[发明专利]上行式移动模架造桥机提前过孔施工方法

摘要

一种上行式移动模架造桥机提前过孔施工方法；涉及桥梁建筑技术领域，包含下述步骤；1.计算移动模架作用在混凝土梁上的力；2.预应力混凝土梁的应力和挠度计算；3.强度计算；4.计算成果；5.应用效果；本发明针对现有上行式移动模架制梁技术的缺点，克服现有技术中存在的“终张拉后方可过孔，过孔等待时间过长，制梁进度太慢”的技术问题，使得从原来的梁体混凝土浇筑完10天后才能过孔减短为4天后即可过孔，每孔制梁进度总体缩短6天，从原来得18天制梁1孔缩短为12天1孔，大大加快了制梁进度，工费缩减了1/3，取得了显著的效益。

主权项

1、一种上行式移动模架造桥机提前过孔施工方法；其特征在于；所述的上行式移动模架造桥机提前过孔施工方法，包含如下步骤；A、计算移动模架作用在混凝土梁上的力；移动模架自重荷载；将以下结构重量视为均布荷载：1、2号主梁的中间3节： q1＝q2＝33.15kN/m3号主梁的两端2节： q3＝25.97kN/m4号主梁的第一节导梁： q4＝13.09kN/m5号主梁的第二节导梁： q5＝12.35kN/m将以下结构重量视为集中荷载：纵移辅助支腿： 501.35kN前支腿及立柱： 200kN后支腿： 150kN纵移辅助支腿、配重及6号主梁： 501.35kN挑梁及侧模架、吊杆、内外模板： 189.1kN/点×10点底模架： 48.1kN/点×8点吊挂轨道、安全防护设施： 16.32kN/点×10点施工临时荷载：取 2.0kN/m×32m→6.4kN/点×10点；MIDAS建模；第一次前移过孔前；模架工作时，浇注梁段混凝土重量作用在模架上，后支腿作用在前一段主梁支座上；故只考虑拆除模板后，辅助支腿作用在前一段主梁上的情况，辅助支腿中心距支座中心2.65m；以辅助支腿和前支腿中心为支座，建立MIDAS简支梁模型，则跨径为：l＝2. 65+34.8＝37.45m第二次前移过孔前；第二次过孔前，辅助支腿作用在距离混凝土梁支座5.7m处，前支腿吊挂前移至未浇注段支座处；以辅助支腿和前支腿中心为支座，建立MIDAS简支梁模型，跨径为：l＝24. 1+37.45＝61.55m辅助支腿移至跨中；第二次前移过孔时，当辅助支腿作用在跨中时，对梁的应力和挠度是最为不利的；以辅助支腿和前支腿中心为支座，建立MIDAS简支梁模型，则跨径为：B、预应力混凝土梁的应力和挠度计算；MIDAS建模；该梁为单箱单室简支箱梁，分两次张拉预应力筋，初张拉时张拉15束，编号分别为N1a、2N10、2N6、2N4、2N2、2N5、2N1d、2N8，其锚外张拉力分别为：1249.92kN、1249.92kN、1249.92kN、1354.08kN、1692.60kN、1562.40kN、1692.60kN、1562.4kN，其中对称位置处的力筋张拉力相同。预应力钢绞线采用1×7-15.2-1860-GB，强度等级为fpk＝1860MPa，Ep＝1.95×105MPa，公称直径为15.2mm；管道直径为90mm，管道摩阻系数取0.26，管道偏差系数取0.003，松弛系数为45；用MIDAS建立梁跨为31.1m的单箱单室简支箱梁；并在截面相应位置添加初张拉预应力筋；初张拉15束预应力筋分析；建立正确的模型并加载后，在MIDAS中用Multi Frontal Sparse Gaussian求解器进行有限元分析，输出各个工况下的内力；模架在各工况下的支点反力已经求出，第二次过孔时，辅助支腿作用在跨中时对梁最为不利，其作用力大小为2796.12kN，作用点距梁支座中心15.55m。因此可画出在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；第二次过孔前辅助支腿作用在梁上的力为3117.35，作用点距梁支座中心5.7m；计算在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；第一次前移过孔前，辅助支腿作用在梁上的力为2105.74，作用点距梁支座中心2.65m；计算在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；应力和挠度分析；移动模架处于工作状态时，其支点作用在支座处，并不对混凝土梁产生内力；一部分预应力筋初张拉时，在预应力和自重作用下，只需保证主梁上表面不出现拉应力，同时也应保证挠度在容许范围内；移动模架移动时，支腿作用在主梁上，主梁上表面一般不出现拉应力，此时就应保证下表面不出现拉应力，控制主梁的挠度在一定范围之内；在MIDAS中用MultiFrontal Sparse Gaussian求解器进行有限元分析可得出，在预应力和自重作用下的应力和挠度；移动模架前移过孔，跨中集中荷载2796.12kN与自重、预应力共同作用时梁下表面的应力；显然，跨中截面的拉应力为2.55MPa，不满足要求，故需增加初张拉的预应力钢束束数。