3.2.4移动模架主梁工况计算
移动模架主梁主要是在混凝土浇注时承受混凝土重量及其他施工荷载。
标准荷载值表2
荷载分类
项次
荷载项目
标准值
方向
单位
永久荷载
1
模架自重
25.9
kN/m
2
底模及翼模重量
26.37
kN/m
3
导梁重量
3.04
kN/m
可变荷载
4
混凝土荷载
144.69
kN/m
5
混凝土侧压力
50
kN/m2
6
风荷载
0.3
kN/m2
7
振捣力
2
kN/m2
8
施工荷载
2
kN/m2
计算主梁以浇注混凝土时的工况为最不利情况，浇注时5吨小龙门吊不容许吊重需牢固稳定，按荷载效应基本组合，采用的分项系数设计表达式为
γ0—结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，可分别取1.1、1.0、0.9；对于本桥重要性，安全等级取1.1
γG—永久荷载分项系数，对效应不利时取1.2
γQ1—第一个可变荷载，取1.3
γQiφQ1—可变荷载取1.3×0.65=0.845
（1）弯应力验算
荷载组合：
竖向均布荷载为1.1×[1.3×（25.9+26.37）+144.69×1.3+3.2×2×0.85]=287.6KN/m；
横向均布荷载为1.1×[3.2×30×1.1+3.2×2×1.1+3.2×0.3×1.1]=114kN/m
（2）材料性质
移动模架为箱室结构，上盖板为30mm厚，下盖板为20mm，根据计算
上盖板：
Ix=0.1613m4Iy=0.0338m4A=0.0715m2Wx=0.1073m3Wy=0.0284m3
下盖板：
Ix=0.1083m4Iy=0.0226m4A=0.0477m2Wx=0.0721m3Wy=0.019m3
腹板：
Ix=0.0708m4Iy=0.1398m4A=0.0954m2Wx=0.0238m3Wy=0.119m3
肋板：
Ix=0.045m4Iy=0.096m4A=0.024m2Wx=0.033m3Wy=0.137m3
型钢：
Ix=0.0096m4Iy=0.0152m4A=0.0128m2Wx=0.0108m3Wy=0.0138m3
（3）模架的弯应力计算
Mx=ql2/8=287.6×40×40/8=57520kN.m/2=28760kN.m
WX总=0.247m3
σx=M/W=57520/0.247=104Mpa<215Mpa
由于上下盖板受力较大，因此对此部分进行详细验收。
σx=M/W=28760/0.1794=160<315（签订合同时要求采用Q345钢材）
My=ql2/8=114×40×40/8=22800kN.m
My=M/W=92.9Mpa<215Mpa
从弯应力来看均满足设计规范的要求
（4）模架剪应力计算
τx=5752kN/0.29m2=19.8Mpa<125Mpa
τy=2280/0.29=7.8Mpa<125Mpa
（5）三向应力
σ总=143Mpa满足设计要求
3.3移动模架预压
移动模架拼装后，在第一孔箱梁施工前要对移动模架进行预压观测。
预压目的是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。
检验移动模架的强度、刚度，与设计计算值比对，并根据移动模架浇注前、后实测标高的数据对移动模架的线型进行调整。
经过预压还可验证在荷载作用下，能否实现模架设计的预拱度要求。
3.3.1预压荷载
对单个砂袋进行称重，计算出砂袋的使用数量。
调整底模高度，使主框架的四角处于同一标高位置，再调整翼模撑杆的高低，使翼模处于浇注状态位置。
按照单孔铁路箱梁重量确定基准载荷为1300吨，用压重物（袋装沙子）模拟混凝土箱梁的重量分布，分别按1040吨、1300吨、1365吨对模架分级加载试验，荷载分布示意图如下：
图6移动模架预压图
3.3.2移动模架的预压观测
（1）预压观测点的布设
项目首先选在N094孔进行移动模架的拼装，模架拼装后根据预压观测的需要分别在两侧主梁内的底板纵向布置五个观测点，位置分别为0L、1/4L、1/2L、3/4L、L。
图7移动模架主梁预压观测点布置示意图
图8移动模架预压观测点纵断面布置示意图
（2）移动模架预压观测的布骤
1）测量各观测点的预压前的原始标高；
