導(dǎo)語：如何才能寫好一篇橋梁博士，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞： 通用 截面 擬合 建模

一、橋梁概況

某三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，跨徑布置為72m+110m+72m，上部箱梁采用單箱單室截面，C50混凝土，對稱懸臂澆筑施工，直腹板形式，單箱頂寬16m，單箱底寬8m，兩側(cè)挑臂長4m，變截面箱梁高度及底板厚度按二次拋物線變化，橋面橫坡由箱梁內(nèi)外腹板高度來調(diào)整，箱梁在橫橋向底板保持水平。單梁中心梁高連續(xù)墩處為6.3m，跨中及梁端現(xiàn)澆段為2.75m；底板厚度自跨中至連續(xù)墩從0.25m漸變到1.25m。頂板厚度自跨中至連續(xù)墩支座處從0.28m漸變?yōu)?.78m，腹板寬自跨中至連續(xù)墩支座處從0.5m漸變?yōu)?m，呈斜直線過渡。箱梁支座處設(shè)置橫梁，其中端橫梁厚1.5m，中橫梁厚2.5m。

二、梁段單元劃分

采用桿系結(jié)構(gòu)有限單元法分析橋梁時，首先要構(gòu)成一個與真實(shí)結(jié)構(gòu)等價的計(jì)算模型，然后將結(jié)構(gòu)模型劃分為有限個桿件單元，利用計(jì)算程序進(jìn)行電算分析。一般在以下位置應(yīng)劃分節(jié)點(diǎn)。

1. 構(gòu)件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和截面變化點(diǎn)。

2. 施工分界點(diǎn)，邊界處及支座處。

3. 需驗(yàn)算或求位移的截面處。

4. 當(dāng)出現(xiàn)位移不連續(xù)時，例如相鄰兩單元以鉸接形式相連（轉(zhuǎn)角不連續(xù)），可在鉸接處設(shè)置兩個節(jié)點(diǎn)，利用主從約束考慮該連接方式。

5. 單元節(jié)點(diǎn)編號時，應(yīng)盡量使單元兩側(cè)節(jié)點(diǎn)號之差最小，這樣可使形成的總剛度矩陣帶寬最小，從而節(jié)省存儲量和減少運(yùn)算量。

按照以上原則我們通過橋梁博士通用截面擬合工具來建立該橋的平面桿系有限元模型。本例每一個施工階段自然劃分為一個單元，以便于模擬施工過程，而且這些截面正是需要驗(yàn)算的截面。另外，在永久支座、臨時支座和一些構(gòu)造變化位置相應(yīng)增設(shè)了幾個單元。這樣全橋從左至右順序劃分成80個單元，81個節(jié)點(diǎn)。

三、截面擬合

首先在AutoCAD中劃分好單元，采用與AutoCAD交互的方式導(dǎo)入模型，然后打開界面：在輸入單元信息窗口中，單擊“通用截面擬合”按鈕，打開“通用截面擬合”對話框。

1. 參數(shù)列表定義

將“截面坐標(biāo)定義”框中的用到的參數(shù)列出如下圖所示

四、需要注意的問題

1.筆者認(rèn)為，計(jì)算時可將橋面的坡度改成平坡，這

樣梯度溫度的計(jì)算結(jié)果會更準(zhǔn)確。

2.根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)

規(guī)范》第4.2.6條規(guī)定：當(dāng)連續(xù)梁中間支承處設(shè)有橫隔

梁時，支座上的計(jì)算截面可采用橫隔梁側(cè)面的連續(xù)梁截

面。故本例在此并未將橫梁以實(shí)心截面形式模擬出，而

是代之以在該處施加荷載來模擬。

3.設(shè)計(jì)時需要定義截面的頂緣有效寬度Section0.

Top和底緣有效寬度Section0.Bottom。

五、結(jié)束語

主跨跨徑接近或大于70m的大跨連續(xù)梁橋的主梁一

般采用變高度形式，梁底曲線多采用拋物線，當(dāng)跨徑在

100m以上時多采用1.5～1.8次，當(dāng)跨徑在100m以下時多

采用2次。當(dāng)連續(xù)梁橋的跨徑超過40～60m時，主梁多采

用箱型截面，此時箱梁的頂板、底板與腹板厚度在縱向

的變化趨勢也不盡一致，采用橋梁博士通用截面擬合工具

可以方便快速的實(shí)現(xiàn)單元截面的復(fù)雜曲線變化的擬合。

參考文獻(xiàn)

[1]劉效堯，徐岳.梁橋.北京：人民交通出版社，

2011

[2]橋梁博士使用手冊.上海同豪土木工程咨詢有限

公司

[3] 姚玲森.橋梁工程. 北京：人民交通出版社，

2008

[4] 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范

（JTGD62-2004）.北京：人民交通出版社，2004

[5] 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）. 北

京：人民交通出版社，2004

[6] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）. 北京：清華大

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關(guān)鍵詞：公路橋梁薄壁空心高墩施工

中圖分類號：X734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1.薄壁空心高墩施工方法

高墩是公路前梁施工過程中墩身高度大于30m的橋墩，稱為其墩身的主要形式多為薄壁、空心，且變截面為矩形。高墩橋一般常為于山嶺、重丘等地區(qū)，施工難度大、技術(shù)要求也相對較高。薄壁空心高墩施工的常見方法有：滑升翻模法、滑升模板法、爬升模板法、提升模板法以及腳手架拼裝模板法等，這些方法基本上都需要機(jī)械設(shè)備的配合，如塔吊、液壓提升設(shè)備和液壓爬升設(shè)備等。

1.1滑模施工法

滑模主要是由模板、提升架、提升系統(tǒng)及工作平臺組成。其優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、工期短；缺點(diǎn)是需要耗費(fèi)大量的支撐材料和骨架材料，致使成本較高。

1.2爬模施工法

由于爬模施工法是采取分節(jié)、分段的流水性作業(yè)施工。因此，該方法的勞動強(qiáng)度較低，并且較容易進(jìn)行施工控制；但是爬升結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，且工

序繁瑣，施工成本也相對較高。

1.3提升模板法

提升模板法較為容易進(jìn)行施工控制，但也需要消耗大量的骨架材料，并且其施工速度較慢，工期不容易控制，勞動強(qiáng)度也比較大。

1.4滑升翻模法

雖然該施工方法的成本較低，但在實(shí)際施工過程中很難控制施工質(zhì)量，且較難保證安全。腳手架拼裝模板法該方法主要是由腳手架和模板等組成，具有成本低、操作方面、工期短安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。適用于大型機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入的場地。

為了在實(shí)際的施工過程中節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，并結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，決定采用腳手架拼裝鋼模板施工法。由于在鋼模板的制作過程中采用了變形模板配合定型模板的方法，因此大幅度降低了施工成本，工作效率也有所提高。

2.薄壁空心高墩的施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1塔吊的選擇

如果是高墩較為集中的分幅式高架橋，通?？梢赃x擇臂長80m的塔吊，這樣一座塔吊就可以滿足多個高墩同時施工的要求；如果是單幅或幅距較遠(yuǎn)的高架橋，則可以選擇多座輕型塔吊。塔吊的有效起吊高度應(yīng)根據(jù)墩身的實(shí)際高度進(jìn)行確定。需注意的是，當(dāng)塔吊達(dá)到一定高度的時候，必須使用附著器與墩身進(jìn)行可靠連接。因此，要求塔吊的基礎(chǔ)應(yīng)與高墩的基礎(chǔ)處于同一水平線上。塔吊基礎(chǔ)施工需嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家給定的圖紙進(jìn)行，并且要在基礎(chǔ)混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后，方可進(jìn)行塔吊安裝。

2.2鋼模板的制作加工

高墩所用的鋼模板主要分為定型模板和變形模板，均由5mm厚的鋼板加工而成。由于模板的加工費(fèi)用較為昂貴，因此在進(jìn)行加工前必須仔細(xì)、認(rèn)真的對全橋墩身的各部分尺寸進(jìn)行分析，是否加工出來的模板具有較好的通用性，盡量減少模板的加工數(shù)量，節(jié)約成本。下面以XX地區(qū)的一座公路高架橋?yàn)槔?，對高墩模板的加工過程進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

該公路橋梁總共有5做高墩，墩身的具體高度如下：1號墩高38.44m，2號墩高45.35m，3號墩高46.79m，4號墩高51.92m，5號墩高65.85m，變形模板的加工以全橋最高的墩身為基礎(chǔ)。

2.3腳手架的搭設(shè)

在實(shí)際的施工過程中，腳手架的搭設(shè)高度一般應(yīng)控制在50m以內(nèi)，如果工程需要腳手架的高度超過50m，可采用以下幾種方法進(jìn)行搭設(shè)：

1.可在腳手架的下部采用雙管立柱，并在35m以下的位置上采用單管立柱； 2.可以將腳手架的下部柱距減半，較大柱距的上不高度應(yīng)控制在35m以下； 3.可采用雙排單管的方式進(jìn)行搭設(shè)。每排的立柱間距需控制在1m以內(nèi)，排距可控制1.0～1.2m，縱向及橫向水平桿的間距應(yīng)控制在1.5m左右。當(dāng)腳手架的高度大于12m后，需和墩身進(jìn)行連接，并在每隔4m左右的位置處用4根鋼管做成抱箍抱緊墩身，并和腳手架連接，然后進(jìn)行加固。需注意的是，搭設(shè)腳手架位置處的地基基礎(chǔ)必須堅(jiān)實(shí)，應(yīng)具有足夠的承載力，必要的時候可以在地基上墊設(shè)一定厚度的鋼板，同時需設(shè)置橫向和縱向剪刀撐，確保腳手架具有足夠的剛度。另外，在搭設(shè)腳手架的過程中，可以在排腳手架之間架設(shè)腳手板，供施工人員上下使用，腳手板需用鐵絲固定于腳手架上，并且要設(shè)置防滑臺階。

3測量放線及施工前的準(zhǔn)備工作

高墩施工前應(yīng)有測量人員在承臺頂部精確放出墩柱中心十字線或是四角的坐標(biāo)，并對墩柱范圍內(nèi)的承臺混凝土進(jìn)行鑿毛，鑿至露出新鮮的混凝土即可，隨后用高壓水進(jìn)行清洗。

3.1 鋼筋加工與安裝

鋼筋進(jìn)入施工現(xiàn)場后，應(yīng)放在指定的位置處，并堆放整齊，同時要做好防銹措施。鋼筋必須嚴(yán)格按照圖紙的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工；鋼筋籠在現(xiàn)場進(jìn)行綁扎，可以采用雙面搭接焊的方法對墩身的縱向組鋼筋進(jìn)行連接，焊縫的長度需＞5d，寬度需＞0.7d，高度需＞0.3d（d為鋼筋的直徑）。焊條需使用結(jié)502或結(jié)506。鋼筋連接也可以采用機(jī)械連接，即直螺紋套筒連接。接頭的等級應(yīng)達(dá)到A級或SA級，SA級的連接頭可設(shè)置在同一平面內(nèi)，其他等級的連接頭必須分開布置，且間距不得＜35d。鋼筋和套筒應(yīng)選擇正規(guī)的加工廠家進(jìn)行集中加工，套筒的強(qiáng)度應(yīng)不小于鋼筋強(qiáng)度的1.2倍。為了確保套筒安裝后外露的絲口不大于一圈，必須嚴(yán)格控制鋼筋接頭的絲口長度。

3.2 模板安裝

需對加工好的模板進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)合格后方法進(jìn)入施工現(xiàn)場，模板使用前應(yīng)進(jìn)行刨光處理。在進(jìn)行安裝前需用電動鋼絲刷處理模板表面，并均勻涂抹脫模機(jī)。模板處理好后，用塔吊進(jìn)行吊裝。應(yīng)注意的是由于模板的接縫較多，為了避免漏漿，必須進(jìn)行防滲漏處理，可以在接縫處海綿封條封墊。模板采用螺栓連接，并用拉桿固定。為了提高拉桿的使用效率，可以在模板內(nèi)預(yù)先埋設(shè)PVC管。模板安裝結(jié)束后，應(yīng)由測量人員對其局部平整度進(jìn)行檢測，較為常用的檢測工具為2m靠尺。

