.344m。根据现场工程实际及投标承诺，该工程上部结构采用与挪威NRS公司联合开发研制的移动模架施工。

2.移动模架概况

移动支撑系统（MSS）主要由牛腿、主梁、横梁、后横梁、外模及内模组成。每一部分都配有相应的液压或机械系统。各组成部分及结构功能如下：

1.托架：托架俗称牛腿、三角结构。通过墩身预留孔（孔径：80cm*100cm）插入墩身，附着在墩身上。它的作用是支撑主梁，把主梁上的荷载通过牛腿传递到墩身上。每个牛腿顶部滑面安装有天车。并配有两对20t横向自动移动液压千斤顶。一个450t竖向自动液压千斤顶，一个纵向移动液压千斤顶。主梁嵌在天车上。为减少主梁在纵向移动时与天车接触的摩阻，天车上装有聚四氯乙烯滑板，通过三向液压系统使主梁在板桥向、顺桥向及竖向高度上正确就位。

2.主梁：滑模主梁为一对钢箱梁。钢箱梁的断面尺寸为1.824×3.438m，长度63m，分为六节——8.5m＋11.5*3m+11m+9m））。节间由摩擦型高强度螺栓连接。为使主梁在顺桥向由上一孔滑移至下一孔，主梁前、后两端配有桥架式鼻梁，长21m。主梁是整套滑模的承重部件，重约360t。主梁上开有窗口，横梁由此置入主梁，窗口内设有竖向液压千斤顶、机械千斤顶及横向千斤顶。钢横梁通过压力系统与主梁铰接，主梁承受由横梁传递来的外模、内模及上部结构的施工荷载。

3.横梁：整套滑模共有18对横梁，横梁为“H”型，钢结构尺寸为35cm*90cm*900cm，每对横梁为销连接，横梁间距3.6m，横梁上没有销孔，以便安置外模支架。横梁通过主梁内的压力系统，可进行竖向、横向调整。

4．外模：外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板直接铺设两相邻横梁间与横梁相对应。每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。连接外模板缝实为外模中轴线。底板总宽6.5m。腹板、肋板及翼缘板也与横梁相对应，并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。

5.内模：本工程模架内模自行设计加工。

3.滑模施工原理及工艺流程

MSS滑移模架的滑移及模板的安装调整是以"液压"为动力，以液压千斤顶为工作机具，在液压控制装置的控制下，通过液压千斤顶的顶推，从而完成主梁的就位、横梁的调整及内外模的安装和调整。施工前，首先编制好施工技术方案。购置专用设备、机具，租赁大型吊装设备。滑模按如下工序进行施工：托架（牛腿）的组装，主梁的拼装及有关施工设体机具的就位→托架吊装→主梁吊装及主梁就位→安装横梁→铺设底板、安装模板支架→安装外腹板及翼缘板、底板→内模施工。

滑模现场组装质量的好坏，直接影响到箱梁施工的工程质量、进度及施工安全。其中移动模架主梁作为系统的主要应力支撑系统，在整套系统中所处的地位十分的重要，但是由于移动模架主梁为大截面箱型钢制构件，具有体积大，重量重等特点，对于拼装施工机械设备的要求及现场安全作业的影响相当大。因而选择一种最佳主梁拼装施工方案尤为重要。

本工程所采用移动模架主梁、前、后鼻梁的分节长及分节重如下表所示：

图3.1-1移动模架主梁及前、后鼻梁分节拼装平面布置图

图3.1-2后鼻梁、主梁、前鼻梁分块重心布置示意图

主梁及前、后鼻梁加的重心位置距后鼻梁端部54.59m，与其中心位置相差6.61m。

图3.1-3主梁及前、后鼻梁拼装完成后重心与中心相差示意图

主梁截面尺寸为1.824×3.438m，前鼻梁截面尺寸为1.992×3.494m，后鼻梁截面尺寸为1.812×4.52m，如图3.1-3所示。

图3.1-4主梁及前、后鼻梁截面示意图

主梁各梁段之间用高强螺栓连接，前鼻梁各梁段之间用高强螺栓连接，主梁、前、后鼻梁之间用销子连接。

牛腿托架加推进小车高5.766m，全长7.822m，托架单个重22.75t，推进小车单个重5.25t。

4.方案比选

针对此套滑模特点及现场工程实际，MSS移动模架主梁的拼装初步拟有三个方案：方案一（支架法）为现场搭设贝雷支架，采用2台50t履带吊分节段拼装主梁、前后鼻梁，然后采用4台100t千斤顶调整到位，牛腿托架在前、后鼻梁及主梁拼装前采用吊车吊装就位；方案二为用精扎螺纹钢整体提升前、后鼻梁及主梁到位，牛腿托架采用支架拼装然后横移就位；方案三（卷扬机提升法）为用卷扬机整体提升已在地面拼装好的前后鼻梁及主梁，牛腿托架采用支架拼装然后横移就位。