2）第一级按1040吨加载（加载80％）后，测量各观测点的标高值；
3）第二级按1300吨加载（加载100％）后，测量各观测点的标高值；
4）第三级按1365吨加载（加载105％）后，测量各观测点的标高值；
5）静置24小时后，再次测量各观测点的标高值；
6）卸载后再次测量各观测点的标高值。
N094孔移动模架主梁预压标高记录表表3
点号
项目
左梁（左模）
右梁（右模）
0
L/4
L/2
3L/4
L
0
L/4
L/2
3L/4
L
加载前（m）
111.120
111.147
111.154
111.147
110.888
111.127
111.149
111.154
111.141
110.884
80%荷载（m）
111.118
111.112
111.103
111.112
110.887
111.126
111.113
111.110
111.108
110.885
100%荷载（m）
111.117
111.104
111.100
111.106
110.885
111.124
111.107
111.100
111.102
110.886
105%荷载（m）
111.117
111.104
111.099
111.105
110.885
111.124
111.107
111.099
111.100
110.886
静置24小时
111.117
111.104
111.099
111.105
110.885
111.124
111.107
111.099
111.100
110.886
卸载后（m）
111.120
111.147
111.155
111.148
110.886
111.128
111.149
111.155
111.141
110.886
总沉降值（mm）
3
43
55
42
3
3
42
55
41
-2
非弹性变形量（mm）
0
0
-1
-1
2
-1
0
-1
0
-2
弹性变形量（mm）
3
43
56
43
1
4
42
56
41
0
备注
3.4移动模架主钢箱梁线形调整
从上表移动模架预压的数据来看，模架左、右侧主梁的1／2L跨中处的加载到105％后实际沉降量为5.5cm，设计沉降量为6cm，实测与设计误差为0.5cm，符合规范要求。
暂不考虑非弹性变形量，主钢箱梁L/4下沉值43mm，跨中L/2下沉56mm。
设计文件要求，箱梁张拉起拱值为20mm。
因此，移动模架跨中需要设置拱度为56-20=36mm，其它截面按二次抛物线进行分配，计算如下：
抛物线公式设为：
ax2+bx+c=y，以跨中为水平坐标原点，当x为o时，y值等于36mm，即c=36mm，当x=±20m时，y=0，b=0可求得a=-0.09，此时抛物线方程为y=-0.09x2+36，将各点的横坐标代入可得：
0处x=-20my=0
L/4点处x=-10my=27mm
L/2点处x=0m y=36mm
3L/4点处x=10my=27mm
L点处x=20m y=0mm
根据计算可得移动模架预拱度数据：
预拱度设置表表4
位置
0L
L/4
L/2
3L/4
L
预拱度mm
0
27
36
27
0
为了使铁路箱梁施工后的高程符合设计要求，通过预压的结果对移动模架主钢箱梁的线形进行微调。
在预压完成后，项目部施工了N094孔铁路箱梁，并对N094孔箱梁浇筑前、后移动模架主梁的预拱值进行了观测，预拱度变化见下表。
N094孔箱梁混凝土浇筑前后预拱度统计表5
位置
0L
L/4
L/2
3L/4
L
预拱度mm
浇筑前（上拱）
0
27
37
27
0
浇筑后（下拱）
0
15
21
17
1
从上表可以看出：
浇筑前箱梁1/2L跨中处的预拱度为3.7cm，待箱梁浇筑后1/2L跨中处的预拱度为-2.1cm，说明移动模架主梁浇筑后沉降了5.8cm，相比预压数值增大了3mm，符合设计要求。
3.5根据规范及设计要求，移动模架施工现浇箱梁线型控制按下式计算：
实际控制标高fc（设计标高位置处）公式计算：
fc=f0+f1+f2-f3-f4+f5
其中：
f0:
线路设计标高；
f1:
砼浇注后，主钢箱梁的弹性变形，由施工单位根据钢箱梁的参数计算；
f2:
移动模架支撑系统的弹性与非弹性压缩变形；