3.3 混凝土澆筑

可以采用塔吊提升料斗澆筑或使用混凝土輸送泵進(jìn)行澆筑。如果使用料斗澆筑，混凝土的坍落度應(yīng)控制在11～13cm，若是使用混凝土輸送泵澆筑，混凝土的坍落度則應(yīng)控制在16～18cm。混凝土需水平分層澆筑，厚度盡量控制在30cm左右，并由專業(yè)人員進(jìn)行振搗，振搗時應(yīng)滿足下列要求：

1.振搗器應(yīng)垂直或稍有傾斜地插入混凝土中，但傾斜的角度不宜過大；

2.插入時要快，拔出時應(yīng)略慢，并且要邊提邊振動，防止混凝土中留有空洞；

3.應(yīng)盡量控制好移動間距，使混凝土能夠結(jié)合牢固；

4.混凝土澆筑后需立即進(jìn)行振搗，振搗的時間應(yīng)控制在35s左右。需注意的是，混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，一旦中途因故終斷，間斷的時間也必須小于混凝土的初凝時間。拆模及養(yǎng)護(hù)當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時，可將側(cè)、端模板拆除；混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時，方可將支撐結(jié)構(gòu)和底模拆除。拆模后需用塑料膜將混凝土包裹，并定時進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，使混

凝表面處于濕潤狀態(tài)，防止干裂，養(yǎng)護(hù)的時間應(yīng)不少于7天。

4.施工縫的處理

將處理層混凝土表面的松軟層及水泥砂漿等鑿除干凈，在進(jìn)行鑿除時，前層混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到下列要求：用水沖洗鑿毛時，混凝土的強(qiáng)度需達(dá)到0.5MPa；人工鑿除時，強(qiáng)度需達(dá)到2.5MPa；用電動機(jī)具鑿除時，強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到10MPa。經(jīng)鑿毛處理后的混凝土表面需盡量使用清水沖洗干凈，并充分潤濕，但不可留有積水；在新的混凝土澆筑前，應(yīng)在垂直縫上刷一層凈水泥漿，同時還要在水平縫上鋪一層水泥砂漿。

結(jié)語：實(shí)踐表明，塔式吊機(jī)、鋼管腳手架和定型鋼模板的配合使用在薄壁空心高墩施工中是切實(shí)可行的，可進(jìn)一步推廣到其他橋梁高墩施工中。

參考文獻(xiàn):

[1]趙明生,朱夢周.機(jī)械工程師手冊[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.

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關(guān)鍵詞：薄壁墩；滑模；施工工藝

中圖分類號：U445.39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

引言

毛西坪大橋是湖北恩來、恩黔高速公路上的一座大橋，橋址區(qū)屬構(gòu)造溶蝕中山~中低山峰叢地貌區(qū)，地形切割強(qiáng)烈，次級沖溝較為發(fā)育。大橋全長604m，全橋共4聯(lián)，橋垮組合：（3×40+4×40+4×40+4×40）m共15跨。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用40m裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁共150片，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)橋臺采用U型臺；橋墩采用雙柱墩（0-2、11-15）和薄壁墩（3-10）；基礎(chǔ)為樁基。

由于毛西坪大橋位于山間谷地內(nèi)，交通十分不便。在確定薄壁墩施工方案時，因施工場地狹小，采用傳統(tǒng)的拼裝式模板：單柱或桁架，既不安全又不經(jīng)濟(jì)，且高空作業(yè)中模板組裝困難，不僅不安全因素多，而桁架施工需要購買和租賃大量的鋼材，經(jīng)對比分析，決定采用目前國內(nèi)使用較多的液壓滑升鋼模板。

1、滑模裝置的組成

滑模體采用液壓調(diào)平內(nèi)爬式?；ｓw要滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。同時，為了便于加工，提高復(fù)用率，整個模體設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)?；Ｑb置主要由模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)等部分組成。

1) 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)主要由模板、圍圈和提升架組成。模板采用定型組合鋼模，根據(jù)實(shí)際情況在邊框增加與圍圈固定相適應(yīng)的連接孔。模板與圍圈的連接、圍圈與提升架的連接一般采用焊接剛性連接。

圍圈承受由模板傳遞來的混凝土側(cè)壓力、沖擊力和風(fēng)荷載等水平荷載，同時還承受滑升時的摩阻力、作用于操作平臺上的靜荷載和施工荷載等豎向荷載，并將其傳遞到提升架、千斤頂和支承桿上。當(dāng)千斤頂爬升時，通過提升架帶動圍圈、模板及操作平臺等一起向上滑動，并將爬升時產(chǎn)生的豎向荷載傳遞到千斤頂和支撐桿。

2) 操作平臺系統(tǒng)

滑模的操作平臺是綁扎鋼筋、澆筑混凝土提升滑模體的操作場所；也是鋼筋混凝土埋設(shè)件等材料和千斤頂、振搗器等小型備用機(jī)具的暫時存放場地。工作盤支撐在提升架的主體豎桿件上，通過提升架與模板連接成一體，并對模板起著橫向支撐作用。

外設(shè)輔助平臺，為便于施工人員隨時檢查脫模后的混凝土質(zhì)量，即時修補(bǔ)混凝土表面缺陷，扒出埋件，以及即時對混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，安裝在工作盤下方，為了保證安全，其外側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿掛設(shè)安全網(wǎng)。

3) 液壓提升系統(tǒng)

液壓提升系統(tǒng)主要由液壓千斤頂、液壓控制臺、油路和支承桿等部分組成。液壓千斤頂中心穿過支承桿，在周期式的液壓動力作用下，千斤頂可沿支承桿作爬升動作，以帶動提升架、操作平臺和模體隨之一起上升。

液壓系統(tǒng)安裝完畢，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，首先進(jìn)行充油排氣，然后加壓至12Mpa，每次持壓5min，重復(fù)3次，各密封處無滲漏，進(jìn)行全面檢查，待各部分工作正常后，再插入支承桿。

2、模板滑升控制

滑升過程是滑模施工的主導(dǎo)工序，其他各工序作業(yè)均應(yīng)安排在限定時間內(nèi)完成，不宜以?；驕p緩滑升速度來遷就其他工序作業(yè)。模板的滑升分為初滑、正?；屯瓿苫齻€階段。

1) 模板初滑階段

初澆混凝土高度達(dá)到600～700mm，并且對滑模裝置和混凝土的凝結(jié)狀態(tài)進(jìn)行檢查，從初澆開始，經(jīng)過1~2h后，即可進(jìn)行試滑，滑模的初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過程中，對液壓裝置，模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施，在負(fù)載情況下，作全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后方可進(jìn)行滑升。試滑的目的是觀察混凝土的凝結(jié)情況，判斷混凝土能否脫模，提升時間是否適宜等。

2) 正?；A段

正常滑升階段是滑升模板施工的主要階段。施工轉(zhuǎn)入正?；螅瑧?yīng)盡量保持連續(xù)作業(yè)，由專人觀察脫?；炷帘砻尜|(zhì)量，以確定合適的滑升時間和滑升速度。

滑升過程中，遵循“薄層澆灌，均衡提升，減少停頓”的原則，正?；^程的時間間隔不應(yīng)超過2小時，不得以?；驕p緩滑速來遷就其他作業(yè)。每項(xiàng)滑升300mm千斤頂用限位器卡平一次，用平臺水平控制水平偏差，滑升標(biāo)高由專人負(fù)責(zé)，以確保標(biāo)高準(zhǔn)確無誤?；龝r，當(dāng)垂直度超過范圍時應(yīng)采取糾偏措施。

3) 完成滑升階段

當(dāng)模板滑升至距離蓋梁底部標(biāo)高1m 左右時，滑模即進(jìn)入完成滑升階段。此時應(yīng)放慢滑升速度，并進(jìn)行準(zhǔn)確的操平和找正工作，以使最后一層混凝土能夠均勻地交圈，保證頂部標(biāo)高及位置的正確。

4) ?；胧?/p>

因施工需要或其他原因不能連續(xù)滑升時，應(yīng)有準(zhǔn)備地采取下列?；胧篴混凝土應(yīng)澆灌至同一標(biāo)高； b模板應(yīng)每隔一定時間（接近混凝土初凝時間前，比如間隔1.5 小時）提升1～2 個千斤頂行程，直至模板與混凝土不再粘結(jié)為止。對滑空部位的支承桿，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?；c繼續(xù)施工時，應(yīng)對模板與液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

3 、混凝土控制

在滑模施工前，通過試驗(yàn)對混凝土的固身初凝時間進(jìn)行測定，為保證混凝土順利入倉，要求混凝土和易性好，坍落度控制在8～18cm以內(nèi)。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)合理地劃分區(qū)段，使?jié)仓r間大致相等。澆筑時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行分層澆筑、分層振搗、均勻交圈的方法，使每一澆筑層的混凝土表面基本保持在同一水平面上，并應(yīng)有計(jì)劃、均勻地變換澆筑方向。

脫模的混凝土面應(yīng)無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，能用抹子抹光。如脫?；炷撩嬗腥毕?，應(yīng)及時清除干凈。然后在坍塌處補(bǔ)以比原標(biāo)號高一等級的混凝土修補(bǔ)后，將表面抹平，做到顏色及平整度一致。

4、蓋梁施工及滑模拆除

蓋梁施工采用墩身滑模施工的工作平臺，搭設(shè)托架支撐體系，利用工作平臺內(nèi)的1.25m內(nèi)模與墩身產(chǎn)生的最大靜摩擦力，來克服臨時設(shè)施及蓋梁兩側(cè)混凝土的荷載。為加強(qiáng)穩(wěn)定性，在墩身四邊各預(yù)埋2根Φ28鋼筋彎鉤，將墩身與工作平臺固定，鋼筋外露部分和平臺桁架連接固定。

當(dāng)蓋梁施工完畢后，在蓋梁頂預(yù)埋槽鋼支架，并安裝滑輪，然后將模體固定后進(jìn)行解體，利用門型提升架、滑輪配合卷揚(yáng)機(jī)在高處拆除。拆除順序如下： 操作平臺清理電線、電纜、燈具設(shè)備拆除液壓系統(tǒng)拆除蓋梁模板拆除門型提升架拆除圍圈解體并分兩次利用滑輪拆除。

5 、滑模施工優(yōu)缺點(diǎn)

1) 滑模施工優(yōu)點(diǎn)

薄壁墩施工采用滑膜工藝，可以簡化施工工序，施工速度快，砼連續(xù)性好，表面光滑，無施工縫，材料消耗少，該橋墩能節(jié)省大量的拉筋，架子管及鋼模板和一些周轉(zhuǎn)材料，并且施工方法簡單，便于操作，質(zhì)量和安全均能夠得到保證。2) 滑模施工缺點(diǎn)

由于混凝土澆筑、鋼筋安裝、混凝土外觀處理同步進(jìn)行而且是連續(xù)作業(yè)，因此對施工人員的安全意識、技術(shù)素質(zhì)要求較高，人員數(shù)量投入較大。為減少施工人員上下班爬上爬下次數(shù)，一般采用每天兩班倒作業(yè)，在滑升過程中容易滑偏，要密切關(guān)注，隨時進(jìn)行糾偏。

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關(guān)鍵詞：博客；溝通；橋梁

隨著信息社會的發(fā)展，信息技術(shù)給人們的生活帶來了極大便利，同時對教育提出了更高的要求，原有的電話短信與面對面方式的溝通并不能完全滿足家校之間的信息需求。例如：有的家長經(jīng)常出差，有的家長工作太忙，有的家長有很多建議但不好當(dāng)面說出等等。而班級博客作為信息交流的平臺，以其即時性、便捷性、開放性、豐富性、大眾性等特點(diǎn)越來越受到家長的青睞，極大地提高了家校溝通的效率，因此，班級博客在家校溝通中具有十分重要的意義。

一、“班級博客”可以讓家長及時了解班級情況和學(xué)生的在校表現(xiàn)，并對學(xué)校提出一些建設(shè)性意見

通過建立“班級博客”，把班級的各種情況（班級文化、班級活動攝影、教育教學(xué)計(jì)劃、教師簡介、學(xué)生作品等）及時地呈現(xiàn)在博客網(wǎng)頁上，方便家長隨時閱讀，同時，家長可以把一些好的想法及建議發(fā)到博客中，供學(xué)校參考，既方便了家長對學(xué)生在校情況的了解，又加深了學(xué)校對學(xué)生的認(rèn)識，真正使班級博客成為家長和學(xué)校雙向溝通的舞臺。