初张拉17束预应力筋分析；初张拉分析；在前面模型的基础上，相应位置处增加2N1c预应力筋，锚外控制应力为930MPa，锚外张拉力为1692.6kN；张拉一共17束预应力筋时，混凝土强度和弹性模量达到80％，梁体上表面没有出现拉应力；计算在初张拉预应力和自重作用下梁的挠度；集中力作用分析；辅助支腿的作用力为2796.12kN，作用在跨中时，梁下表面应力和挠度；可见梁的跨中下表面出现了拉应力，故需再增加两束预应力初张拉；初张拉19束预应力筋分析；在前述初张拉15束力筋的基础上，增加2N1c、2N9这4束力筋进行初张拉，锚外控制应力均为930MPa，锚外张拉力均为1692.6kN。张拉一共19束预应力筋；在MIDAS中用MultiFrontal Sparse Gaussian求解器进行有限元分析，输出各个工况下的内力；第二次前移过孔时，辅助支腿作用在跨中时对梁最为不利，其作用力大小为2796.12kN，作用点距梁支座中心15.55m；可画出在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；第二次前移过孔前辅助支腿作用在梁上的力为3117.35，作用点距梁支座中心5.7m；在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；第一次前移过孔前，辅助支腿作用在梁上的力为2105.74，作用点距梁支座中心2.65m；计算在集中荷载、自重和预应力共同作用下的总弯矩；初张拉分析；增加2N1c、2N9力筋，锚外控制应力均为930MPa，锚外张拉力均为1692.6kN。张拉一共19束预应力筋时，混凝土强度达到80％；在初张拉预应力和自重作用下，梁体上下缘均没有出现拉应力；在初张拉预应力和自重作用下，计算梁的挠度；跨中集中力作用分析；第二次前移过孔时，当辅助支腿作用在跨中时，对梁的应力和挠度是最为不利的。辅助支腿的作用力为2796.12kN，计算混凝土梁上下缘应力和挠度；第二次前移过孔前分析；第二次前移过孔前，前支腿和辅助支腿相距61.55m，建立模型，边跨集中荷载3117.35kN作用在距南支座5.7m处，其与自重、预应力共同作用时，计算混凝土梁上下缘应力和挠度；第一次前移过孔前分析；模架第一次前移过孔前，边跨集中荷载2105.74kN作用在离北支座2.65m处，其与自重、预应力共同作用时，计算混凝土梁上下缘应力和挠度；C、强度计算；偏安全考虑，截面不考虑普通钢筋，只计入初张拉预应力筋，分别为N1a、2N10、2N6、2N4、2N2、2N5、2N1d、2N8、2N1c、2N9，这19束力筋的总面积为：Ap＝1664.4×9+1803.1×10＝33010.6mm2fp＝0.9fpk＝0.9×1860＝1674N·mm-2fc＝33.5N·mm2，初张拉时，混凝土强度达到80％，其强度考虑折减系数0.8，则fc’＝0.8fc＝0.8×33.5＝26.8N·mm-2由于对称两束力筋合力在截面中心，其合力作用点距下缘525mm；简化按T梁计算；h0＝2800-525＝2275mm当T梁伸出板对称时，板的计算宽度采用以下三项中的最小值；(1)对于简支梁为计算跨度的1/3；(2)相邻两梁轴线间的距离；(3)b+2c+12hf’则可计算出计算宽度为：bf’＝31.1÷3＝10.3667m＝10366.7mmfpAp＝1674×33010.6×10-3＝55259.7kNfc’bf’hf’＝26.8×10366.7×200×10-3＝55565.5kNfpAp≤fc’bf’hf’，受压区在翼缘内中性轴位置按下式计算：fpAp＝fc’bf’x得出x＝198. 9mm由MIDAS算出，自重和集中力共同作用下，得出跨中计算弯矩为51661.7kN·m；在安装条件下，K≥1.8，取K＝1.8，则KM＝1. 8×51661.7＝92991.1kN·m≤Mu＝120220.35kN·m正截面承载力足够，强度满足要求；D、计算成果；通过上述分析计算，得到MZ900SB上行式移动模架造桥机安全可靠地提前过孔所需初张拉的预应力钢束数量、控制力及张拉顺序；E、应用效果；上述计算结果应用点头特大桥箱梁施工后，安全可靠地实现了MZ900SB上行式移动模架造桥机的提前过孔，保证了制梁进度。