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" ! (年 第(期 !,
后端加长鼻梁
李传习 等 ( ( F 大跨径组合式移动模架结构安全性数值分析与优化研究
主梁 前端加长鼻梁
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有高强螺栓的连接 板 连 接 ! 并给予高强螺栓足够大 的预紧力 ! 使连接 板 与 被 连 接 的 主 梁 各 部 分 的 接 触 面不存在相对滑动 ! 能较好地传达力与力矩 " 因此 ! 可将连接处看 成 完 整 的 一 块 钢 板 ",$忽 略 移 动 模 当需考虑局部应力与应变分布时 ! 再 架主梁的人洞 ! 在建立局部模型时考虑 "# $焊缝与钢 材等强 ! 且不 考虑 焊 缝 残 余 应 力 和 焊 缝 处 材 料 特 性 的 变 化 * ,块 板叠加焊接在一 起 时 ! 将 其 看 成 一 块 整 的 钢 板 "%$ 移动模架主梁上附属设施 ! 如倒运牛腿移运轨道 % 主 梁纵移轨道等 不 在 分 析 模 型 中 体 现 "($主 梁 建 模 时不考虑模板 * 计算确定加载大小时 ! 假定模板缝之 间为铰接 " #' #' #! 定义材料属性 定义 移 动 模 架 计 算 模 型 材 料 属 性 时 ! 相关材料 可根据标号在软件数据库中找出 " 当数据库中没有 可在软件 中输 入 材 料 特 性 " =8 相应材料时 ! 8 ( (组 合式移动模架的主梁 % 横梁 % 牛腿和鼻梁部分上下弦 横 向 支 撑% 斜腹杆和竖腹杆 杆均采用 D # % ( 0 钢 材! 采用 D , # ( 0 钢材 " #' #' $! 单元选择与网格划分 单元选择和网格划分的疏密对分析结果精度的 影响很大 " 单 元 选 择 与 网 格 划 分 主 要 遵 循 以 下 原 则' $在保障模型计算精度和模型 与实 际结构 特征 ! 相符的前 提 下 ! 尽 可 能 采 用 较 少 的 单 元 模 拟 结 构" 对应力与变形等参数关心的重要区域则采用较密集 的单元模拟 " 实际建模过程中可在整体划分完网格 后局部细分网格或建立结构的局部模型并配以较密 $选择恰当的单元 形状 ! 在获 得良好计 算 的网格 ", 精度的前提下减少计算时间 " 三角形和四边形是常 用的空间板壳单元形状 " 三角形板壳单元中的应变 与应力为常量 ! 而实际工程结构中的应力场通常是 随着单元坐标变化而急剧变化的 " 故在采用三角形 板壳单元时 ! 需划 分 较 密 的 网 格 才 能 获 得 较 精 确 的 计算结果 " 四边形板壳单元的位移函数皆采用二次 以上多项式 ! 单元 内 部 应 变 与 应 力 都 随 单 元 坐 标 而 变化 ! 能较好地反映实际工程结构的应力场 ! 采用较 少的四边形单元即可获得较为精确的计算结果 " 因 此! 网格划分时尽量采用四边形板壳单元 " #" $! 验算指标 #' $' !! 应力验算指标 移动 模 架 结 构 主 要 采 用 D # % ( 0和 D , # ( 0材 料! 材料 力 学 性 能 见 表 !" 参 照 ? & 0 E# ! !+, " " ( 起重机设计规范 ) ! 取安全系数 61!' ("
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!!!!! 公 路 与 汽 运
& &L 大跨径武忠 曹水东
长沙理工大学 省部共建教育部 桥梁工程安全控制 重点实验室 湖南 长沙 !% ! " " " % 摘要 移动模架集模板 支撑系统 过孔功能于一体 结构复杂 其施工安全控制是该工法关键 技术之一 文中以采用移动模架法施工的洞庭湖大桥君山滩 地 引 桥 为 工 程 背 景 建立移动模架关 进行最不利工况下模架结构安全性数 值 仿 真 分 析 结果表明除前吊梁外 组 键构件仿真分析模型 合式移动模架系统的其余关键构件 的 强 度 刚 度 和 稳 定 性 指 标 均 符 合 相 关 规 范 要 求 针对前吊梁 存在的应力安全储备不足情况提出了修改意见 关键词 桥梁 组合式移动模架 仿真分析 施工安全 中图分类号 $ % % !!!!!!!! 文献标志码 )!!!!!!! 文章编号 ! & * !+, & & , " ! ( " (+" ! # "+" -