二、“班級博客”可以為學(xué)生建立全面的成長檔案信息庫，促進(jìn)學(xué)生的健康成長

借助“班級博客”記錄每位學(xué)生的成長軌跡資料，鼓勵教師和家長走進(jìn)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的每一個進(jìn)步，及時了解學(xué)生的個性特點(diǎn)，了解學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及興趣愛好，并記錄在博客中。同時，要求學(xué)生及時地更新和維護(hù)個人成長檔案資料，使學(xué)生不斷感受到自己的進(jìn)步，使“班級博客”真正成為教師與家長了解學(xué)生的一扇心靈窗戶，及時地對學(xué)生進(jìn)行全面、系統(tǒng)的評價，真正做到因材施教，促使學(xué)生全面、健康地發(fā)展。

通過這種形式讓家長及時了解學(xué)生的成長足跡，感受到學(xué)生的每一點(diǎn)進(jìn)步，拉近了學(xué)校、家長之間的心靈距離，有效促進(jìn)了家校之間的溝通，同時，提高了班級管理的效率。

三、借助“班級博客”的博客圈功能及時地對家長遇到的各種教育問題展開討論并解答

“博客圈”作為一個互動交流、平等開放的虛擬社區(qū)，給了每位家長充分的溝通機(jī)會，家長可以將自己遇到的教育問題以日志（包括文章、視頻、圖片等）的形式傳到圈內(nèi)，讓大家集思廣益，共同解決，同時，也可以請教育專家進(jìn)入圈內(nèi)進(jìn)行交流解答，解答過程以案例形式保存在博客空間中，便于其他圈內(nèi)成員分享和瀏覽閱讀。

四、“班級博客”為家長、教師提供了共同學(xué)習(xí)的樂園

篇5

關(guān)鍵詞：公路橋梁，空心薄壁墩 ， 施工技術(shù)

Abstract: based on the engineering practice of highway bridge hollow thin wall pilla construction techniques discussed.

Key words: the highway bridge, hollow thin wall pilla, construction technology

中圖分類號：U448.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

一、工程概況

某大橋設(shè)計(jì)為汽車-超20級，掛車-120，四車道橋面，凈寬2×凈10.0米，總寬22.5米。上部結(jié)構(gòu)為雙幅55+55（T構(gòu)）+8×30（T梁）米預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋；下部構(gòu)造為鋼筋混凝土雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁。該橋施工中，采用了空心薄壁墩，為保證墩柱的外觀以及方便施工，采用翻模技術(shù)施工。外模可采用大塊鋼模加工制成，內(nèi)模采用組合鋼模自制成型，每節(jié)段高3米，配以內(nèi)拉桿加固，保證墩柱的幾何尺寸。

二、施工技術(shù)要點(diǎn)

1、滑動模板構(gòu)造

滑動模板一般主要由工作平臺、內(nèi)外模板、混凝土平臺、工作吊籃和提升設(shè)備等組成。如下圖1所示。

圖1滑動模板構(gòu)造示意圖

（1）工作平臺：由外鋼環(huán)、輻射梁、內(nèi)鋼環(huán)、欄桿、步板組成，除提供施工操作的場地外，還用它把滑模的其它部分與頂桿相互連接起來，使整個滑模結(jié)構(gòu)支承在頂桿上。工作平臺是整個滑模結(jié)構(gòu)的骨架，因此，應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。

（2）內(nèi)外模板：采用薄鋼板制作，用于上下壁厚相同的直坡空心橋墩的滑模。內(nèi)外模板均通過立柱、固定在工作平臺的輻射梁上。用于上下壁厚相同的斜坡空心墩的收坡滑模，內(nèi)外模板仍固定在立柱上，但立柱架（或頂梁）不是固定在輻射梁上，而是通過滾軸懸掛在輻射梁上，并可利用收坡絲桿沿輻射方向移動立柱架及內(nèi)外模板位置。用于斜坡式不等壁厚空心墩的收坡滑模，則內(nèi)外立柱固定在輻身梁上，而在模板與立柱間安裝收坡絲桿，以便分別移動內(nèi)外模板的位置。

（3）混凝土平臺：由輻射梁、步板、欄桿等組成，利用立柱支承在工作平臺的輻射梁上，供堆放及灌注混凝土的施工操作用。

（4）工作吊籃系統(tǒng)：懸掛在工作平臺的輻射梁和內(nèi)外模板的立柱上，它隨著滑模的提升而向上移動，供施工人員對剛脫模的混凝土進(jìn)行表面修飾和養(yǎng)生等施工操作之用。

（5）提升設(shè)備：由千斤頂、頂桿、頂桿導(dǎo)管等組成，通過頂升工作平臺的輻射梁使整個滑模提升。

2、滑動模板提升工藝

滑動模板提升設(shè)備主要有提升千斤頂、支承頂桿及液壓控制裝置等幾部分。其提升過程為：

（1）螺旋千斤頂提升步驟：

①轉(zhuǎn)動手輪使螺桿旋轉(zhuǎn)，使千斤頂頂座及頂架上模梁帶動整個滑模徐徐上升。此時，上卡頭、卡瓦、卡板卡住頂桿，而下卡頭、卡瓦、卡板則沿頂桿向上滑行，當(dāng)滑至與上下卡瓦接觸或螺桿不能再旋轉(zhuǎn)時，即完成一個行程的提升。

②向相反方向轉(zhuǎn)動手輪，此時，下卡頭、卡瓦、卡板卡住頂桿，整個滑模處于靜止?fàn)顟B(tài)。僅上卡頭、卡瓦、卡板邊同螺桿、手輪沿頂桿向上滑行，至上卡頭與頂架上橫梁接觸或螺桿不能再旋轉(zhuǎn)時為止，即完成整個一個循環(huán)。

（2）液壓千斤頂提升步驟：

①進(jìn)油提升：利用油泵將油壓入缸蓋與活塞間，在油壓作用時，上卡頭立即卡緊頂桿，使活塞固定與頂桿上。隨著缸蓋與活塞間進(jìn)油量的增加，使缸蓋連同缸筒、底座及整個滑模結(jié)構(gòu)一起上升，直至上、下卡頭頂緊時，提升暫停。此時，缸筒內(nèi)排油彈簧完全處于壓縮狀態(tài)。

②排油歸位：開通回油管，解除油壓，利用排油彈簧推動下卡頭使其與頂桿卡緊，同時推動上下卡頭將排出缸筒，在千斤頂及整個滑模位置不變的情況下，使活塞回到進(jìn)油前位置。至此，完成一個提升循環(huán)。為了使各液壓千斤頂能協(xié)同一致地工作，應(yīng)將油泵與各千斤頂用高壓油管連接，由操縱臺統(tǒng)一集中控制。

提升時，滑模與平臺上臨時荷載全由支承頂桿承受。頂桿多用A3與A5圓鋼制作，直徑25mm，A5圓鋼的承載能力約為12.5kN（A3剛為10kN）。頂桿一端埋置于墩、臺結(jié)構(gòu)的混凝土中，一端穿過千斤頂芯孔，每節(jié)長2.0～4.0m，用工具式或焊接連接。為了節(jié)省鋼材，使支承頂桿能重復(fù)使用，可在頂桿外安上套管，套管隨同滑模整個結(jié)構(gòu)一起上升，待施工完畢后，可拔出支承頂桿。

3、滑模的設(shè)計(jì)

滑動模板整體結(jié)構(gòu)是混凝土成型的裝置，也是施工操作的主要場地，必須具有足夠的整體剛度、穩(wěn)定性和合理的安全度。為了保證施工質(zhì)量與安全，滑動模板各組成部件，必須按強(qiáng)度和剛度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)算。

（1）荷載取值。作用在滑動模板整個結(jié)構(gòu)上的荷載有靜荷載與活荷載。工作平臺、內(nèi)外模板、混凝土平臺、工作吊籃、提升設(shè)備、液壓管線等自重都屬于靜荷載；操作人員、施工機(jī)具、平臺上堆放的材料及半成品等的重力，以及滑升時混凝土與模板間的摩阻力等屬于垂直活荷載；向模板內(nèi)傾倒混凝土?xí)r所產(chǎn)生的沖擊力，新澆筑混凝土對模板的側(cè)壓力，以及風(fēng)荷載等屬于水平活荷載。具體可按有關(guān)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求分別取值。

（2）確定支承桿、千斤頂、頂升架和工作平臺的布置方案。支承頂桿和千斤頂?shù)牟贾梅桨福阂话阌芯鶆虿贾谩⒎纸M集中布置以及分組集中與均勻布置相結(jié)合等。在筒壁結(jié)構(gòu)中多采用均勻布置方案，在平面較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中則宜采用分組集中均勻相結(jié)合布置方案。千斤頂在布置時，應(yīng)使各千斤頂所承受的荷載大致相同，以利同步提升。當(dāng)平臺上荷載分而不均勻時，荷載較大的區(qū)域和摩阻力較大的區(qū)段，千斤頂布置的數(shù)量要多些?？紤]到平臺荷載內(nèi)重外輕，在數(shù)量上內(nèi)側(cè)應(yīng)較外側(cè)布置多些，以避免頂升架提升時向內(nèi)傾斜。

（3）模板的設(shè)計(jì)。包括模板盡寸的確定和模板的剛度。模板必須具有足夠的剛度，才能保證澆筑混凝土和提升過程中，在混凝土側(cè)壓力作用下不發(fā)生超過允許的變形值。一般條件下，模板在水平荷載作用下，其支點(diǎn)間在力作用方向的變形不應(yīng)超過1/1000。作用在模板上的水平荷載主要是新澆筑混凝土的側(cè)壓力，此時，模板按簡支板計(jì)算。因?yàn)榛Ｊ┕ぶ校０逵幸欢▋A斜度，出模混凝土具有0.05～0.25MPa的強(qiáng)度，所以模板底部的混凝土對模板已不存在的側(cè)壓力。

（4）頂升架與工作平臺的設(shè)計(jì)。頂升架的構(gòu)造型式，主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)水平截面形狀、部位和千斤頂?shù)念愋蜎Q定的。一般常采用一字型的單橫梁式或雙橫梁式。

4、滑模澆筑混凝土

篇6

[關(guān)鍵詞]橋梁工程 雙薄壁高墩 施工 質(zhì)量控制

中圖分類號：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0108-01

在橋梁工程空心薄壁墩高墩的施工方法多種多樣，有滑模施工法、爬模施工法、翻模施工法等等，翻模施工由于其工藝較成熟，成本較低，工期易得到保證，為薄壁空心墩的首選施工方法。本文結(jié)合工程實(shí)例，對公路特大橋的雙薄壁高墩翻模施工中的質(zhì)量控制要點(diǎn)作一些分析，以供其他類似工程參考借鑒。

一、工程概況

某特大橋主墩9#、10#墩為雙薄壁墩，兩薄壁厚均為2.5米，寬為12.6米，兩薄壁間凈距7米。9#墩墩高73.661米，10#墩墩高63.991米，9#、10#墩兩薄壁間均設(shè)有兩道10m×7m×1.4m的系梁。主橋墩身采用大塊翻模進(jìn)行施工。此方案具有施工工藝簡單、施工速度快等特點(diǎn)。

二、施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、翻模系統(tǒng)構(gòu)造

該套翻模系統(tǒng)，由大塊定型鋼模、工作平臺及提升系統(tǒng)等組成。

（1）墩身模板為大塊組合鋼模，其尺寸、剛度和強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。每套墩身模板由三節(jié)組成，每節(jié)高2.5米，三節(jié)共7.5米。模板的加固，采用在每塊側(cè)模外側(cè)加設(shè)水平背肋，每道背肋由兩根[12槽鋼組成。模板加固時，通過Φ16圓鋼拉模筋錨固于背肋槽鋼上。

（2）模板工作平臺由內(nèi)工作平臺和外工作平臺組成。內(nèi)工作平臺即在兩薄壁之間，用碗扣式腳手架搭設(shè)支架，在支架上鋪設(shè)木板作為內(nèi)工作平臺。整個腳手架距模板距離為0.4米，作為模板提升空間。外工作平臺即在每塊外模和圓端模頂部，用角鋼焊接三角撐架和欄桿扶手，并用木板鋪面組成外工作平臺。

