在计算软件尚未普及的 20 世纪 50 至 90 年代,移动模架设计依赖 “经验类比 + 手算简化 + 试验校验” 的核心逻辑,通过剥离复杂因素、聚焦关键受力,在西欧及国内早期桥梁工程中实现了设备的安全落地。这一阶段的简化方法虽精度有限,却为模架技术的早期发展奠定了实践基础,其核心经验仍在中小跨度项目中留有痕迹。
荷载简化是设计的起点,通过 “合并次要荷载、放大关键荷载” 实现手算可行性。1955 年德国安德纳赫跨莱茵河大桥首次应用移动模架时,设计师将混凝土自重、施工人员机械荷载及振捣冲击合并为均布荷载,忽略了风荷载与温度应力的细微影响,仅通过乘以 1.2 的经验系数预留安全余量。国内 1991 年厦门高集海峡大桥施工中,采用类似思路:将 1300 吨箱梁重量折算为每米 25 吨的线荷载,叠加模架自重后按最不利工况计算,避开了复杂的荷载组合分析,这种简化虽导致材料用量偏保守,却保障了首次国内应用的安全。早期常出现 “重竖向荷载轻水平荷载” 的倾向,1963 年西德斯特拉巴格公司在阿尔卑斯山桥梁施工中,因未充分考虑横向风载,模架走行时出现轻微侧弯,后续通过增加横联密度的经验性调整化解隐患。
结构模型简化聚焦 “核心承重构件,剥离空间效应”,将三维结构转化为平面手算模型。德国 PZ 公司 1969 年设计 Amsinck 立交桥双梁式模架时,将复杂的桁架主梁简化为等截面钢梁,按简支梁模型计算跨中弯矩,忽略了横联与支腿的空间协同作用,仅通过现场焊接加劲肋补强关键部位。国内 1998 年厦门海仓大桥自主研制模架时,设计师将整跨模架拆解为主梁、导梁两个独立单元:主梁按连续梁计算支点反力,导梁按悬臂梁验算前端挠度,通过手绘弯矩图确定截面尺寸,这种 “化整为零” 的方法大幅降低了计算难度。早期简化常存在模型与实际的偏差,某项目将曲线段模架强行按直线梁计算,导致内侧支腿应力超标,后期通过增加支腿数量的经验修正解决问题。
材料性能取值依赖 “规范定值 + 经验折减”,以保守性弥补计算精度不足。20 世纪 70 年代西欧项目中,钢材强度统一采用规范下限值,焊接节点承载能力按母材的 80% 折减,螺栓连接则直接参考同类项目的布置密度,无需单独验算。国内 1999 年京珠高速武汉打靶堤立交桥模架设计中,Q235 钢材屈服强度按 210MPa 取值(低于规范标准值),焊缝质量通过 100% 外观检查控制,未进行无损检测,这种 “材料留裕量” 的做法成为早期规避风险的重要手段。对于租赁或复用的模架,简化为按使用年限折减承载力:使用 3 年以上的模架按原设计值的 90% 计算,5 年以上则降至 80%,无需进行复杂的疲劳验算。
稳定性验算依赖 “经验公式 + 模型试验”,替代软件的非线性分析。1968 年日本引进模架技术时,采用简化公式计算主梁整体稳定,将长细比控制在规范限值的 80% 以内,同时按 1:10 比例制作模型进行加载试验,验证临界荷载。国内 2002 年丹拉高速磴口黄河桥 50 米跨度简易模架设计中,因缺乏大跨度计算经验,直接参考 30 米跨模架的稳定系数,通过增加主梁高度从 2.5 米增至 3.2 米的经验调整,配合现场预压试验确保安全。早期因稳定性考虑不足曾出现事故:某项目未验算模架走行时的悬臂稳定,仅按浇筑工况设计,导致过孔时导梁下挠超标,被迫停工加固。
早期简化设计方法的核心是 “抓大放小”,以经验积累替代理论精确性。荷载合并与结构拆解降低了手算难度,材料保守取值与模型试验弥补了计算缺陷,这种方法在 20 世纪末的中小跨度项目中成效显著。1999 年京珠高速武汉打靶堤立交桥模架、2002 年磴口黄河桥模架等成功案例,证明了简化方法在特定条件下的可行性;而那些因简化过度导致的偏差,则成为后续规范完善的重要参照。这些实践沉淀的 “经验系数”“模型类比” 等方法,至今仍是基层施工单位快速校核的重要手段,彰显了早期技术探索的历史价值。