少 " 而移动模架施工安全控制难度与施工跨径成正 相关 关 系 " 为 此 ! 该文以在建的运用( ( F 大跨径 移动模架施工的洞庭湖大桥君山滩地引桥为工程背 景! 建立移动模架系统关键构件仿真分析模型 ! 进行 最不利工况下的数 值 仿 真 分 析 ! 在此基础上提出相 为同类型移动模架的设计 应改进措施和优化 方 案 ! 和施工提供参考 "
!! 工程概况
临湘至岳阳高速公路是杭州至瑞丽高速公路在 湖南省的一段 ! 也是湖南省连接鄂 % 赣及 / 长江三角 0 的重要通道 ! 其中第 ! % 标段为洞庭湖大桥君山滩地 引桥 " 该引桥为分 幅 设 计 ! 全 长 ,% 上部结构 , " F! 为% 四 跨 一 联" %孔跨径( ( F 预 应 力 砼 连 续 箱 梁! 设计采用移动模架 法 施 工 ! 施工顺序为由大桩号至 小桩号方向 ! 即由高墩向低墩方向施工 ! 每联首跨施 工长度为 # $F! 第 ,% 末 ( (c# 跨施工长度为 ( (F! 跨施工长度为 % * F" 该 工 程 移 动 模 架 施 工 箱 梁 的 特点 ' 有平 % 竖曲线 * 墩较低 * 主梁没有调平层 " 施工所采用 的 =8 8 ( (组合式移动模架的构造 见图 !! 施工流程见图 ," 该移动模架系统采用拉外 模板防错台方案 ! 解决了文献 + , % + , 中提到的中吊 7 点横梁拉错台方案引起移动模架施工连续梁桥悬臂 端出现纵向裂缝的问题 "
!! 移动模架法是使用移动式的支撑体系和装配式 的模板 ! 在桥位 上 逐 孔 现 浇 的 施 工 方 法 " 这 种 施 工 方法自从 ! 7 ( 7年在 联 邦 德 国 的 克 钦 卡 汉 大 桥 首 次 使用以来得到 广 泛 应 用 ! 并 发 展 成 多 种 形 式" 按 移 动模架牛腿倒运形式 ! 移动模架可分为自行式 % 非自 行式 % 组合式 " 其 中 组 合 式 移 动 模 架 兼 具 自 行 式 自 运牛腿和非自行式无需体系转换的特点 " 由于缺乏移 动 模 架 的 设 计 % 制 造% 施 工% 养护规 范及相关理论 ! 中国自主设计的移动模架整机可靠 性差 ! 故障较多 ! 返 修 率 较 高! 而引进的国外移动模 架不适应中国工程 实 际 情 况 ! 移动模架屈曲甚至坍 塌的安全事故时有 发 生 ! 这对移动模架法的推广运 用产生了不利 影 响 " 近 年 来 ! 随着有限元结构分析 方 法 的 深 入 研 究 和 计 算 机 的 普 及! 运 用 )@ 8 g 8% = R ?) 8% ) 0 )D$ 8等先 进 的 大 型 商 用 有 限 元 分 析 软件 ! 借助电脑强 大 的 处 理 能 力 可 准 确 % 及 时% 直观 地得到砼主梁及其 施 工 机 具 的 应 力 % 变形等参数的 分布规律 ! 并可据 此 对 施 工 机 具 结 构 不 合 理 之 处 提 供补强措施和改进方案 " 近年来 ! 随着 新 材 料 % 新 技 术 的 应 用! 移动模架 法在中国工程实践 中 获 得 广 泛 运 用 " 文 献 + 列出 (, 了历年采 用 移 动 模 架 法 施 工 的 典 型 桥 梁 的 工 程 实 例! 其中施工跨径超 ( 研究 " F 的 工 程 实 例 非 常 少! 大跨径移动模架安全数值分析与优化的文献更是稀
$ * 博士点基金项 目 # * 湖南省自然科学基金项 ( ! " * " % !! ( ! # * " " , " ! ! % # ! & ! ! " " " ,$ ( 基金项目 国家自然科学基金资助项目 # $ * 长沙理工大学桥梁与隧道工程创新性项 目 # * 桥梁工程湖南省普通高校重点实验室开放 目# ! ! G G # " % ! ! < ) " 7$ 基金资助项目 # $ ! " ]) ! #