（3）提升系統(tǒng)：提升系統(tǒng)由塔吊、施工電梯、混凝土輸送泵及泵架組成。塔吊為墩身和梁部施工的主要提升設(shè)備，并兼作翻模時的模板提升設(shè)備；施工電梯作為施工人員和小型機(jī)具的提升設(shè)備；混凝土輸送泵為混凝土的提升設(shè)備，泵架作為混凝土輸送泵管和電纜、水管的附著設(shè)備。另在泵架內(nèi)搭設(shè)由鋼筋焊成的簡易人行梯，作為管道、電纜檢修人員通道和發(fā)生停電等緊急事故時的緊急通道。

2、翻模施工

（1）鋼筋綁扎。主筋連接采用等強(qiáng)直螺紋套筒連接。按規(guī)范要求主筋接長時在同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)量不超過該斷面主筋數(shù)量的50%。為方便施工，在第一段鋼筋的制作時，預(yù)先根據(jù)上述要求進(jìn)行計(jì)算并控制好各斷面鋼筋接頭數(shù)量和每根鋼筋的長度，在施工承臺預(yù)埋墩柱鋼筋時，調(diào)整好露出承臺頂面長度，從第二段開始每次鋼筋接長時，先將9m長的定尺鋼筋在地面上將螺紋套筒套好一端，安裝時將另一端套用鋼筋扳手旋緊，該工程橋墩主筋外側(cè)設(shè)有防裂鋼筋網(wǎng)，故在主筋及箍筋安裝好后，還需進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的安裝工作。在鋼筋安裝時進(jìn)行兩階段控制，第一階段控制主筋接頭、主筋間距、箍筋間距在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)；第二階段在完成模板安裝定位后，再次檢查、調(diào)整內(nèi)外層鋼筋間距及保護(hù)層厚度。鋼筋的綁扎和預(yù)埋件安裝在工作平臺上進(jìn)行，預(yù)埋件在脫模后及時清理使之外露。

（2）模板施工。模板組裝精度要求有：模板結(jié)構(gòu)中心線允許偏差5mm；模板水平度允許偏差0.1%；截面尺寸允許偏差±5mm；水平接縫允許偏差2mm；豎向接縫允許偏差1mm。

（3）混凝土施工。澆筑混凝土前，應(yīng)對模板、鋼筋及預(yù)埋件進(jìn)行檢查，并做好記錄，符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行澆筑?；炷敛捎冒韬险炯邪韬?，混凝土罐車配合混凝土輸送泵澆筑。入模前應(yīng)檢查混凝土的均勻性和坍落度，混凝土的振搗采用插入式振動器，振動器的移動距離在30cm～35cm范圍內(nèi)，與側(cè)模保持5cm～10cm的距離；混凝土通過串筒分層澆筑，根據(jù)試驗(yàn)墩經(jīng)驗(yàn)每層厚度控制在30cm左右，每放一層料時先將料扒平再開始振搗，振搗順序?yàn)椋簭膬蛇呄蛑虚g振搗，振搗時間控制在20s左右，以混凝土不再下沉、冒氣泡，表面泛漿為準(zhǔn)，在混凝土的振搗過程中要有現(xiàn)場技術(shù)人員嚴(yán)格控制?；炷脸跄蟊砻骈_始灑水，并覆蓋保水材料。混凝土拆模后及時養(yǎng)護(hù)，側(cè)面采取噴淋的方法，及時灑水保證墩身混凝土濕潤。

（4）模板翻升。模板解體：在灌注上層混凝土前，將第一層模板翻升。翻升前可將模板分解成幾大部分，然后提升和安裝。解體前先用掛鉤吊住模板，然后抽出拉筋。模板翻升：將拆下的模板提升到相鄰的上節(jié)模板位置，及時將模板清理干凈，待工作平臺提升到位，已澆筑的混凝土面鑿毛后，用倒鏈吊升到安裝位置進(jìn)行組裝。模板組裝前必須找平其立模面，采用雙面膠條沿立模線粘牢，模板的水平、豎向接縫也必須用雙面膠壓縫才能用螺栓連接，以保證平順密貼。模板組裝完成后進(jìn)行拉筋和橫向加強(qiáng)帶的安裝，拉筋外套PVC管，管的大小必須和模板上的拉筋洞一致，以防澆筑時漏漿。吊升過程中應(yīng)有專人檢查監(jiān)視，以防模板與固定物掛碰。模板拼裝之前先將模板磨光并清除干凈，涂抹脫模劑，脫模劑采用新機(jī)油，涂刷時要輕、薄、均勻，以保證混凝土表面顏色一致。最后檢查模板組裝質(zhì)量，合格后方可安放撐木，擰緊拉筋，緊固好各部連接螺栓。

3、施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）模板的施工質(zhì)量控制。模板在高墩翻模技術(shù)的施工過程中起到核心的作用，模板強(qiáng)度、剛度的好壞將會直接影響工程的質(zhì)量，模板在設(shè)計(jì)時一定要充分考慮它在風(fēng)力作用下的剛度和穩(wěn)定性，要是在風(fēng)荷載的作用下導(dǎo)致了變形那么就會使施工中的高墩軸線進(jìn)行了偏移，從而不能精確的控制模板的尺寸。在實(shí)際施工過程中模板將會被多次的扭轉(zhuǎn)從而導(dǎo)致變形，所以在設(shè)計(jì)時要適當(dāng)?shù)脑黾幽０宓膭偠取仓炷恋倪^程中當(dāng)上下相連混凝土間的強(qiáng)度達(dá)到10 MPa～15 MPa時方可在上面混凝土的模板上支模，在墩柱施工前要先加工鋼模板，并將每節(jié)的模板拼裝好，各個模板間用螺栓進(jìn)行連接。制作出來的翻轉(zhuǎn)模板要按照圖紙的要求來做并且要具有足夠的剛度和強(qiáng)度。同時模板的自重不要太大，模板的安裝和加工一定要滿足工程設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，施工時要保持墩身的豎直精準(zhǔn)度，以避免橋墩的頂面出現(xiàn)偏心的現(xiàn)象。在使用模板前要進(jìn)行試拼，將模板的接縫處進(jìn)行打磨處理保證表面的光滑和平整，以防滲漏水泥的漿液，從而保證高墩柱的外觀質(zhì)量。

（2）混凝土的澆注質(zhì)量控制?；炷恋臐沧⑦^程應(yīng)按規(guī)程嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量，澆注完的混凝土同時也要做好養(yǎng)生，怎樣才能更好的養(yǎng)生也是高墩施工的一個重中之重的地方。若是在非嚴(yán)寒的條件下施工我們可以采取間斷的對橋墩進(jìn)行通水的養(yǎng)生方法，也可以采用養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；若是在嚴(yán)寒的條件下，在混凝土拌合時先對各項(xiàng)材料進(jìn)行預(yù)熱，同時摻加一定比例的抗凍劑，混凝土的養(yǎng)護(hù)宜采用包裹塑料膜和無紡布的方式，進(jìn)而保證工程的質(zhì)量。總之在施工的過程中我們要注意每個細(xì)節(jié)千萬不可疏忽，施工人員要盡職盡責(zé)保證工程的順利完成。

（3）翻模施工中墩身線形控制。薄壁墩的線型控制主要通過施工測量來進(jìn)行的。薄壁墩施工測量控制內(nèi)容包括：薄壁墩中心定位測量、薄壁墩高程測量、薄壁墩垂直度測量。

①薄壁墩中心定位測量采用三維坐標(biāo)控制法。每個墩臺施工前，先由項(xiàng)目部測量班用全站儀進(jìn)行中心定位。定位時應(yīng)由多人進(jìn)行換手復(fù)測檢查，并經(jīng)監(jiān)理檢查確認(rèn)后，設(shè)置好橫、縱向護(hù)樁，給施工隊(duì)交底。標(biāo)高復(fù)核時用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。②薄壁墩高程測量采用三種方法進(jìn)行，一是用全站儀直接進(jìn)行高程測量；二是用鋼尺由墩底水準(zhǔn)點(diǎn)往墩頂拉尺進(jìn)行測量；三是用水準(zhǔn)儀在7#墩附近觀測9#墩頂標(biāo)高，在11#臺后路基觀測10#墩頂標(biāo)高。最終以水準(zhǔn)儀測量為準(zhǔn)，其余兩種方法作為復(fù)核手段。③薄壁墩的垂直度測量墩身垂直度測量采用自動安平激光鉛準(zhǔn)儀，每個薄壁在四個角各布一點(diǎn)進(jìn)行測量。測量時，激光鉛準(zhǔn)儀安置在橋墩承臺上的控制點(diǎn)上，控制點(diǎn)是經(jīng)精密定位測量所得。在墩頂工作平臺上安設(shè)激光接收靶，能顯示光斑并捕捉斑心，以四個激光斑心來控制單個薄壁每節(jié)模板的平面位置及豎直度，并以此控制墩身的垂直度。

三、結(jié)束語

該特大橋的雙薄壁高墩在施工過程中，因受施工場地及氣候條件的影響，施工速度受限，經(jīng)過精心組織、科學(xué)管理，針對現(xiàn)場實(shí)際，統(tǒng)籌安排，自行設(shè)計(jì)能綜合和充分利用的模板。采用翻轉(zhuǎn)模板施工安全、質(zhì)量可靠，節(jié)約了大量成本，并取得了一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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關(guān)鍵詞：無支架翻模施工

中圖分類號：U448文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1 概述

近年來我國西部高速公路發(fā)展迅猛，公路建設(shè)開始向山區(qū)延伸，由于山勢陡峭，高差很大，而且場地狹窄，使得在橋梁建設(shè)中大量采用高橋墩結(jié)構(gòu)。常用的支架施工需搭設(shè)大量的腳手架，不僅耗費(fèi)大量的人力、物力，而且工序復(fù)雜、進(jìn)度緩慢、安全系數(shù)低。

2 薄壁墩無支架翻模施工特點(diǎn)

2.1 墩身分段依次成型，可有效控制墩身偏心、扭轉(zhuǎn)，能夠隨時糾正墩身施工誤差，便于模板及時清理、修整、刷油，混凝土表面平整光潔。

2.2 通過采用50～60m塔吊垂直作業(yè)，可同時進(jìn)行2～4個墩同時作業(yè)，既可大大節(jié)約成本，縮短作業(yè)時間，又能有效提高安全系數(shù)。

2.3 翻模上設(shè)置懸吊平臺，能夠更好的進(jìn)行周轉(zhuǎn)件的拆卸，處理砼表面。模板采用整體大塊鋼模板，模板接縫不多，表面也不會出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，澆筑成型的砼表面光潔，錯臺不多，結(jié)構(gòu)尺寸沒有錯誤的。模板加固采用橫向拉桿，模板輕便，操作簡單，安全系數(shù)高。

2.4 經(jīng)濟(jì)環(huán)保。無須搭設(shè)腳手架，節(jié)約人力與財(cái)力，而且占用場地少，對原地貌的破壞少。

3 適用范圍

無支架翻模法主要是在公路、鐵路橋梁薄壁墩、高塔柱等混凝土構(gòu)筑物的施工中使用。

4 工藝原理

無支架翻模法就是利用前一級已澆筑的橋墩作為承載主體固定模板，再通過模板載體來建設(shè)施工工作平臺，隨著橋墩不斷向上施工，工作平臺及模板整體向上升移的一種施工方法。

翻模是由2-3節(jié)段大面組合模板及支架、內(nèi)外工作平臺、塔式起重機(jī)、手動葫蘆組合而成的成套模具。在進(jìn)行施工時，在墩身基頂上支立第一節(jié)模板，第一節(jié)模板上再支立第二節(jié)模板。如果第二節(jié)混凝土的強(qiáng)度有3Mpa，第一節(jié)混凝士的強(qiáng)度有10Mpa，此時拆掉第一節(jié)模板。每一節(jié)段翻模主要由內(nèi)外模板、圍帶、拉桿、作業(yè)平臺組成。外模板分為主板、側(cè)板和調(diào)整板3種，內(nèi)模板分為主板、側(cè)板、角模板和調(diào)整板4種，每節(jié)高度大約是2.0～4.5m，寬度根據(jù)墩身截面尺寸和施工要素來定：模板之間用M16x30螺栓連接。用槽鋼做圍帶，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，內(nèi)帶用Φ18圓鋼拉桿連成整體。拉桿在內(nèi)外模板之間套Ф22PVC管，有利于拉桿周轉(zhuǎn)利用。

