移动模架法施工.docx

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移动模架法施工

下行式移动模架造桥机施工

1、前言

国内外移动模架（造桥机）使用状况

移动模架造桥机是一种自带模板、利用两根纵梁支撑、对混凝土桥梁进行逐孔向前现场浇筑的施工机械。

该技术于20世纪50年代起源于西欧，1959年在阿尔卑斯山修建桥梁时首先创用，周期达到两周一孔；1963年西德斯特拉巴格公司采用穿巷导梁（两次走行型）现浇31m跨简支桥梁；1969年德国PZ公司首先使用桥面下支撑双梁一次走行的现浇方案，用于德国Amsinck立交桥，于1973年定型，该工法亦称PZ法，其最大适用跨度为55m。

现在发展到了60米。

桥面上支承实例有瑞士如根托贝桥，此桥用MSU60/90型桥面上支承移动模架法施工，其外模为悬挂式；葡萄牙瓜迪亚纳河高架桥，其桥跨为50m+5×60m+50m，采用桥面上支承柔性悬挂法。

移动模架造桥技术，日本于1968年引进，美国在1977年使用。

如美国亚特兰大的马耳他高架桥，其跨度为23.4m～44mPC单箱单室连续梁。

我国交通部门1975年援外时采用。

1991年在国内最早被应用于厦门高集海峡大桥。

该桥全长2070m，45m等跨距连续PC梁，采用PZ公司研制、瑞士LOSINGER公司生产的移动模架造桥机施工。

台湾省在20世纪90年代后大量引进或制造了该类造桥机达40台。

国内第一台拥有自主知识产权、自行研制成功的移动模架造桥机，在1998年成功投入使用于厦门海仓大桥东引桥1000t/42m单箱PC梁的施工；1999年京珠高速公路武汉打靶堤立交桥采用自行研制的1000t/2×30m型移动模架造桥机；2000年至2001年深圳通香港之东深供水改造工程采用自行研制的500t/24mU型渡槽移动模架造桥机；2002年丹拉高速公路磴口黄河桥采用自行研制的简易式1200t/50m型移动模架造桥机。