f3:
预应力张拉对砼箱梁线型的影响，设计院提供参考数据；
f4:
现浇箱梁张拉压浆完毕后的箱梁的预拱度，设计院提供参考数据；
f5:
正常跨施工时悬臂端后吊点下挠度，由设计院提供参考数据。
钢箱梁刚度计算可根据预压观测结果及已浇梁跨实际下挠度进行修正。
3.6铁路箱梁上拱量在预应力钢束张拉后的变化
移动模架拼装过种中，底模板与横梁之间用螺丝连接，存在局部小部分间隙人工没法拧紧到位的现象，同时观测时由于人或当时环境（如刮风等影响）对测量数据有一定的误差，对预压后模架预拱的设置都有一定的影响。
铁路箱梁张拉完成后，梁体会有起拱，并且随着龄期的增加，箱梁在不断发生徐变，起拱会不断增加。
项目使用TrimbleDINI03型电子水准仪对梁体张拉后标高进行测量观测，终张后至梁体龄期75天的观测数据如下：
铁路箱梁张拉后起拱值统计表表6
工况
累计上拱量
（mm）
工况
累计上拱量
（mm）
工况
累计上拱量
（mm）
工况
累计上拱量
（mm）
张拉后
左跨中
24.26
张拉后
3天
左跨中
24.39
张拉后
5天
左跨中
24.61
张拉后
7天
左跨中
26.49
右跨中
24.98
右跨中
25.21
右跨中
25.36
右跨中
27.02
平均值
24.62
平均值
24.80
平均值
24.98
平均值
26.76
张拉后15天
左跨中
27.29
张拉后
23天
左跨中
28.84
张拉后
30天
左跨中
29.09
张拉后
37天
左跨中
29.13
右跨中
27.77
右跨中
29.30
右跨中
29.57
右跨中
29.60
平均值
27.53
平均值
29.07
平均值
29.33
平均值
29.36
张拉后44天
左跨中
30.11
张拉后
54天
左跨中
31.01
张拉后
61天
左跨中
31.71
张拉后
68天
左跨中
31.52
右跨中
30.47
右跨中
31.86
右跨中
32.965
右跨中
32.83
平均值
30.29
平均值
31.44
平均值
32.33
平均值
32.17
张拉后75天
左跨中
31.40
右跨中
32.79
平均值
32.09
从上表结果可以看出：
铁路箱梁张拉后跨中起拱值分别为24.26mm和24.98mm，与图纸中给出的设计起拱值20mm差值在4mm之内，说明箱梁张拉后的起拱值符合精度要求。
但随着龄期的不断增加，张拉后61天时箱梁跨中起拱值从24mm增加到32mm，比设计值大12mm，误差较大。
张拉61天以后，箱梁徐变基本结束，说明铁路箱梁混凝土张拉完成后的2个月之内，一直处于徐变状态。
因此，模架拼装时将模架跨中上拱值确定为4cm偏大，根据箱梁徐变的数据分析，我们将移动模架主梁预拱度进行微调，跨中位置从上拱4cm调整为3.5cm，箱梁混凝土浇筑后主梁下沉6cm，即铁路箱梁浇筑完成后形成了向下2.5cm的预拱值，在箱梁张拉并经过60天徐变后，就可以基本保证箱梁顶面水平，确保无碴轨道铺设评估顺利通过。
第一，跨中位置上拱3.5cm，其他位置按二次抛物线过渡
3.5cm
第二，铁路箱梁浇筑完成后形成了向下2.5cm的预拱值
2.5cm
第三，箱梁张拉完成2月后，梁体上拱3cm左右，基本实现梁顶水平
4结束语
预拱度控制是移动模架施工中的重点工作，施工前应按照“客运专线铁路桥涵施工技术指南”和设计图纸的要求设置预拱度，通过模拟实际荷载进行预压，并对所测数据分析得出预拱度实际值，分析实际数据对预拱度进行微调，以确保主梁现浇后的顶面线型满足规范要求。
在后期的施工中，考虑到梁体模架在浇筑过程中，钢构件会产生疲劳而挠度发生变化，因此在施工过程中必须跟踪观测，当变形较大时随时对模架预拱度值进行调整。
参考文献：
1建筑变形测量规程（JGJ/T8-97）
2郑州黄河公铁合建段DXZ40/1300下行式移动模架使用说明书
3GB50017-2003《钢结构设计规范》
4GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》
5客运专线无碴轨道铁路设计指南铁建设函[2005]754号
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