每層模板內(nèi)外設(shè)施工平臺。外側(cè)施工平臺按每層、每塊模板分別施作，平臺與外模應(yīng)連結(jié)為一個整體，平臺及其扶手采用Φ28圓鋼焊接固定在外模板上作為支架，在平臺四周沿周邊設(shè)立防護(hù)欄桿，在欄桿外側(cè)及固定架底部需要有全封閉安全網(wǎng)。施工平臺上有一個5cm厚木板或竹架板，這樣可以方便操作人員工作，還能放一些小型機(jī)具。內(nèi)施工平臺的搭設(shè)需要借助內(nèi)外模板及橫穿拉桿。在內(nèi)模板上首先搭設(shè)鋼管支架，然后上鋪木板或竹架板，最后上鋪2mm鋼板，便于臨時存放混凝土以及操作人員行走。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 高墩無支架翻模施工工藝

施工準(zhǔn)備基頂放線試拼模板鋼筋綁扎鐓粗直螺紋連接鋼筋綁扎、鐓粗直螺紋連接安裝外作業(yè)平臺至外模板模板刨光、刷脫模劑組拼模板模板調(diào)試、檢查、校正緊固拉桿安裝內(nèi)作業(yè)平臺澆筑混凝土第一層模板及欄桿、平臺整體拆除混凝土養(yǎng)生至第二階段完工安裝第一層安全爬梯第一

層安全爬梯掛安全網(wǎng)進(jìn)入下一層施工。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 模板施工

①立模準(zhǔn)備。在確定立模邊線時要參照基頂中心，立模邊線外側(cè)找平，找平層用水準(zhǔn)儀抄平掛線，砂漿硬化之后，立模需從線路中間向兩側(cè)展開。②模板安裝。安裝模板使用的是塔式起重機(jī)，同時需要人工輔助。安好外模板后再進(jìn)行內(nèi)模板的安裝，對其進(jìn)行連接時采用的是M16螺栓，然后安裝圍帶和對拉螺桿。③立模檢查。第一節(jié)段模板安裝結(jié)束時，用水準(zhǔn)儀和全站儀檢查模板頂面標(biāo)高和墩身平面位置，如果沒有發(fā)現(xiàn)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況再進(jìn)行下道工序。澆筑砼時一定要有專人看模護(hù)模，要對支撐時刻做好檢查。④模板的除銹與涂油。模板在灌注砼前務(wù)必保護(hù)處理好板面，模板表面應(yīng)徹底除銹，涂刷新機(jī)油，在氣溫較低時，新機(jī)油中應(yīng)摻配柴油涂刷。⑤模板爬升作業(yè)。用手動葫蘆掛住第一節(jié)段鋼模板，把內(nèi)外模板之間的拉桿松開，把第一節(jié)段模板及操作架卸下來，然后把它吊運(yùn)到墩下安全的作業(yè)場地，這一過程使用塔式起重機(jī)，吊運(yùn)完成之后對其進(jìn)行清理，涂刷脫模劑，按放線尺組裝為下一節(jié)段首節(jié)模板，接下來的安裝步驟與上節(jié)段一樣。⑥在安裝每節(jié)模板時，可用0.5～1mm薄鋼板塞填兩節(jié)模板間的縫隙這樣能夠起到糾偏的作用。⑦模板的拆除。施工至墩頂，墩頂還要有1或2個節(jié)段模板，如果墩身混凝土強(qiáng)度超過10Mpa，就可以將模板拆除了。

5.2.2 安全爬梯施工

①預(yù)埋件的設(shè)置。為便于無支架施工作業(yè)人員上下，在墩身的正面（6.0m長邊），樓梯轉(zhuǎn)角平臺處，預(yù)留Φ100mm孔洞（每層兩個，呈之字形錯開布置），以便搭設(shè)爬梯時穿設(shè)固定件。②爬梯的制作與安裝。從墩身底部起靠墩身正面搭設(shè)鋼管支架，支架整體穩(wěn)定性依靠穿設(shè)在預(yù)留孔內(nèi)的拉桿固定件固定。

5.2.3 鋼筋加工與安裝

①鋼筋按照不同的鋼種、等級、排號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家分批驗(yàn)收，分別堆存，不得混雜，且設(shè)識別標(biāo)志。②鋼筋表面應(yīng)潔凈，平直無彎曲。③受力主筋和末端彎鉤形狀應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。④縱向主筋采用鐓粗直螺紋套筒連接技術(shù)，其連接質(zhì)量必須滿足《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。⑤受力鋼筋焊接應(yīng)設(shè)置在內(nèi)力較小處，并錯開布置。對于焊接接頭，在接頭長度區(qū)段內(nèi)，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量在受拉區(qū)不能大于50%。⑥鋼筋連接處的混凝土保護(hù)層應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且不得小于20mm，連接件之間的橫向凈距不宜小于15mm。

5.2.4 混凝土施工

①砼原材料。拌制砼所使用的各項(xiàng)原材料及拌合物的質(zhì)量經(jīng)過檢驗(yàn)，符合現(xiàn)行《公路工程水泥砼試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ053）的規(guī)定。②砼配合比。砼配合比以質(zhì)量比計(jì)，通過設(shè)計(jì)和試配選定。施工實(shí)際采用的材料，拌制的砼拌合物應(yīng)滿足和易性、凝結(jié)速度等施工條件，制成的砼符合強(qiáng)度、耐久性（抗凍性、抗?jié)B、抗侵蝕）等質(zhì)量要求。③砼的拌合。砼拌合采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌合好的拌合物應(yīng)均勻，顏色一致，不得有離析和泌水現(xiàn)象。在卸料過程中，從卸料流的1/4至3/4之間部位，采取試樣，進(jìn)行試驗(yàn)，保證砼中砂漿密度兩次測值的相對誤差不大于0.8%，單位體積砼中粗骨料含量兩次測值相對誤差不大于5%。砼拌合物從拌和機(jī)出料起至入模時間不得超過15min。④砼運(yùn)輸。砼運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)砼凝結(jié)和澆注速度的需要，使?jié)沧⒐ぷ鞑婚g斷并使砼運(yùn)到澆注地點(diǎn)時仍保持均勻性和規(guī)定的塌落度。⑤砼澆注。如果砼運(yùn)輸鋼筋及模板經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是合格的，則可以在內(nèi)外模板之間設(shè)置混凝土澆注溜槽，混凝土的輸送采用的是半自動料斗，通過溜槽或人工鏟送入模?；炷敛捎盟椒謱庸嘧ⅲ貌迦胧秸饎悠髡駬v，使用插入式振搗棒應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動，順序進(jìn)行，移動間距不得超過振搗作用半徑的1.5倍。澆筑砼時相關(guān)人員隨時做好觀察運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，如出現(xiàn)任何問題，要及時做好處理。⑥養(yǎng)護(hù)。每節(jié)混凝土拆模后，應(yīng)及時包裹土工布防止新澆注混凝土在太陽下暴曬，并灑水保持混凝土面濕潤。養(yǎng)護(hù)時間為7-10天。

6 結(jié)束語

無支架翻模法施工與爬升模板和液壓翻動模板以及支架施工相比可大大地減少資金投入和勞動強(qiáng)度，節(jié)約工期，無論從經(jīng)濟(jì)效益、安全施工，還是施工質(zhì)量以及可靠性方面都是山區(qū)高橋墩施工的首選方法。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

論文摘要：無支架翻模施工技術(shù)在薄壁墩施工中具有顯著的優(yōu)越性和科學(xué)性，與支架施工相比，具有省工、省料、速度快的優(yōu)勢，在創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時，又提高了施工安全系數(shù)。

1 概述近年來我國西部高速公路發(fā)展迅猛，公路建設(shè)開始向山區(qū)延伸，而這些地區(qū)山勢陡峭，高差很大，而且場地狹窄，使得在橋梁建設(shè)中大量采用高橋墩結(jié)構(gòu)。常用的支架施工需搭設(shè)大量的腳手架，不僅耗費(fèi)大量的人力、物力，而且工序復(fù)雜、進(jìn)度緩慢、安全系數(shù)低。

2 薄壁墩無支架翻模施工特點(diǎn)

2.1 墩身分段依次成型，可有效控制墩身偏心、扭轉(zhuǎn)，能夠隨時糾正墩身施工誤差，便于模板及時清理、修整、刷油，混凝土表面平整光潔。

2.2 通過采用50～60m塔吊垂直作業(yè)，可同時進(jìn)行2～4個墩同時作業(yè)，既可大大節(jié)約成本，縮短作業(yè)時間，又能有效提高安全系數(shù)。

2.3 翻模上設(shè)置懸吊平臺，能夠更好的進(jìn)行周轉(zhuǎn)件的拆卸，處理砼表面。模板采用整體大塊鋼模板，模板接縫不多，表面也不會出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，澆筑成型的砼表面光潔，錯臺不多，結(jié)構(gòu)尺寸沒有錯誤的。模板加固采用橫向拉桿，模板輕便，操作簡單，安全系數(shù)高。

2.4 經(jīng)濟(jì)環(huán)保。無須搭設(shè)腳手架，節(jié)約人力與財(cái)力，而且占用場地少，對原地貌的破壞少。

3 適用范圍無支架翻模法主要是在公路、鐵路橋梁薄壁墩、高塔柱等混凝土構(gòu)筑物的施工中使用。

4 工藝原理無支架翻模法就是利用前一級已澆筑的橋墩作為承載主體固定模板，再通過模板載體來建設(shè)施工工作平臺，隨著橋墩不斷向上施工，工作平臺及模板整體向上升移的一種施工方法。翻模是由2-3節(jié)段大面組合模板及支架、內(nèi)外工作平臺、塔式起重機(jī)、手動葫蘆組合而成的成套模具。在進(jìn)行施工時，在墩身基頂上支立第一節(jié)模板，第一節(jié)模板上再支立第二節(jié)模板。如果第二節(jié)混凝土的強(qiáng)度有3Mpa，第一節(jié)混凝士的強(qiáng)度有10Mpa，此時拆掉第一節(jié)模板。每一節(jié)段翻模主要由內(nèi)外模板、圍帶、拉桿、作業(yè)平臺組成。外模板分為主板、側(cè)板和調(diào)整板3種，內(nèi)模板分為主板、側(cè)板、角模板和調(diào)整板4種，每節(jié)高度大約是2.0～4.5m，寬度根據(jù)墩身截面尺寸和施工要素來定：模板之間用M16x30螺栓連接。用槽鋼做圍帶，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，內(nèi)帶用Φ18圓鋼拉桿連成整體。拉桿在內(nèi)外模板之間套Ф22PVC管，有利于拉桿周轉(zhuǎn)利用。每層模板內(nèi)外設(shè)施工平臺。外側(cè)施工平臺按每層、每塊模板分別施作，平臺與外模應(yīng)連結(jié)為一個整體，平臺及其扶手采用Φ28圓鋼焊接固定在外模板上作為支架，在平臺四周沿周邊設(shè)立防護(hù)欄桿，在欄桿外側(cè)及固定架底部需要有全封閉安全網(wǎng)。施工平臺上有一個5cm厚木板或竹架板，這樣可以方便操作人員工作，還能放一些小型機(jī)具。內(nèi)施工平臺的搭設(shè)需要借助內(nèi)外模板及橫穿拉桿。在內(nèi)模板上首先搭設(shè)鋼管支架，然后上鋪木板或竹架板，最后上鋪2mm鋼板，便于臨時存放混凝土以及操作人員行走。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 高墩無支架翻模施工工藝施工準(zhǔn)備基頂放線試拼模板鋼筋綁扎鐓粗直螺紋連接鋼筋綁扎、鐓粗直螺紋連接安裝外作業(yè)平臺至外模板模板刨光、刷脫模劑組拼模板模板調(diào)試、檢查、校正緊固拉桿安裝內(nèi)作業(yè)平臺澆筑混凝土第一層模板及欄桿、平臺整體拆除混凝土養(yǎng)生至第二階段完工安裝第一層安全爬梯第一層安全爬梯掛安全網(wǎng)進(jìn)入下一層施工。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 模板施工①立模準(zhǔn)備。在確定立模邊線時要參照基頂中心，立模邊線外側(cè)找平，找平層用水準(zhǔn)儀抄平掛線，砂漿硬化之后，立模需從線路中間向兩側(cè)展開。②模板安裝。安裝模板使用的是塔式起重機(jī)，同時需要人工輔助。安好外模板后再進(jìn)行內(nèi)模板的安裝，對其進(jìn)行連接時采用的是M16螺栓，然后安裝圍帶和對拉螺桿。模板成型后核對各部安裝尺寸，如果沒有出現(xiàn)與安裝標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況再安裝安全爬梯，接著安裝安全網(wǎng)，鋪設(shè)內(nèi)外作業(yè)平臺。③立模檢查。第一節(jié)段模板安裝結(jié)束時，用水準(zhǔn)儀和全站儀檢查模板頂面標(biāo)高和墩身平面位置，如果沒有發(fā)現(xiàn)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況再進(jìn)行下道工序。澆筑砼時一定要有專人看模護(hù)模，要對支撐時刻做好檢查。④模板的除銹與涂油。模板在灌注砼前務(wù)必保護(hù)處理好板面，模板表面應(yīng)徹底除銹，涂刷新機(jī)油，在氣溫較低時，新機(jī)油中應(yīng)摻配柴油涂刷，產(chǎn)配比例為：機(jī)油70%：柴油30%。⑤模板爬升作業(yè)。用手動葫蘆掛住第一節(jié)段鋼模板，把內(nèi)外模板之間的拉桿松開，把第一節(jié)段模板及操作架卸下來，然后把它吊運(yùn)到墩下安全的作業(yè)場地，這一過程使用的是塔式起重機(jī)，吊運(yùn)完成之后對其進(jìn)行清理，涂刷脫模劑，按放線尺組裝為下一節(jié)段首節(jié)模板，接下來的安裝步驟與第一節(jié)段是一樣的。⑥在安裝每節(jié)模板時，可用0.5～1mm薄鋼板塞填兩節(jié)模板間的縫隙這樣能夠起到糾偏的作用。⑦模板的拆除。施工至墩頂，墩頂還要有1或2個節(jié)段模板，如果墩身混凝土強(qiáng)度超過了10Mpa，那么可以將模板拆除了。為了更順利地進(jìn)行拆除工作，在墩頂預(yù)埋加強(qiáng)吊裝環(huán)，利用吊裝環(huán)懸掛手動葫蘆進(jìn)行拆除、吊運(yùn)作業(yè)。