这些实践提供了国内移动模架造桥机可靠的施工技术研究并总结了成熟的施工工法。

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根据现场条件和施工组织比选，本桥采用下行式移动模架。

下行式移动模架包括支承台车、主梁、底模、侧模和底模调整机构、导梁、墩旁托架、辅助门吊和内模及内模小车。

移动模架的墩旁托架及落地支架，应具有足够的强度，刚度和稳定性，基础必须坚实稳固。

2、工艺特点

移动模架法适用于在地形条件以及桥梁长度、曲线下受到约束时的首选采用。

优点：

（1）集制梁及架梁为一体，无需梁场，少占耕地，不需要大型提梁运梁设备，设备投入少，研制风险低；

（2）机动灵活，可迅速转场；（3）作业程序清晰、结构受力明确、模架强度高，适应特殊地理环境，不受桥下地质条件的限制。

（4）梁顶不需要许多拉杆并留孔。

缺点：

移动模架具有野外、高空和流动的特点，管理跨度大，安全质量控制任务艰巨。

但基本作业雷同。

3、工艺原理

采用下行式移动模架，利用承台安装主支腿，主支腿支撑主框架，外模及模架安装在主框架上，形成一个可以纵向移动的桥梁制造平台，完成桥梁的施工。

移动模架横向分离，使其能够通过桥墩，纵向前移过孔到达下一施工位，横向合拢再次形成施工平台，完成下一孔施工。

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制梁：

由两组钢箱梁支承模板，在模板内进行现场浇注混凝土梁，模板系统有微调机构进行调整，以保证梁型正确。

采用桥面下支行式，混凝土梁的重量及模架的自重通过四个支顶油缸传递到墩旁托架上，再通过墩旁托架传到墩身承台上。

脱模：

四个支顶油缸收缩，整体脱模落于支承台车滑道上。

底模及横梁随着主梁在横移油缸作用下，实现开合并拢，底模板可通过底模螺旋顶调整拱度。

支腿自移：

前、中、后扁担吊挂模架及前导梁，替代支腿作用，模架自重转至桥面。

利用垂直吊挂油缸使墩身两边的墩旁托架和支承台车脱离墩身，并利用反钩轮钩住箱梁轨道外侧，启用安装在两主箱梁内的两台卷扬机拖拽向前方桥墩移位并安装。

模架纵移：

前、中扁担卸载，后扁担梁吊挂主箱梁，松开横向联接系后，模架对开成两组。

后扁担走行轮落于桥面轨道上，箱梁轨道支撑于台车滑道上，由纵移油缸向前顶推移位。

4、施工工艺流程及操作要点

4.1.1施工工艺流程

墩身施工完成后，首先安装支座；移动模架就位，同时进行模板调整、预拱度设置；钢筋于加工场集中加工，运输车运输到施工桥位下，采用吊车吊装到桥上作业面后先绑扎底、腹板钢筋，同时安装预应力管道、布设纵向预应力束，然后安装内模，绑扎顶板钢筋，同时安装预应力管道；混凝土在拌合站集中拌制、混凝土输送车运输、混凝土输送泵配合布料杆或混凝土泵车进行梁体混凝土入模；混凝土浇筑完成后对梁体进行养护；当梁体混凝土强度达到设计要求强度后，张拉预应力筋；孔道压浆、封端；移动模架落架、脱模，纵向前移至下一孔位；对已施工桥位组织桥面系施工。

4.1.2造第一孔梁

…

移动模架组拼→堆载预压→模板系统调整→绑扎钢筋、布管→内模安装→检测、调整模板、补缝→绑扎顶板钢筋→浇注混凝土→养生→脱开端模及一至二节内模板→施加预应力、压浆→检测→进入下一操作循环。

移动模架拼装后，在第一孔箱梁施工前对移动模架进行预压。

预压的目的是消除移动模架拼装的非弹性变形，测算出施工荷载时的弹性变形，根据箱梁张拉后的上拱度再计算出移动模架底模的预拱度。

根据预压实际值及移动模架理论值，设置第1孔箱梁施工底模跨反拱。

以后再根据移动模架实际挠度和箱梁张拉后反拱值进行调整。

4.1.3正常作业循环

清理移动模架上杂物→解除竖向、及横向约束→移动模架整体下放→松开底模横梁及模板中部的螺栓连接→两组模架基本同步向两外侧横移→检测纵移是否有障碍→两组模架基本同步向前移动到位→整机纵移到位→两组模架基本同步向内横移到位→连接底模横梁及模板→调整侧模及底模→检测→扎钢筋（移位之前可在已制梁上分片扎好）、布管→内模板安装→检测、调整模板、补缝→扎顶板钢筋→浇注混凝土→养生→脱开端模及一至二节内模板→施加预应力、压浆→检测→进入下一操作循环。

4.1.4标准作业流程

步骤1：

移动模架拼装就位，施工首孔箱梁，此时移动模架支承在前、后主支腿上；绑扎底板、腹板钢筋、立内模、绑扎顶板钢筋、浇注混凝土。

混凝土达到强度后，解除内模撑杆，张拉完毕。

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步骤2：

桥面铺设后辅助支腿的走行钢轨；点动前主支腿、后主支腿的承重油缸，解除机械锁紧螺母，前主支腿、后主支腿的承重油缸少量回收，依靠设备自重脱模；后辅助支腿在桥面支撑，中辅助支腿、前辅助支腿在墩顶支撑；前主支腿、后主支腿承重油缸完全回收；解除前主支腿、后主支腿的对拉高强精轧螺纹钢筋；吊挂油缸回收，将主支腿提高，安装吊挂机构；解除吊挂油缸的连接，主支腿吊挂在走道上；

步骤3：

利用纵移油缸顶推前主支腿、后主支腿前进至下一桥墩就位；安装吊挂油缸，吊挂油缸回收，吊挂机构平移开；吊挂油缸伸出，主支腿支承在承台上；张拉主支腿的对拉高强精轧螺纹钢筋；