三种施工方案优缺点分析表4－1

优点缺点

方案一

（支架拼装法）1．一次性安装到位，工艺简便。

1．支架材料消耗多；施工时间长；受外界因素影响较大；

2．需要大型起吊设备配合作业；台班费用支出大；

3．高空拼装作业，施工困难，安全性较差。

4．牛腿安装受支架搭设位置影响较大

方案二

（千斤顶顶升法）1．地面拼装，操作方便安全；拼装质量有保证；1．液压千斤顶吨位要求比较高，设备不易获取，工作过程中各千斤顶同步性较难把握，且千斤顶行程有限，主梁安装到位需顶升多次，安全性低；

2．横向对拉精扎螺纹钢刚性较大，摇摆或震动都可能造成断裂损坏以及支架系统的倾倒。

3．施工时间长；受外界因素影响较大；

方案三

（卷扬机提升法）1．地面拼装，操作方便安全；质量有保证；

2．整体一次性吊装就位，有利于缩短工期；

3．利用钢管桩支架设精轧螺纹钢做提升保护装置，安全有保障；

4．牛腿采用滑移法就位，避免了与吊装空间位置冲突；

5．支架材料可重复利用。1．由于重心偏位，起吊时有前后摆动现象，施工安全性较低；但准确计算重心位置可以缓解。

2．需另行加工扁担梁、吊架

3.起吊同步性较难控制。

5.现场拼装施工

最后通过对以上三个方案的优缺点进行比较之后，我部确定采用第三个方案进行主梁的拼装及吊升。

5.1场地布置与基础处理

⑴地基处理

在113＃、112＃、111#墩墩身两侧进行地基处理，地基沿墩身两侧分块处理用于放置贝雷支架，单个分块平面尺寸为1.5×3.4m。地面用推土机推平并铲除表面土，用碾压机压实后铺10cm厚二灰土做垫层，再在硬化后的二灰土上浇注5cm厚C15号混凝土做基础。

在处理好的地基上铺设贝雷桁架用以支撑梁段以便于梁段连接施工，每两片贝雷用90cm花架组成一组，每段梁下面安放两组，贝雷花架距离梁端距离除前鼻梁第一段为4.5m外，其余为1m。

⑵钢管桩吊装平台搭设

在112＃、113＃墩两侧打设φ630×8mm钢管桩，作为整体吊装主梁的平台基础。每个吊装平台有四根钢管桩，沿横桥向距墩身0.5、4.5m，沿纵桥向间距为4m，对称布设在墩身中线两侧。距墩身0.5m的钢管桩通过膨胀螺栓固定在承台上，另外两根钢管桩打入土内。每根主梁设两个吊点，则需要搭设两个吊装平台，其场地处理如图5.1-1，吊装平台平面布置及立面布置分别如图5.1-2和图5.1-3所示。

图5.1-1贝雷支架布置图

图5.1-2钢管桩吊装平台平面图

在钢管桩顶沿横桥向布设两排2H450型钢，单根长5m；2H450型钢与钢管桩之间焊接，其中一排2H450型钢用于安放2台卷扬机的吊勾，另一排2H450型钢中间留一定空隙，用钢板联结，其中间能通过精轧螺纹钢以便吊装前、后鼻梁及主梁，以作为卷扬机吊升过程中的保险措施；2H450上铺设I32做分配梁，单根长5m，间距0.5m；在I32上铺设6mm厚钢板，用于布设卷扬机和便于人员行走，注意钢板铺设时让出2H450型钢上的操作空间。

钢管桩沿顺桥向打设［16剪刀撑及平连，剪刀撑及平连竖向为2道，间距5m。

图5.1-3钢管支架布置立面图、侧面图

5.2主梁安装

主梁组装时，应根据沿模设计图纸，严格按照《钢结构施工技术规范》进行操作，对于高强螺栓连接面，仔细检查，逐一进行表面处理，使其达到应有的摩阻系数。高强螺栓连接，采取初材、终抒，循环重复操作，使每一高强螺栓都达到设计扭矩值，并对扭矩扳手定期进行标定，保证连接面的受力强度，防止工程事故隐患，对质量和施工安全有影响的构（配）件必须剔除或经过处理，合格后方可使用。具体步骤如下：