5.2.2 安全爬梯施工①預(yù)埋件的設(shè)置。為便于無支架施工作業(yè)人員上下，在墩身的正面（6.0m長邊），樓梯轉(zhuǎn)角平臺處，預(yù)留Φ100mm孔洞（每層兩個，呈之字形錯開布置），以便搭設(shè)爬梯時穿設(shè)固定件。②爬梯的制作與安裝。從墩身底部起靠墩身正面搭設(shè)鋼管支架，支架整體穩(wěn)定性依靠穿設(shè)在預(yù)留孔內(nèi)的拉桿固定件固定。

5.2.3 鋼筋加工與安裝①鋼筋按照不同的鋼種、等級、排號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家分批驗(yàn)收，分別堆存，不得混雜，且應(yīng)設(shè)立識別標(biāo)志。②鋼筋表面應(yīng)潔凈，平直無彎曲，Ⅰ級鋼筋冷彎率不大于2%，Ⅱ級鋼筋冷彎率不大于1%。③受力主筋和末端彎鉤形狀應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。④縱向主筋采用鐓粗直螺紋套筒連接技術(shù)，其連接質(zhì)量必須滿足《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，對已連接的成品應(yīng)現(xiàn)場取樣檢測。⑤受力鋼筋焊接應(yīng)設(shè)置在內(nèi)力較小處，并錯開布置。對于焊接接頭，在接頭長度區(qū)段內(nèi)，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量在受拉區(qū)不能大于50%。⑥鋼筋連接處的混凝土保護(hù)層應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且不得小于20mm，連接件之間的橫向凈距不宜小于15mm。

5.2.4 混凝土施工①砼原材料。拌制砼所使用的各項(xiàng)原材料及拌合物的質(zhì)量經(jīng)過檢驗(yàn)，符合現(xiàn)行《公路工程水泥砼試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ053）的規(guī)定。②砼配合比。砼配合比以質(zhì)量比計(jì)，通過設(shè)計(jì)和試配選定。施工實(shí)際采用的材料，拌制的砼拌合物應(yīng)滿足和易性、凝結(jié)速度等施工條件，制成的砼符合強(qiáng)度、耐久性（抗凍性、抗?jié)B、抗侵蝕）等質(zhì)量要求。③砼的拌合。砼拌合采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌合好的拌合物應(yīng)均勻，顏色一致，不得有離析和泌水現(xiàn)象。在卸料過程中，從卸料流的1/4至3/4之間部位，采取試樣，進(jìn)行試驗(yàn)，保證砼中砂漿密度兩次測值的相對誤差不大于0.8%，單位體積砼中粗骨料含量兩次測值相對誤差不大于5%。砼拌合物從拌和機(jī)出料起至入模時間不得超過15min。④砼運(yùn)輸。砼運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)砼凝結(jié)和澆注速度的需要，使?jié)沧⒐ぷ鞑婚g斷并使砼運(yùn)到澆注地點(diǎn)時仍保持均勻性和規(guī)定的塌落度。⑤砼澆注。如果砼運(yùn)輸鋼筋及模板經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是合格的，則可以在內(nèi)外模板之間設(shè)置混凝土澆注溜槽，混凝土的輸送采用的是半自動料斗，通過溜槽或人工鏟送入模?；炷敛捎盟椒謱庸嘧ⅲ貌迦胧秸饎悠髡駬v，使用插入式振搗棒應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動，順序進(jìn)行，移動間距不得超過振搗作用半徑的1.5倍。澆筑砼時要有相關(guān)的人員隨時做好觀察，是不是一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常，如果出現(xiàn)了任何的問題，要及時做好處理并在已澆筑的混凝土初凝前完成。⑥第一節(jié)混凝土強(qiáng)度。第一節(jié)混凝土強(qiáng)度超過10Mpa時，鑿毛清理混凝土頂面，再進(jìn)行下一節(jié)墩身施工。⑦養(yǎng)護(hù)。每節(jié)混凝土拆模后，應(yīng)及時包裹土工布防止新澆注混凝土在太陽下暴曬，并灑水保持混凝土面濕潤。養(yǎng)護(hù)時間為7-10天。

6 結(jié)束語無支架翻模法施工與爬升模板和液壓翻動模板以及支架施工相比可大大地減少資金投入和勞動強(qiáng)度，節(jié)約工期，無論從經(jīng)濟(jì)效益、安全施工，還是施工質(zhì)量以及可靠性方面都是山區(qū)高橋墩施工的首選方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅元明.淺談橋梁雙薄壁高墩施工技術(shù)[J].山西建筑.2008（19）.

篇9

關(guān)鍵詞：橋梁動態(tài)稱重；車軸識別；小波變換；小波函數(shù)選取；變換尺度

中圖分類號：U491；TN911.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

我國超載現(xiàn)象比比皆是，超載車輛對道路和橋梁造成的破壞不容忽視。近些年來，超載車輛導(dǎo)致橋梁垮塌的報(bào)道屢見不鮮。高效率、高精度的超載車輛監(jiān)管系統(tǒng)可控制超載車輛并監(jiān)測橋梁安全，在我國有著廣闊的應(yīng)用前景。

動態(tài)稱重系統(tǒng)（weigh-in-motion：WIM）近年來在國際上越來越多地應(yīng)用于對橋梁和道路交通車輛的監(jiān)測。該技術(shù)在測試車輛數(shù)據(jù)時不需要中斷交通，效率較高，是一種獲取車輛荷載數(shù)據(jù)、控制超重車輛的有效工具。傳統(tǒng)的動態(tài)稱重系統(tǒng)（也稱為路面動態(tài)稱重系統(tǒng)：Pavement WIM）通過在路面埋置傳感器來測試通行車輛的軸重、軸距和車速等信息。該系統(tǒng)是永久性的，不能拆遷，使用壽命較短，且安裝及維護(hù)費(fèi)用較高，精度也有待提高。橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)（bridge weigh-in-motion：BWIM）直接利用橋梁為載體，在線監(jiān)測橋梁在移動車輛荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)，并通過程序反算出車輛軸重。和傳統(tǒng)路面WlM系統(tǒng)相比，BWIM系統(tǒng)不僅可以在不阻斷交通的情況下連續(xù)不間斷地識別車輛軸重和總重，而且可以在線監(jiān)測橋梁在車輛荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)信號，進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)的實(shí)際影響線以及在車輛荷載作用下的結(jié)構(gòu)荷載橫向分布參數(shù)和橋梁沖擊系數(shù)等。

BWIM的概念最初由Moses于1979年提出。BWIM系統(tǒng)利用安裝在主梁下緣的傳感器所采集的動態(tài)信號反算出輛軸重。早期BWIM系統(tǒng)除了在主梁下緣安裝傳感器外，還需要在橋頭路面上埋置便攜式磁帶開關(guān)或壓電電纜來測試車輛速度、軸數(shù)、軸間距等信息，所以早期BWIM系統(tǒng)也存在耐久性問題，且安裝時需要中斷交通，更換也不易。

近幾十年來，各國學(xué)者在原始BWIM模型基礎(chǔ)上推廣和改進(jìn)，共同創(chuàng)建了新型商業(yè)BWIM系統(tǒng)。

新型BWIM系統(tǒng)摒棄了早期BWIM系統(tǒng)所需的埋置在橋頭路面上的便攜式磁帶開關(guān)或壓電電纜，而是直接在橋面板下安裝額外的傳感器（也稱車軸探測傳感器或FAD傳感器），從而獲得車軸信息。新型BWIM系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及數(shù)據(jù)采集全部在橋下進(jìn)行，橋面上不布置任何測試設(shè)備。相較于早期BWIM系統(tǒng)，新型BWIM系統(tǒng)不僅可以在不阻斷交通的情況下連續(xù)不間斷地識別車輛軸重和總重，更具有攜帶方便、安裝和測試隱蔽、可以反復(fù)使用，且安裝、維護(hù)及使用成本低等優(yōu)點(diǎn)。

Moses，Znidaric和Peters都曾提到車輛信息識別（軸數(shù)及軸間距）的準(zhǔn)確度是影響B(tài)WIM系統(tǒng)軸重及總重識別精度的一個主要因素，同時有效且準(zhǔn)確地識別出車軸信息也是BWIM系統(tǒng)精確識別車輛軸重的前提及基礎(chǔ)。然而試驗(yàn)證明，有時難以直接從FAD信號中準(zhǔn)確識別車輛信息，特別是在連軸（相鄰車軸間距很?。┗蛐盘杽討B(tài)成分較大的情況下。Dunne和Chatterjee提出通過對FAD信號進(jìn)行小波變換可更有效地識別車輛信息，但對于小波函數(shù)選取及最適變換尺度都缺少研究。

本文基于仿真分析及實(shí)橋測試結(jié)果（湖南省懷化市舞水五橋引橋的現(xiàn)場測試），在標(biāo)定車輛經(jīng)過測試橋梁時，采集記錄FAD信號和橋梁橋底動態(tài)響應(yīng)信號，結(jié)合最小Shannon熵值以及最大相關(guān)性從而選取合適小波函數(shù)以及變換尺度，并利用小波技術(shù)變換FAD信號來獲得未能直接識別的車輛信息。分析結(jié)果表明：作為強(qiáng)大的信號處理工具，小波變換在BWIM系統(tǒng)中能夠有效提高對車軸信息的識別。

1小波理論

1982年法國工程師Jean Morlet首先提出小波變換的概念，它可以認(rèn)為是經(jīng)典傅里葉變換的延伸。兩者最大的區(qū)別在于小波變換可以同時在時域和頻域上定域，而傅里葉變換只是時域和頻域之間的轉(zhuǎn)換工具。小波變換可分為連續(xù)小波變換（Con-tinuous wavelet transform：CWT）和離散小波變換（Discrete wavelet transform：DWT）。

