移动模架的设计寿命直接决定施工经济性与安全性,但其认知曾长期停留在 “经验估算” 层面。早期行业普遍以 “完成固定孔数梁体浇筑” 为寿命指标,却忽视材料疲劳与腐蚀的隐性损耗。而针对这两大问题的系统研究,逐步揭开了寿命衰减的内在规律,推动设计寿命从模糊的 “经验值” 升级为精准的 “科学量”,实现了从 “能用就行” 到 “耐用可靠” 的认知跨越。

20 世纪 90 年代至 21 世纪初,大量工程案例暴露了早期寿命认知的局限。在某内陆高速公路桥梁施工中,采用传统 Q235 钢材的移动模架,仅完成 32 孔箱梁浇筑就出现主梁焊缝开裂,比预期寿命缩短近 40%。事后检测发现,模架移位时的反复起吊、承重时的应力波动产生累积疲劳损伤,而当时设计仅考虑静态承载力,未进行疲劳校核。腐蚀问题则在沿海工程中更为突出:早期厦门跨海大桥施工用的移动模架,因长期暴露在盐雾环境中,钢质支腿仅使用 18 个月就出现锈穿现象,不得不提前报废。这些案例表明,忽视疲劳与腐蚀的 “一刀切” 寿命设计,既造成设备浪费,更埋下安全隐患。
材料疲劳研究的突破率先打破认知僵局。研究人员通过模拟移动模架 “浇筑 — 脱模 — 移位” 的循环作业流程,发现模架主梁、支腿等关键部件需承受数百万次应力交替,其寿命损耗遵循 “累积损伤定律”。港珠澳大桥建设期间,西南交通大学团队开展了 400 万次、600 万次的钢构件疲劳试验,首次量化了不同施工荷载下的寿命衰减速率。这一研究直接推动设计理念转变:不再以固定孔数为指标,而是根据构件材质、受力频率计算疲劳寿命。例如针对湄洲湾跨海大桥 1000 吨级移动模架,设计时通过优化主梁截面形状,将应力集中区域的疲劳寿命提升至 600 万次以上,满足了 43 孔箱梁的施工需求。
腐蚀研究则让寿命设计更贴合环境差异。研究明确了海洋盐雾、工业酸雨等不同环境的腐蚀机制,发现海水中的氯离子会穿透传统涂层,加速钢材锈蚀。安海湾跨海大桥施工中,项目团队针对海洋环境研发了含微量镍元素的耐候钢,其形成的致密钝化锈层能阻止氯离子渗透,实现 “以锈制锈” 的长效防腐。这种材料应用使模架设计寿命从传统钢材的 3-5 年延长至 10 年以上,且无需频繁涂装维护。同时,研究还推动了 “环境分级设计” 模式:内陆干燥地区采用普通钢材配合常规涂层,沿海高盐地区强制使用耐候钢或阴极保护技术,彻底改变了此前 “一套标准用到底” 的做法。
如今,材料疲劳与腐蚀已成为移动模架设计寿命的核心考量因素,相关要求更被纳入行业规范。《公路水运工程生产安全重大事故隐患判定标准》明确要求,移动模架需通过专项设计验证寿命可靠性,且需根据环境条件采取防腐措施。在深中通道等重大工程中,施工方会定期对模架进行疲劳损伤检测与腐蚀程度评估,根据实测数据调整使用计划。从早期的 “凭经验预估” 到如今的 “依材料性能、循环境特点、靠数据说话”,疲劳与腐蚀研究不仅深化了对寿命本质的认识,更构建起与工程实际紧密结合的寿命设计体系。
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