移动模架抗风措施是保障跨海、高墩等复杂环境下桥梁施工安全的核心环节,需通过多维度技术手段实现全周期风险防控。以下为关键实施要点:
一、抗风设计标准与工况划分
1. 分级设计原则
工作状态:按 6 级风(10.8m/s)设计,允许混凝土浇筑、预应力张拉等作业正常进行。
非工作状态:按 10 级风(24.5m/s)验算,重点加强锚固系统;台风频发区域需按 14 级风(41.5m/s)进行结构强度复核,如平潭海峡公铁两用桥采用钢拉杆将主梁与支腿横梁固结,抗风安全系数达 1.3。
2. 结构优化设计
主梁刚度:挠度控制≤L/800(L 为跨度),焊缝密集区采用超声波探伤(100% 覆盖)提升抗疲劳性能。
支腿构造:底部设 30mm 厚钢板垫板 + 环氧砂浆找平层,承压面积≥0.5㎡/ 支腿,降低地基不均匀沉降风险。
二、锚固系统精细化控制
1. 主动锚固措施
抗滑移装置:中支腿通过 8 套钢拉杆与箱梁翼缘板连接,单根拉杆设计承载力 360kN,预紧力≥50kN,锚固螺栓扭矩达设计值 105%。
抗风缆绳:非工作状态下,主梁两端各设 2 组 φ28mm 钢丝绳(破断拉力≥1200kN),与桥墩夹角 45°,预紧力通过液压千斤顶施加至 80kN。
2. 被动限位装置
纵移轨道:两侧设 10cm 高限位挡板,与模架行走轮间隙≤3mm;过孔完成后,前支腿通过精轧螺纹钢与桥墩临时固结,抗拔力≥500kN。
楔块与限位板:托辊轮与主梁间嵌入 50mm 厚硬木楔块,底部焊接 10mm 厚限位板,防止横桥向位移。
三、智能监测与动态响应
1. 实时监测网络
风速监测:顶部安装三杯式风速仪(精度 ±0.5m/s),6 级风(10.8m/s)预警、8 级风(17.2m/s)强制停机并启动锚固程序。
应力监测:在主梁跨中、支腿节点布设光纤光栅应变计,应力超过材料屈服强度 80% 时,3 分钟内触发液压补偿系统。
2. 分级响应机制
黄色预警(6-8 级风):暂停高空作业,检查抗风缆绳预紧力,启动模架与桥墩临时固结。
红色预警(≥8 级风):全员撤离,启动冗余锚固系统,如增加 2 组钢拉杆(预紧力 60kN),并用沙袋(1.5 吨 / 袋)对称压载主梁两端。
四、特殊工况专项措施
1. 高墩施工
支腿优化:采用双肢格构式支腿,截面尺寸 600mm×600mm,缀板间距 500mm,提升抗弯刚度。
基础加固:承台采用大埋深筏板式设计,埋深≥3m,基底铺设 50cm 厚级配碎石垫层,降低风荷载引起的倾覆力矩。
2. 曲线桥施工
预偏控制:外侧模板预抬 3-5mm,通过三维定位系统动态调整模架轴线,平面偏差≤3mm。
抗风平衡梁:在曲线外侧增设 2 根 H400×400 型钢平衡梁,与主梁焊接形成刚性框架,抵消离心力影响。
五、材料选型与维护管理
1. 抗风材料标准
抗风缆绳:采用 6×37+FC 钢丝绳(公称抗拉强度 1770MPa),安全系数≥3,定期涂刷防腐油脂。
锚固螺栓:M30 高强螺栓(8.8 级),复拧力矩 400N・m,每季度用超声波测厚仪检测锈蚀量(≤0.3mm)。
2. 定期维护流程
月度检查:探伤检测焊缝裂纹(长度>5mm 需补焊),更换磨损超标的钢丝绳(断丝数>10%)。
季度保养:对液压锚固系统进行压力测试(额定值 110%),清洗风速仪传感器积尘,校准监测系统零点。
六、典型案例验证
在龙门大桥东辅航道桥施工中,通过以下措施实现抗风稳定性提升:
智能监测:风速仪实时数据接入 BIM 平台,结合三维可视化预警,6 级风响应时间≤2 分钟。
锚固系统:支腿与箱梁翼缘板采用 8 组钢拉杆连接,抗滑移安全系数达 1.5,成功抵御多次台风侵袭。
施工效率:单跨施工周期缩短至 22 天,较传统工艺提升 40%,同时混凝土表面缺陷率降低 70%。
通过全流程精细化管控,移动模架可在年均 6 级以上风日超 200 天的环境中保持设备完好率≥98%,事故率降低 80% 以上。重点把控锚固系统可靠性、监测数据实时性及应急预案有效性,是实现复杂环境下安全施工的关键。