1.1連續(xù)小波變換

連續(xù)小波變換的數(shù)學(xué)定義為：

（1）

小波一詞意味著特定的小波函數(shù)，即式（1）中的ψ（t），例如db2和rbi02。4（圖1）等。這種小波函數(shù)都是緊支的，即函數(shù)的定義域是有限的。傅里葉變換是將信號分解成一系列不同頻率的正弦波疊加，而小波變換是通過縮放和平移這些小波函數(shù)來逼近信號。顯然對于一些尖銳變化的信號，用不規(guī)則的小波函數(shù)逼近要比光滑的正弦曲線好。

經(jīng)過連續(xù)小波變換得到許多小波系數(shù)，這些系數(shù)就是縮放因子（尺度）和平移（位置）的函數(shù)，其中小波分解尺度與傅里葉變換中的頻率相對應(yīng)，所以連續(xù)小波變換又可以定義為式（2）。它表示信號f（x）與被縮放和平移的小波函數(shù)ψ（t）之積在信號存在的整個時間段求和的結(jié)果。

（2）

1.2最適小波函數(shù)和變換尺度的選取

在MATLAB小波分析工具中有13個小波函數(shù)族，包括60多個常用小波函數(shù)，而對于同一個目標(biāo)信號，每一個小波函數(shù)通過變換都會得到不一樣的結(jié)果。小波變換最大的挑戰(zhàn)是對于不同情況怎么選取小波函數(shù)來獲得最理想的結(jié)果。目前，對于小波函數(shù)選取的方法總體可以分為兩類：定性方法和定量方法。

定性方法是基于小波函數(shù)的本身基本特性（正交性、對稱性、緊支性、光滑性、消失矩）或通過目標(biāo)信號與小波函數(shù)之間的形狀匹配度來選取最適小波函數(shù)。對于特定的目標(biāo)信號，需要對想要結(jié)果的特性選取合適的小波函數(shù)。例如，考慮到小波函數(shù)的緊支性、消失矩和正交性，選擇Coil4小波函數(shù)以便有效分離肌動電流圖中的脈沖波和滋補(bǔ)成分。

定性方法中大部分是通過肉眼來判斷，缺少客觀依據(jù)，而定量方法則是通過計(jì)算出特定的數(shù)值（能量、熵值、相關(guān)系數(shù)等）以便更客觀地對比小波函數(shù)之間的差異。

對于連續(xù)小波變換，它在每個可能的尺度上都進(jìn)行計(jì)算，得到一系列的小波變換系數(shù)，其中只有部分結(jié)果是有用的，所以如何選取變換尺度至關(guān)重要。本文提出采用最小Shannon熵方法選擇最佳小波變換尺度。

小波變換系數(shù)在尺度s下的能量為：

（3）式中：ωt（s，i）為小波變換系數(shù)；N為小波變換系數(shù)總?cè)萘俊?/p>

小波變換系數(shù)的Shannon熵的分布如下：

（4）

顯然小波變換系數(shù)Shannon熵值的范圍為0≤Eentropy（s）≤log2N。僅當(dāng)所有小波變換系數(shù)都為0時，Shannon熵值為0；且僅當(dāng)所有小波變換系數(shù)均相同時，Shannon熵值等于log2 N。Shannon熵值的大小反映了小波變換系數(shù)概率分布的均勻性，熵值越大，概率分布越不均勻，能量就越分散；熵值越小，概率分布越均勻，能量分布就越集中。因此，對于不同尺度下一系列的小波變換系數(shù)，其中某尺度對應(yīng)的小波變換系數(shù)包含少量大幅度的系數(shù)且其他的小波系數(shù)相對而言較小或者可以忽略時，將產(chǎn)生最小的Shannon熵值。這一特性正適合在BWIM系統(tǒng)中利用FAD信號對車軸信息進(jìn)行識別。因?yàn)閷τ贔AD信號，只需考慮當(dāng)車軸經(jīng)過FAD傳感器時產(chǎn)生的明顯波峰，其他時刻的振蕩均需忽略，使得車軸產(chǎn)生的峰值更加凸顯（即能量集中分布在車軸經(jīng)過傳感器時刻）。

2數(shù)值仿真結(jié)果的小波變換

仿真分析中模擬一輛兩軸車以20 m/s的速度經(jīng)過跨度為15 m的簡支梁。車輛模型的簡化車身質(zhì)量平均作用在車軸上（如圖2所示），且每個車輪自身重為7.5 kN。表1列出了計(jì)算分析中車輛和橋梁采用的詳細(xì)參數(shù)。

圖3示出了車輛經(jīng)過橋梁時數(shù)值模擬產(chǎn)生的跨中梁底動態(tài)應(yīng)變響應(yīng)信號（采樣頻率為6 400 Hz）。由于車橋耦合振動，很難直接從圖中獲得車軸經(jīng)過橋梁跨中時刻的準(zhǔn)確時間信息。本文擬用rbio2.4小波函數(shù)對圖3中模擬信號進(jìn)行連續(xù)小波變換，并為了選取最適合變換尺度，算出利用rbio2.4函數(shù)的連續(xù)小波變換在尺度1至64的Shannon熵值（圖4）。顯然，當(dāng)尺度為1時，Shannon熵值最小，所以選取當(dāng)尺度為1時的連續(xù)小波變換系數(shù)作為變換結(jié)果（圖5）。其結(jié)果顯示的2個明顯峰值，表明所經(jīng)過車輛為一兩軸車。2個峰值所對應(yīng)的時刻分別為0.375 s和0.450 s，因此2個車軸經(jīng)過跨中點(diǎn)的時間差即為0.075 s。已知車輛行駛速度為20 m/s，即可算得峰值間距離（即軸距）為1.5 m，與車軸間距模型的設(shè)計(jì)值完全吻合。由此表明經(jīng)過小波變換后得到的波峰對應(yīng)時間點(diǎn)即為車軸經(jīng)過跨中點(diǎn)的瞬間。

以上分析表明：對于沒有出現(xiàn)任何尖峰的跨中梁底車橋耦合振動信號，小波變換能非常有效地從這些信號中識別出各車軸經(jīng)過傳感器的準(zhǔn)確時間信息。其原因在于：這個數(shù)值模擬信號是由具有非常“尖角”的靜態(tài)信號疊加在振動效果上所得到的。而小波變換就像是信號的放大器，能夠找到并放大這些“尖角”。

3實(shí)橋測試

3.1試驗(yàn)橋跨簡介

實(shí)橋測試選擇湖南省懷化市舞水五橋懷黔路側(cè)簡支跨引橋作為測試跨。該橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，主橋跨徑布置為65 m+100 m+65 m。主橋兩側(cè)各有一跨徑為40 m引橋，為全預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁結(jié)構(gòu)，其橫向由10片T梁組成。測試跨的傳感器布置如圖6，圖7和圖8所示。40 m引橋沿行車方向共布置5道橫隔板，如圖8所示。該橋橫向?qū)挾葹?4.0 m，橋?qū)挷贾脼椋?.0 m（人行道）+3.0 m（非機(jī)動車道）+4×3.5 m（行車道）+3.0 m（非機(jī)動車道）+2.0 m（人行道），具體布置如圖7所示。

由圖6，圖7和圖8可以看到，在每個車道對應(yīng)的橋面板下都安裝了一對FAD傳感器，在每片T梁下緣都安裝了一個采集橋梁動態(tài)應(yīng)變的傳感器（稱重傳感器）。如圖8所示，編號1-10為布置在梁底的稱重傳感器，編號11-18分別為布置在各個車道橋面板下的FAD傳感器。其中編號為11和15的傳感器對應(yīng)于行車道1，編號分別為L1-FAD1和L1-FAD2；編號為12和16的傳感器對應(yīng)于行車道2，編號分別為L2-FAD1和L2-FAD2；編號為13和17的傳感器對應(yīng)于行車道3，編號分別為L3-FAD1和L3-FAD2；編號為14和18的傳感器對應(yīng)于行車道4，編號分別為L4-FAD1和L4-FAD2。對各車道而言，F(xiàn)AD1和FAD2分別表示車輛先經(jīng)過編號為FAD1的傳感器，然后再經(jīng)過編號為FAD2的傳感器。

在新型BWIM系統(tǒng)中，對測試的橋跨結(jié)構(gòu)，要事先用標(biāo)定車對該橋跨進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)。在整個標(biāo)定試驗(yàn)中采用標(biāo)定車（已知軸重和軸距）重復(fù)進(jìn)行跑車試驗(yàn)，然后根據(jù)測試得到的動態(tài)響應(yīng)來修正或計(jì)算結(jié)構(gòu)的實(shí)際影響線。在標(biāo)定后得到的影響線基礎(chǔ)上，以FAD傳感器識別的車輛信息（軸數(shù)、軸距等）為前提，根據(jù)連續(xù)采集的梁底動態(tài)應(yīng)變計(jì)算出行駛車輛軸重及總重。

試驗(yàn)現(xiàn)場傳感器的布置圖如圖9所示。試驗(yàn)時選取2輛兩軸車（分別稱為A和B）作為標(biāo)定車，同時或分別在每個車道上重復(fù)進(jìn)行跑車試驗(yàn)（如圖10所示）。試驗(yàn)中所采用的標(biāo)定車詳細(xì)信息見表2。試驗(yàn)過程中采用揚(yáng)州科動公司生產(chǎn)的KD4001工具式應(yīng)變傳感器作為測試元件，日本TML公司生產(chǎn)的動態(tài)應(yīng)變儀DC-204R作為數(shù)據(jù)采集儀。標(biāo)定試驗(yàn)采集頻率為200 Hz。

3.2試驗(yàn)結(jié)果的小波變換

3.2.1單輛車過橋時FAD信號的小波變換

在試驗(yàn)中，當(dāng)標(biāo)定車輛行駛過橋時，采集的FAD信號大部分能夠直接識別車輛信息，但有時由于車橋耦合振動的動態(tài)成分較大而導(dǎo)致FAD信號難以直接識別車輛信息。例如僅車輛A在車道3跑車時，如圖8所示，編號為13的傳感器（L3-FAD1）和編號為17的傳感器（L3-FAD2）記錄了橋面板下緣處在車輛荷載作用下的動態(tài)應(yīng)變信號（圖11）。從圖中可清晰地看出，標(biāo)定車經(jīng)過車道3時，先經(jīng)過L3-FAD1，然后再經(jīng)過L3-FAD2，這和傳感器的布置一致。

如圖11所示，L3-FAD1和L3-FAD2的信號都只出現(xiàn)了一個明顯的峰值。當(dāng)標(biāo)定車A的2個軸分別經(jīng)過每一個FAD傳感器時，該傳感器采集的測試信號理應(yīng)會顯示出2個明顯的峰值，但是L3-FAD2的信號只顯示了一個明顯峰值信號以及在它之前的一個小波峰，而L3-FAD1的信號只呈現(xiàn)了一個明顯峰值信號及它前后許多小波峰。就L3-FAD1信號而言，程序難以直接識別出哪些波峰是由于車軸經(jīng)過該FAD傳感器時所產(chǎn)生的。

小波變換擬用來提高FAD信號的車軸信息識別。為了更好地說明小波函數(shù)以及變換尺度的選取，以Re-verseBior（rbio）小波函數(shù)族中rbio1.3，rbio2.2，rbio2.4，rbio2.8，rbio3.3，rbio3.9，rbio4.4和rbio6.8為例。對于L3-FAD1信號，由公式（3）和（4）算出上述小波函數(shù)從尺度1至64的連續(xù)小波變換的Shannon熵值分布（圖12）。由圖可知，每個小波函數(shù)所對應(yīng)小波系數(shù)的Shannon熵值曲線在尺度5至15存在最小值。以rbio2.2函數(shù)為例，當(dāng)尺度為6時，Shannon熵達(dá)到最小值。圖13列出了rbio2.2在不同尺度下的連續(xù)小波變換系數(shù)?？梢钥闯觯?dāng)尺度較小時，小波變換系數(shù)雜亂無序，對車軸信息識別毫無意義；當(dāng)尺度較大時，小波變換系數(shù)的波峰將被稀釋（包括車軸產(chǎn)生的波峰），這也導(dǎo)致無法精確識別車軸信息。當(dāng)Shannon熵值最小時（尺度為6）呈現(xiàn)出2個明顯能識別的波峰，在此能量集中分布于2個波峰所對應(yīng)的時刻。并且當(dāng)尺度與最小Shannon熵值對應(yīng)的尺度越接近時，由車軸經(jīng)過FAD傳感器產(chǎn)生的波峰越明顯。因此，也證明使Shannon熵值最小的小波變換尺度對應(yīng)的小波系數(shù)能獲得最佳車軸識別效果。