步骤4：

解除中辅助支腿、前辅助支腿支撑；后辅助支腿、后主支腿、前主支腿的油缸回收使移动模架主梁底部的轨道落放在支撑滑道上；

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步骤5：

解除底模桁架、底模、前辅助支腿中部的连接螺栓；后辅助支腿、后主支腿、前主支腿的横移油缸循环伸缩使两侧移动模架向外横移开启约4.5米。

步骤6：

同时启动后主支腿上的纵移油缸，循环伸缩使模架前移一跨。

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步骤7：

模架横移合拢就位，底模桁架、底模、前辅助支腿连接；主支腿承重油缸顶升就位并机械锁定；模板调整；绑扎底腹板钢筋；内模就位；绑扎顶板钢筋；混凝土浇注。

操作要点

4.2.1移动模架现场组拼

移动模架现场拼装前，施工单位应与移动模架供应商共同制定拼装方案及详细的现场拼装操作细则。

对于上行式移动模架，若条件容许可在桥台背后的路基上搭设临时支架用于支撑主承重梁，并利用吊车进行拼装。

若桥台背后无足够长度的路基，则无论桥墩高矮，均应在桥跨间搭设较高临时支架支撑主承重梁，并利用吊车进行拼装。

拼装的顺序是先主梁、支腿、前后导梁，最后模板系统及其它。

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对于下行式移动模架，则无论桥墩高矮及桥台背后路基长度是否足够，均应在桥跨间搭设临时支架支撑主承重梁，并利用吊车进行拼装。

拼装的顺序是先墩旁托架、推进小车、主梁、横梁、前导梁，最后模板系统及其它，完成首跨箱梁预制、过孔后再拼装后导梁。

ZQM900A移动模架全重486t，全长73m，共分为主梁、横联、前导梁、托架支撑、墩旁托架、支承台车、底模、侧模、扁担、端模、内模、内模检修平台等十二个大件系统，由工厂分件制造，在施工现场进行组拼并安装到桥位后方能进行制梁施工。

