研究总结报告造桥机工作过程结构强度分析及

造桥机是在桥位处一次拼装，然后逐孔滑移施工的成套设备，常规的造桥，重复利用率低。因此，本文提出了造桥机主梁体外预应力索的受力体系，主要进行了如下工作：TheMovableScaffoldingSystem(MSSforshort)istheconstructionequipmentassembledonbridgesitetocompletetheinstallationofspan.Therearesomedifficulties,suchasheavierstructuralmembers,largervolumeandlowrecyclingrate,fortheconventionalMSSequipmentassembledthelarge-scalesteelboxes.Therefore,inthispaper,thepre-stressedcablewidelyusedinbridgeengineeringisadoptedtothedesigningofmaingirders.Thestiffnessofmaingirderscanbeadjustedbyutilizingpreloadincablesaccordingtodesignrequirementofbridge.Finally,thestructureparametersofMSSare yzedbymeansoffiniteelementsimulationysis.Themaincontentsareasfollowed:ThecurrentsituationandthedevelopmenttrendofMSSareThestrength,stiffnessandstabilityofmaingirdersandguidingbeamsareyzedanddesignedundertheconditionoffirstspanconstruction.Theoutsidepre-stressedcablesusedtomaingirdersofMSSarepromotedandthestiffnessofmaingirderscanbeadjustedbychangingthepreloadincables.ThefiniteelementmodelissetupbyusingANSYSandthereasonabilityofdesignsareconfirmed.Thereduced-scalemodelofMSSis:MSS;Pre-stressedCable;FiniteElementMethod;Simulation ..............................................................................................................................................1 第一章绪 第二章移动模架主要结构和工作原 第三章主梁结构强度、刚度和稳定性分 第四章鼻梁结构强度、刚度和稳定性计算分 第五章预应力索的预应力选 第六章有限元仿真分 结 研究结 研究展 参考文 致 研究意国内外研究现状分2050Dywidag、Strabag以及奥地利的Winda等公司开发的一项新技术。1959年原德国施特拉巴克公司首次将该技术用于9号高速公路的卡特哈克桥，该桥为13孔40m连续梁，施工周极大的局限性。1969年由德国PZ公司研制并在阿姆(Amsinck)桥率先使用了桥面下支撑双梁一次行走且自带模板逐孔整跨现浇的造桥机[2]1973PZ法。PZ55m。桥面上支撑的工程实例有MSU60/900型桥面上支承移动支架造桥机法施工，其外模为悬挂式；还有葡萄牙的瓜迪亚纳河高架桥，该桥桥跨为50m+5×1968年开始引进造桥机技术，并迅速发展，到1982年已用该技术建造563930m，采用移动悬吊模架逐跨连续施工。由于具的劳动力。每完成一跨的施工周期约为11天[1,9]；还有东北新干线第一上北31~33m23个月[9]197723.4m一44m，预应力混凝土单室连续梁；长岛(Lonkey)桥,全长有3701m，共103孔，采100多个桥梁工程的实践中,经过多年反复优化，MSS造桥机己发展至今，造桥机施工技术在、、法国、葡萄牙、挪威、德国、韩国等MSS400t1620t31m增加到60m。大跨度造桥机有建造的切隆(Chimon)桥的造桥机，跨度95m，建造一新加坡柔佛(Johor)海峡桥的节段拼装造桥机，跨度96m，最大吊重130t。但国外的造桥机基本都是各大公司生产的造桥机[19,20]。我国是在上世纪90年代初期，由铁道部开始组织研发铁路造桥机，并将其PC箱梁架设的新兴技术。我国铁路桥梁第一次采用这种方法施工的桥梁是1992年施工的宝中线灵武杨家滩特大桥，该桥主跨度48m,铁路桥梁史上用造桥机建造中等跨度PC梁的先例[4]。在以后的铁路修建中相继使用了八七型抢修钢梁组拼的移动支架造桥机，如包兰复线三盛公特大桥，13×32m+l2×54m64m内昆铁路老煤洞特大桥，5×64mPC简支箱梁[20]。1995年，我国成功研制出采用八七型抢修钢梁拼装的铁路桥梁移动支架造桥机，并在南昆铁路白水河特大桥及打埂大桥拼装梁施工中采用。2000年ZQJSOO型移动支架C桥(如石长铁路湘江大桥)(大桥东引桥)；既能架设箱梁[1415，也可以架设其它形式截面梁(T梁)113。的超以珠江黄埔大桥MSS62.5移动模架为例，用Ansys对其进行了强度、时采取措施对该部位进行加强。中南林业科技大学的胡苗通过Ansys对MZ900S17%。科学依最终主要影响因素和截面以及环境因素等外部因素对造桥机的影响程度。主要结牛腿支撑等组成，并配有相应的、电控系统。各组成部分简介如下：235工作原的作用下实现行走、开、合动作。牛腿支撑及支撑台车通过相应的、电控设备向前方桥墩移位。浇注连续混凝土梁时，造桥机前支点用牛腿支撑及支撑台车支承，后支点挂于已浇筑好的混凝土梁段处。123456施工阶段及其受力分载荷作用于整段主梁；前、后鼻梁的自重折合到主梁两端，M前为前鼻梁自重折算后的弯矩，F前为折算后的力，M后为后鼻梁自重折算后的弯矩，F后为折3.1主要计算参数估1第一孔混凝土施工长度1单边钢筋混凝土载荷单边前鼻梁载荷单边后鼻梁载荷单边主梁自重强度计算分