⑴安装第一节主梁到贝雷支架上；

⑵在靠近连接点的滑轨下分别布置一个10吨的千斤顶，共计4个；

⑶调整第一节主梁到正确的标高；

⑷用楔块楔住主梁，放松四个千斤顶；

⑸再次检查第一节主梁的标高确保还处于正确位置；

⑹在贝雷支架上安放第二节主梁，与第一节间距10mm；

⑺用千斤顶调节第二节主梁的标高，安装两节主梁间的连接板，先不必拧紧；

⑻用楔块楔住第二节主梁，放松四个千斤顶；

⑼检查第二节主梁的标高，确保相对第一节处于正确位置；

⑽使用转角法拧紧第1、2节主梁间的螺栓设计扭矩值。顺序为从连接板的中间向外侧依次施拧；

⑾重复6-10步骤将每两节主梁连接在一起。

5.3前鼻梁安装

具体步骤如下：

⑴使用2台吊车吊装第一节前鼻梁，易于调节角度完成阴阳连接处的安装；

⑵正确使用垫片，安装销栓，连接主梁与鼻梁的下弦；

⑶插入衬板，使用36mm筋扎螺纹钢紧固上弦连接法兰，共5根筋扎螺纹钢；

⑷第一节前鼻梁松钩,吊装第二节前鼻梁；

⑸插入销轴，连接第一、二节鼻梁的下弦；

⑹插入衬板，使用36mm筋扎螺纹钢紧固上弦连接法兰，共4根筋扎螺纹钢；

⑺第二节前鼻梁松钩，吊装第三节前鼻梁；

⑻插入销轴，连接第二、三节鼻梁的下弦；

⑼插入衬板，使用36mm筋扎螺纹钢紧固上弦连接法兰，共4根筋扎螺纹钢；

⑽第三节前鼻梁松钩,通过增减上弦连接处的垫板来调节前鼻梁的纵向坡度。

⑾安装张拉工作平台。

5.4后鼻梁安装

具体步骤如下：

⑴使用2台吊车吊装后鼻梁，易于调节角度完成阴阳连接处的安装；

⑵正确使用垫片及安装销栓连接主梁与鼻梁的下弦；

⑶调解后鼻梁的纵坡与主梁一致；

⑷将连接板焊接到主梁的顶部，即完成后鼻梁与主梁的连接；

5.5牛腿托架安装

牛腿托架加推进小车高5.766m，全长7.822m，托架单个重22.75t，推进小车单个重5.25t。由于托架呈三角形且有一定高度，拼装放置不稳定，现场在113#、112＃墩身两侧搭设牛腿托架安装三角支架进行支撑。按图纸要求将牛腿托架在支架上安装好，支架中心同墩中心，支架位置避开主梁拼装架位置。在支架底部安装滑船和滑移轨道，用于牛腿托架就位，支架搭设高度应严格控制，以免牛腿托架不能准确在墩身预留孔内就位。牛腿托架安装及滑移支架见图5.5-1、图5.5-2所示。

图5.5-1牛腿托架安装及就位支架、轨道立面图

图5.5-2牛腿托架安装及就位支架、轨道侧面图

托架置入墩身预留孔时，应对托架顶面用水准仪抄平，以便使天车在板面上顺利滑移。为防止墩身两侧托架在受力时倾覆，两侧对穿精轧螺纹钢拉紧，以防失稳。

5.6主梁和前、后鼻梁整体吊装

在每个钢管桩顶平台上布设2台卷扬机，用于提升前、后鼻梁及主梁，卷扬机吊勾放置在焊接在一起的2H450型钢上。主梁提升吊架由I32、［32型钢和扁钢吊带组成，布置形式见图5.6-1。在中间留缝隙的2H450型钢上布设由2I16型钢加工成的扁担梁，每个平台上放置4个扁担梁，用于穿布Φ32精轧螺纹钢，作为主梁和前、后鼻梁整体吊装时的保险装置。精轧螺纹钢吊在主梁和前、后鼻梁上的扁担梁亦由2H450和2I16型钢组成具体布置形式见图5.6-2。

主梁吊装高度超过拼装设计标高30cm以上，然后安放在2I36型钢上，2I36型钢临时焊接在已经焊接好的牛腿上，以便牛腿托架安装就位，牛腿托架就位后，用卷扬机起吊前、后鼻梁及主梁，割除钢管桩上的临时牛腿，下放至牛腿托架上，然后将前、后鼻梁及主梁横移就位，及时安装横梁连接。

4.结束语：

采用卷扬机提升法进行移动模架主梁拼装，利用企业自身拥有的常规设备，降低了施工难度。具有施工平稳，安全可靠，拼装时间短，使用辅助设备少等优点，减少了人力物资的浪费，在满足现场施工要求的同时，既保证了工程质量，又能加快施工进度，具有良好的经济效益。对同类型的现场施工有一定指导意义。

参考文献：

⑴交通部第一公路工程局.公路施工手册（桥涵）.北京：人民交通出版社，2000

⑵《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

⑶《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）