临时支架必须经过设计检算，并应特别注意选择正确的支架卸载的方式方法，以保证结构和操作人员的安全。

墩旁托架必须单独预压试验，必须保证其安全可靠；移动模架的前后支腿必须锚固于墩顶和已制成的箱梁上。

高强度螺栓连接的规格、质量及扭矩系数必须符合设计要求和相关标准。

高强度螺栓连接施拧前后，扭矩扳手必须标定，扭矩偏差不得大于扭矩值的±5%。

机械电气系统的安装调试必须遵照有关的技术标准执行。

4.2.2移动模架的现场预压

移动模架现场拼装完成后，第一片箱梁施工之前必须进行堆载预压。

堆载应尽量模拟箱梁重力状态，即移动模架正常预制箱梁施工时的受力状态，以测量移动模架主梁、横梁不同部位的弹性变形，并据此进行预拱度设置，同时检验模架的安全性能。

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预压荷载通常取值为箱梁重倍和内模重之和。

预压可采用砂袋和钢筋束进行，试验时必须分级加载和测量变形。

加载完毕，支撑变形稳定后，将预压砂袋、钢筋束逐级卸除，同时再次测量各观测点标高，以确定各观测点的弹性变形与非弹性变形。

雨天必须对堆载物进行遮雨，以防移动模架过载破坏。

对未进行厂内模拟载荷试验的移动模架尚应检测主承载结构的应力变化，评估再次加载的安全性。

4.2.3移动模架预拱度的设置

移动模架制梁预拱度为箱梁设计预拱度与模架弹性变形之代数和。

下行式移动模架预拱度的调整通过调整底模及外模的螺旋千斤顶和可调支撑杆完成；上行式移动模架预拱度的调整是通过调整底模下横梁吊件完成的。

模架弹性变形应根据预压变形测量结果绘制沉降曲线，并结合模架的设计拱度和实际支撑变形来确定。

第1、2孔箱梁施工中必须分别在浇筑混凝土前后测定、记录模架变形，以便在第2、3孔微调模架预拱度，来消除模拟状态和实际状态不同而带来的预拱度偏差。

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4.2.4钢筋工程

在钢筋加工场地先加工成半成品，然后按底板、腹板、顶板焊接成网片，搬运到移动模架上就位绑扎成型。

钢筋接长采用闪光对接焊，个别预埋件、孔洞处采用绑扎搭接。

4.2.5各种预埋件、预留孔洞

1）、伸缩缝预埋件

时速250km/h的有碴轨道梁伸缩缝由耐候钢型材、橡胶密封带、伸缩缝盖板、挡碴钢板、伸缩锚固钢筋及梁体预埋件等组成，制梁时按设计位置预埋梁体预埋件。

2）、挡碴墙、电缆碴、遮板预埋筋

梁体钢筋绑扎时，参照通桥挡碴墙构造及钢筋布置图，将预埋钢筋与梁体钢筋同时绑扎。

电缆槽、遮板的预埋钢筋参照通桥电缆槽及盖板构造图，将预埋钢筋与梁体钢筋绑扎时一同安装，遮板为预制件，浇灌竖墙混凝土前应使遮板预留钢筋与竖墙预留钢筋绑扎牢固，并采取措施保证遮板稳固。

3）、接触网下锚支柱预埋件

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根据桥梁接触网下锚柱设计要求处对梁体钢筋、翼板厚度进行局部加强，加强部分与梁体同时施工，施工图参见接触网设计图纸。

4）、预留孔施工

（1）通风孔的设置

若通风孔与预应力筋相碰，适当移动其位置，并保证与预应力钢筋的保护层大于1倍管道直径。

（2）桥上排水孔

PVC管材应符合《埋地排污、废水用硬聚氯乙烯（PVC－ｕ）管材》要求。

5）、桥梁支座安装

选用设计规定的桥梁专用支座，支座与梁体及墩台采用设计方式连接锚固。

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支座在工厂组装时，应仔细调平，对中上下支座板，并用支座连接板将支座连接成整体。

支座安装前开箱检查产品合格证、装箱单。

开箱后，检查支座连接状况是否正常，并根据安装温度及张拉压缩量等设支座预偏量，并锁定上、下支座连接螺栓，保证箱梁浇注前不得任意松动，并不得任意拆卸支座。

4.2.6混凝土工程施工

为满足混凝土泵送灌注的施工需要，确保灌注全过程混凝土连续、防止意外事件间断，混凝土的施工配合比坍落度按20～22cm、终凝时间按16小时配制。

混凝土配合比采用双掺，掺加粉煤灰和矿粉。

混凝土的拌合设备均采用强制搅拌机、自动计量投料，严格控制投料误差标准，确保混凝土搅拌质量。

混凝土采用专用罐车运输，运送到现场。

根据每孔箱梁最多318立方混凝土，灌注6～8小时，每小时灌注速度40～50立方米，运距最多5公里，配备10台混凝土运输罐车，混凝土运输紧张时统调其它施工工点运输车增援。

箱梁移动模架、钢筋、预应力管道、模板经过自检和驻地监理工程师检查合格后方可转序灌注混凝土。

混凝土灌注采用2台汽车泵输送到模板内。

备用一台输送泵。

梁体混凝土采用一次连续灌注成型。

灌注顺序为先底板后腹板再顶板，通过腹板灌注底板，底板浇满完成后，对称浇注两边腹板，纵向自两端向中间进行灌注，水平分层、纵向分段，分层厚度为30～50㎝。

浇注底板时混凝土从顶板上挂滑槽下料（防止混凝土流动距离过长而离析）。

各层及分段混凝土不间断灌注，并应在前层或前段混凝土初凝之前，将次层或次段混凝土浇注完毕。

箱梁混凝土浇筑分四批前后平行作业。

第一批浇筑腹板混凝土，浇筑高度约至1/3腹板处，当其浇筑有8m左右后，第二批混凝土从天窗输入补平底板混凝土，当底板浇筑长度达6m后，开始第三批浇筑腹板，当腹板浇筑长度达4m左右后开始第四批浇筑顶板及翼板，就这样保持四批浇筑相隔有2m左右间距的平行作业。

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底板两侧混凝土由输送泵经腹板输送到位，浇筑高度应在腹板倒角以上腹1/3高度处，底板两边混凝土以自然流出为主，部份不能到位的，开动腹板模上的附着式振捣器或在腹板内插入振捣棒，使混凝土由腹板流出。