S

230MPa,剪切许用应力为

3133MPa33.133.2表3.2主梁主要尺寸（单翼缘板外伸宽度翼缘板厚度2腹板高度腹板厚度1图 主梁结x轴的直线，按下式求惯性矩:求得I

I9.991107m4

yA

3.13.2钢筋混凝土载荷作用长度L4。图 施工阶段一施工状态图 施工阶段一主梁受力（1）AF1，BF20，可得如下221QL

1

L

1Q2

1

1Q

1

44

L

F1F2取施工方向为正向，A点为坐标原点，xA点距离。FF1Q

Q6x(0

44Q44

x)

L4M

626

Qx

xF102

6464

Q

Q

x0

L4图 施工阶段一主梁剪力图 施工阶段一主梁弯矩最大剪力

最大弯矩

3956.9N

102.6N所

3956.9Nyy

My

maxI

Sb=0.001m

0

1.25106m3

Fmax

刚度计算分

图 钢筋混凝土载荷分

1.9872x

wQ x45.568x311.628x212.3127x5.581xQ图 各施工阶段主梁净挠度则最大净挠度为

w

1.95310-3

则

w净稳定性计算分整体稳定性（侧向屈曲稳定性h

2.08

l

95

（一）

320

（二）横向加劲肋采用Q345钢板,采用非矩形截面横向加劲板,加劲板的宽度为

主梁截面图 主梁截面鼻梁结构形式、尺寸设架高度h一般大于等于跨度的1/12~1/15，参考实际产品比例中心线高取 受力分22M1

1

L

133.82

5.02N

M2

1

L

133.82

5.02N

3前鼻梁支反力为0，后鼻梁支反力同F134.1（a）4.1（b三点支两点支图 移动横架支撑工F2.09

表4.1移动模架上部分点所在处支反力大距鼻梁前端距离支反力距鼻梁前端距离支反力由表4.1得到如下图像500图 鼻梁支反图 主桁架结构及受力分对于1点：对于2

f1

对于3

f2f4f3f6f5f7

杆受到大小为N的轴向压力。最大轴向力结果如表4.2所示。表 各杆最大轴向力大大小上弦杆下弦杆斜 竖 各杆强度、稳定性计算分表√√√√√√——√√——√√√√表 所选方管规高度宽度厚度1

A

N7N4N5N1N2AAAA

(a)(b)

可知，受压稳定性合格计

l

许用长细比（见表4.5

表 桁架杆件的许用长细比计

l

0.5

计

0.5

第五章预应力索对主梁的受力分

图 A点受力Fy

Fx

Fsin

图 B点受力F0

图 C点受力由于C点与主梁支点位置接近索力对C点向用力与主梁支点反力抵消，Nx

sin750

预应力索对主梁挠度的影响分图 主梁受索推力ωA

2.16x)

ωB

0.542)

ω2ω

0.138Fy

代入（5.1）（5.3）

ω

预应力索内力与主梁挠表序序123456789造桥机有限元计算模图6.1造桥机有限元模型造桥机起始跨结构强度计有限元计算结果如下：主梁在设备自重和混凝同作用下跨中区的VonMises应力云图见图6.2。主梁最大应力为：max227MPa，出现在腹板开孔边图6.2主梁应力云造桥机起始跨结构净刚度计图6.3主梁净结研究结由表5.1，可以看出预应力索在主梁刚度范围内，可以减少很大的挠Wmax=1.953mm研究展的铰节点,实际结构点的约束具体有多大没有进行深入分析,这需要对焊接ANSYSANSYSANYSY桁架体系进行基于多工况的优化设计还需进一步研究。范立础.桥梁工程[M].:人民交通张乐亲,林荫岳.秦沈客运专线M232移动模架造桥机研究设计[J].铁道标准设新.移动支架造桥技术在我国铁的应用与展望[J].铁道建筑技术,2002(6):6-8 Pilarski,Laura.Slidingscaffoldsystemcastsbridge,scurvingboxgirder[J].ConstructionMethodsandEquiPment,1976,58(12):41-42ZhaoQi-lin,PuWei,ChenYi-fei,et.Safetymonitoringandcontrolofmovablesupportingmoldbasedonopticalfibermonitoringsystem[J].JoumalofPLAUniversityofseieneeandTechnology(NaturalScieneeEdition),2005,6(5):469-473可.铁路货运40m混凝土箱梁移动模架架桥机移动过程力学性能研究[D].中南大黄绳武.桥梁施工及组织管理[M].:人民交通帅长斌,俞文生.高墩桥梁移动模架法整孔无支架现浇造桥机设计[J].桥梁建Kang,KeeDong,SunSunduckD.ExPerieneewiththePreeastSpanMethodontheKoreanHigh-SpeedRailProjeet[J].TransportationResearchReeord,2003(1825):15-21Rosignoli,Mareo.Prestressingschemcsforincrementallylaunehedbridges[J].ASCE,JournalofBridgeEngineering,1999,