两边腹板的混凝土振捣以插入式为主，辅之以侧模附着式振动器。

底板混凝土由内模顶开窗孔输送而下，内模顶每距5m开一式30cm×30cm的天窗孔，全长32m共开五个。

底板中部的混凝土经天窗孔输送至底板后，人工铲平摊铺，采用插入式振捣器振捣，振动棒应垂直点振，不得平拉，不得采用振动棒推赶混凝土。

点振移动间距不应超过振动棒作用半径的倍。

振捣时应快插慢拔，每一处振完后应徐徐提出振动棒。

振捣时避免振动棒触碰模板、钢筋和波纹管等；对每一振动部位必须振到该部位混凝土密实为止，也就是混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆。

梁体混凝土采用HZ-50型插入式振动棒人工振捣，配备φ30～55mm直径不同的振捣棒，桥面板辅以平板振捣器捣固。

每孔箱梁投入HZ-50型插入式震动棒配置9台（1台备用）。

混凝土灌注后，在初凝后至终凝前，安排专人进行3次强制收光摸平，以克服表面收缩裂纹。

梁体的养护采用自然养护，表面进行覆盖土工布、浇水保湿，空箱内适量储水养护。

混凝土保湿养护时间应满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》规定的最低养护期限。

4.2.7箱梁预应力施工

1）、管道成孔

箱梁预应力筋孔道采用预埋铁皮波纹管。

铁皮波纹管购置。

波纹管孔道采用钢筋网片坐标定位架固定，定位筋间距不大于1米，细铁线绑扎。

波纹管的连接，采用大一号同型波纹管作接头管，接头管长200mm。

波纹管连接后用密封胶带封口，避免浇筑混凝土时水泥浆渗入管内造成管道堵塞和串孔。

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2）、材料机具准备

梁体预应力筋全部采用1×7标准公称直径15.2mm，强度级别1860Mpa，弹性模量为E=*105MPa。

梁体预应力锚固体系采用自锚式拉丝体系，张拉设备采用内卡式千斤顶系列设备，张拉油泵及油压表与千斤顶配套使用。

每孔箱梁投入2台千斤顶。

张拉油泵及油压表应与千斤顶配套使用。

油压表选用精度为级的油压表,表盘直径为150mm,最大量程为60Mpa。

千斤顶张拉前应标定，标定期根据设备状态和使用的频繁程度及气温来决定。

千斤顶标定有效期不得超过一个月和200次张拉作业，应建立卡片备查。

千斤顶的标定可采用压力环校正法，条件允许也可直接在压力机上进行（即压力机校正法）。

钢绞线下料采用无齿锯切割，下料长度满足施工要求。

下料后每隔1.5m用20号铁线绑扎编束。

穿束时，采用机械配合人工穿束，穿束顺序为：

由上向下，由内向外进行，穿钢绞线时，用力均匀徐徐穿入。

若在混凝土灌注前穿入孔道，在混凝土灌注过程中要随时串动钢绞线，防止波纹管漏浆产生堵管。

…

3）、张拉过程

当混凝土强度达到设计强度的80%以上，方可进行预应力初张拉。

梁体钢绞线采用两端同步、左右对称张拉，最大不平衡束不超过1束。

按设计图张拉顺序进行。

按设计要求采用两端张拉，以张拉力为主，张拉力与伸长量双控。

张拉顺序分预张拉、初张拉和终张拉三个阶段，初张拉在梁体混凝土强度达到设计值的80%后进行，终张拉在梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值后，龄期不少于10天时进行。

张拉采用引伸量和张拉吨位双控后张法预应力钢材张拉程序：

0→σcon（初应力）→σcon→持荷5min锚固。

钢绞线张拉后，用砂轮切割机割掉梁端多余的钢绞线。

预应力筋终张拉后，应在24h内完成管道压浆施工。

压浆前，各孔道用压力水冲刷干净，并保持湿润。

采用真空辅助灌浆技术完成压浆。

4）、张拉工艺中应注意的几个问题

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锚环定位：

将工作锚环套在钢绞线上放入锚垫板的凹槽内，装入工作夹片，并使工作夹片的尾部大致相平（位于同一平面内），工作夹片处的间隙大致相等，此时不能用过大的力敲打夹片，以免夹片破裂，从而造成滑丝。

千斤顶定位：

张拉正常的关键之一在于“三轴”同心：

即锚环中心、预留孔道中心与千斤顶中心保持同心，这样才能减少钢绞线的滑丝和断丝。

钢绞线的理论计算伸长值的计算，应结合孔道摩阻实验、实测的钢绞线面积及弹性模量数据、及张拉力进行计算，钢绞线实测伸长值与理论计算伸长值之间的误差不得超过±6%，否则，应查明原因后，方能进行张拉。

4.2.8移动模架的底模降落

初张拉工程中底模对箱梁产生不均匀反弹力，且反弹力的大小和不均匀程度随着张拉力的增加不断变化，严重时引起的混凝土梁体上翼缘板出现超拉应力，甚至造成上翼缘板开裂。

此时必须配合张拉分级调低底模高程避免此现象发生。

实际初张拉时是否需要配合张拉分级调低底模高程，以及调整量是多少由箱梁设计单位和移动模架设计单位确定。

底模高程调低的方法是配合张拉分级降低底模支撑千斤顶的高度（对于下行式移动模架）或增大底模下横梁吊件的长度（对于上行式移动模架）。

初张拉完成后，应通过整体降低移动模架主承重梁的高程降低内模及侧模的高程。

…

4.2.9压浆

压浆宜采用真空辅助压浆工艺，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

其工作原理为：

在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽气，使之产生负压，在孔道的另一端用压浆泵进行灌浆，直至充满整条孔道。

4.2.10封端

封端前应对锚穴进行凿毛处理，同时清洗端部及支承板浮浆，外露钢绞线用防水涂料涂刷，以防止预应力筋端部的锈蚀。

为了使封端混凝土与梁体混凝土更好的粘结，应在灌注封端混凝土前对梁端混凝土用清水充分湿润。

由于预应力钢束张拉空间的需要，封锚混凝土体积较大，封端钢筋必须与伸出梁端部钢筋联结牢固，保证封端混凝土与梁体混凝土连为一体。

根据现场情况在梁端顶板预留封端混凝土灌注孔，但灌注孔处梁体钢筋不能切断，为保证混凝土灌注质量，应在底层大部分混凝土灌注后，再从顶板灌注孔灌注小部分顶层混凝土，最后封闭顶层灌注孔。

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5、质量控制

移动模架验收

5.1.1移动模架验收标准

移动模架应有出厂检验证，要组织有关人员对造桥机的电气控制系统，液压系统，机械系统进行全面检查与验收，允许误差满足要求。

移动模架的验收宜分两阶段：

初步验收和最终验收。

初步验收又叫出厂验收，应在厂内进行，最终应在完成两孔箱梁预制后进行。

5.1.2初步验收

初步验收前应先收集移动模架供应商提供的出厂合格证和试拼记录，再组织模架验收。

移动模架造桥机必须在制造厂家进行试拼装，必要时应静载模拟试验，以检验造桥机的强度、刚度及稳定性等；

…

验收时主要检查结构尺寸、焊缝质量、底层涂装质量、工地栓接头位置的栓接面，核对各种部件及部件数量。

移动模架造必须有拼装标识图，所有构件、零部件的装箱清单及小零件的标识标号等。

对移动模架造桥机的出厂验收，除满足上述所提及的要求以外，还应该满足国家有关大型起重设备或机械的验收规范要求及其它的相关规范或行业标准等的要求。

5.1.3最终验收

最终验收主要是根据两孔箱梁预制施工情况进行评估验收。

评估的内容主要应包括移动模架的使用性能是否满足要求，使用是否安全可靠、操作性是否方便等内容。

检验及试验方法（堆载预压）

5.2.1预压目的

为确保箱梁现浇施工安全，需对首孔移动模架进行重载试验以检验其的承载能力和挠度值。

通过模拟移动模架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证移动模架结构的弹性变形，消除其非弹性变形。

通过其规律来指导移动架施工中模板的预拱度值及其混凝土分层浇注的顺序，并据此基本评判施工的安全性。

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预拱度设置：

根据预压