前述已證明在最小Shannon熵時，能夠得到最佳車軸信息識別效果，圖14列出上述一系列小波函數(shù)對應(yīng)最小熵值尺度下的連續(xù)小波變換系數(shù)。對于每一個小波函數(shù)，盡管都處于最優(yōu)車軸識別效果狀態(tài)，但不一定能夠有效地識別出車軸信息。從圖14中可以看出，rbio1.3，rbio3.3和rbio3.9的小波變換結(jié)果在車軸經(jīng)過FAD傳感器的時刻產(chǎn)生峰值，但由于波峰本身是反對稱形狀，導(dǎo)致波峰峰值減小，或者如rbio3.9結(jié)果所示，一個車軸經(jīng)過FAD時顯現(xiàn)出2個波峰，這都將導(dǎo)致車軸信息難以準(zhǔn)確識別。另外如rbio2.8和rbio6.8小波變換結(jié)果所示，在由車輛后軸產(chǎn)生的大波峰兩側(cè)會出現(xiàn)小波峰，峰值有時甚至大于由車軸產(chǎn)生的小波峰，這也將影響對車軸信息的判斷。

事實(shí)上，只有rbio2.2，rbio2.4和rbio4.4小波變換系數(shù)顯示了2個可識別的波峰且其波峰形狀與目標(biāo)信號相似。本文提出通過計(jì)算相關(guān)系數(shù)來進(jìn)一步選取小波函數(shù)。相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式見式（5）。

（5）式中：x為目標(biāo)信號；x為目標(biāo)信號平均值；y為所得小波變換系數(shù)；y為小波變換系數(shù)的平均值。

由公式（5）計(jì)算得到圖14中的小波變換結(jié)果與L3-FAD1信號的相關(guān)系數(shù)（圖15）。識別效果較差的rbio1.3，rbio3.3和rbio3.9小波函數(shù)所對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)很小，不超過0.04；而rbio2.8和rbio6.8小波函數(shù)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)稍大，但也不超過0.13；車軸識別效果較好的rbio2.2，rbio2.4和rbio4.4小波函數(shù)所對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)均超^0.25，且rbio2.2對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.50。

因此，利用小波變換來高效識別FAD車軸信息，可以通過最大相關(guān)性和最小Shannon熵值來選取最適合的小波函數(shù)及其最佳變換尺度。針對MATLAB中所有常用小波函數(shù)，基于上述方法對圖11中的FAD信號分別進(jìn)行小波分析。對于L3-FAD1信號，在rbio2.2且尺度為6時獲得最大相關(guān)系數(shù)以及最小熵值，而L3-FAD2信號，在mexh小波函數(shù)尺度為3時獲得最大相關(guān)系數(shù)以及最小熵值。所對應(yīng)連續(xù)小波變換結(jié)果如圖16所示。這些原始信號經(jīng)過連續(xù)小波變換后，可以很明顯地識別出車軸數(shù)目，為BWIM系統(tǒng)識別車輛軸重及總重提供前提條件。

當(dāng)車軸數(shù)目及對應(yīng)時刻被一對FAD傳感器識別后，可計(jì)算出車輛行駛速度和車軸間距，同時還可與靜態(tài)測量的軸距進(jìn)行比較。從圖16可以得到，標(biāo)定車A經(jīng)過L3-FAD1時，前后2個波峰對應(yīng)的時刻分別為t1=2.115 s和t2=2.730 s，經(jīng)過L3-FAD2時2個峰值對應(yīng)的時刻分別為t'1=3.150 s和t'2=3.740 s。在已知2個FAD傳感器距離（如圖6和圖8所示，LFAD=8 m）前提下，車輛行駛速度可計(jì)算如下：

（6）

在求出速度V后，根據(jù)任何一個FAD信號中2個波峰之間的時間差即可計(jì)算出軸距，計(jì)算公式如下：

A1，2=V（t'2-t'1）或者A1，2=V（t2-t1）。 （7）通過公式（6）和（7）可得到車輛的軸間距并和相應(yīng)的靜態(tài)測量結(jié)果比較，其結(jié)果均列在表3中。

3.2.2多輛車同時過橋時FAD信號的小波變換

為了進(jìn)一步驗(yàn)證小波變換應(yīng)用于BWIM系統(tǒng)中提高車軸識別效果的有效性，下面利用小波變換識別當(dāng)兩輛車同時行駛過橋時所產(chǎn)生的不易直接獲得的車輛信息的FAD信號。

標(biāo)定車A和B分別同時沿車道4和車道3行駛過橋，對應(yīng)于這2個車道的FAD傳感器L3-FAD1，L3-FAD2，L4-FAD1和L4-FAD2采集的動態(tài)應(yīng)變信號如圖13所示。由于試驗(yàn)持續(xù)時間長，傳感器L3-FAD2工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生了白噪聲干擾信號（如圖17（a）所示）。

如圖17所示，圖中L3-FAD1，L3-FAD2，L4-FAD1和L4-FAD2的信號都只顯示出一個峰值信號和一些小波峰，通過這些信號難以直接識別過橋車輛車軸信息，尤其是信號L3-FAD1和L4-FAD2，這種現(xiàn)象更明顯。運(yùn)用上述方法從常用小波函數(shù)里面找出最適小波函數(shù)分別對2個車道的FAD信號進(jìn)行連續(xù)小波變換，得到的結(jié)果如圖18所示。盡管信號L3-FAD2摻雜有較大的白噪音信號，在coif1函數(shù)尺度14的小波變換下仍能高效識別出車軸信息。另外L3-FAD1，L4-FAD1和L4-FAD2信號分別在rbio2.2尺度為6，gaus2尺度為4和rbio2.2尺度為7時獲得理想結(jié)果（如圖18所示）。

這些FAD信號在經(jīng)過連續(xù)小波變換后都表現(xiàn)出2個明顯的尖峰。對于車道3或車道4，從圖18中可明確得到車輛各車軸經(jīng)過每個傳感器的時刻。同樣，根據(jù)相對應(yīng)的一對FAD傳感器，由公式（6）和（7）可計(jì)算出車輛A和B的軸距，結(jié)果列于表4。

4結(jié)論

1）從數(shù)值模擬信號的小波分析結(jié)果可以看出，小波變換能夠高效率地發(fā)現(xiàn)和放大車軸經(jīng)過傳感器時產(chǎn)生的不連續(xù)變化斜率，從而準(zhǔn)確識別出過橋車輛車軸信息。

2）實(shí)橋試驗(yàn)結(jié)果分析表明，小波變換能有效解決新型橋梁動態(tài)稱重（BwIM）系統(tǒng)中部分FAD信號難以直接識別車軸數(shù)目、車軸距離及車輛速度的問題。在2組分析例子中，對于所采集的不理想FAD信號，由小波變換所識別的車輛軸距誤差在4%以內(nèi)。

3）在利用小波變換識別車軸信息時，小波變換尺度至關(guān)重要，低尺度小波系數(shù)顯示高頻信息，而高尺度小波系數(shù)顯示低頻信息。根據(jù)最小shannon熵的方法得到，只有在使shannon熵值最小時才能獲得最利于識別車軸信息的小波變換尺度。

篇10

【關(guān)鍵詞】船舶撞擊；橋梁防撞；能量吸收；斜邊角；撞擊速度

Different Bevel edge Angle and the Formulas for Calculating Impact Force of the Bridge under Ship Impact Velocity Analysis is Established

SI Hai-xiao

（NangJing Boruijie Road&Bridge Engineering Design Co.Ltd， Nanjing Jiangsu 210000， China）

【Abstract】The impact force of ship for bridge is the key of the bridge design， and operational management focus on the characteristics of bridge area. This paper， taking the jiangsu section of the grand canal， 1000 - ton standard bulk carrier as the research vessel， proposed by nonlinear finite element calculation， the mathematical model is set up， studying the ships under different bevel edge Angle and speed of collision， the bridge steel jacket box bridge anti-collision facilities energy absorption characteristics and the impact process， finally， according to a large number of digital analog experiment data fitting different bevel edge， Angle and speed of collision formulas for calculating impact force of the bridge， this paper research conclusion can provide reference for similar projects.

【Key words】Ship collision； Bridge collision avoidance； Energy absorption； Bevel edge Angle； The impact speed

隨著水運(yùn)交通事業(yè)的大力發(fā)展，新建橋梁數(shù)量以及通航船舶數(shù)量與日俱增，船舶撞擊橋梁造成事故的數(shù)量也節(jié)節(jié)攀升[1]，由此可見，對船舶撞擊特性與撞擊力展開研究十分必要[2]。因此，本文將以京杭運(yùn)河江蘇段1000噸級標(biāo)準(zhǔn)散貨船作為研究船只，通過非線性有限元計(jì)算，建立數(shù)學(xué)模型，探討研究船只在不同斜邊角與船舶碰撞速度下，對橋梁鋼套箱式橋梁防撞設(shè)施的能量吸收特性與撞擊過程，然后根據(jù)大量數(shù)模實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)擬合了不同斜邊角與船舶碰撞速度下對橋梁撞擊力估算公式。

1 數(shù)學(xué)試驗(yàn)布置

1.1 船舶尺度

本文以京杭運(yùn)河江蘇段1000噸級標(biāo)準(zhǔn)散貨船作為研究撞擊船只，模型船長為66m，船寬為12m，空載為485t，滿載為1420t，型深為3.8m，空載吃水為0.5m，滿載吃水為2.6m[3-4]。

1.2 橋墩鋼套箱式防撞設(shè)施尺寸

橋墩鋼套箱式防撞設(shè)施高為3.0m，防撞板厚為8mm，其斜邊角為本文自變量，在本研究中依次設(shè)置40°、45°、50°、55°、60°以及65°共四組對比研究序列。

2 數(shù)學(xué)仿真模型建立

采用ANSYS有限元數(shù)值分析軟件，建立船體與橋墩鋼套箱的三維計(jì)算網(wǎng)格（圖1）。在模型中，將鋼套箱的材料性能定義為鋼塑性材料，可用下式表達(dá)材料的屈服應(yīng)力：

式中，σ′0為塑性應(yīng)變率為ε時的瞬時屈服應(yīng)力，C和P分別是應(yīng)變率參數(shù)與應(yīng)變率指數(shù)，分別取42.3與6。

在模型中，船舶撞擊速度也是本文研究特征變量，在本研究中分別取2m/s、3m/s、4m/s和5m/s、6m/s五個研究序列。根據(jù)同類工程參數(shù)率定，水體表面的附著系數(shù)取0.019。

（a） 船體 （b）橋墩鋼套箱

圖1 三維計(jì)算模型建立

Figure 1 3D calculation model is established

3 研究結(jié)果分析

3.1 斜邊角對撞擊規(guī)模影響研究

根據(jù)數(shù)模計(jì)算結(jié)果，將不同斜邊角下傳統(tǒng)碰撞力與船舶撞擊速度繪于圖2與圖3。

圖2 斜邊角對撞擊力的影響

Figure 2 Bevel edge Angle influence on impact force

分析圖2與圖3可知，隨著斜邊角增大，船舶對鋼套箱的撞擊力與撞擊能量逐漸減小，從40°至65°，其中撞擊力由581.21KN降至189.33KN，撞擊能量也由6.26MJ下降至1.74MJ，可見斜邊角增大，可以有效拉開撞擊面，分散撞擊受力點(diǎn)，減小撞擊力。

圖3 斜邊角對撞擊能量的影響

Figure 3 Bevel edge the influence on impact energy

3.2 船舶速度對撞擊規(guī)模影響研究

顯然，船舶速度越大，其撞擊規(guī)模也越大，將60°斜邊角的情況下，船舶對橋墩撞擊力大小繪于圖4。

圖4 船舶速度對撞擊力的影響

Figure 4. The influence of ship speed on impact force

從圖4可見，船舶速度對撞擊力大小成指數(shù)增長，因此在船舶通過橋墩時，應(yīng)嚴(yán)格限制其速度，保證安全。

3.3 估算公式擬合

基于之前研究數(shù)據(jù)，對不同斜邊角與撞擊速度下對橋梁撞擊力估算公式進(jìn)行擬合。為保證公式的適用性與全面性，擬建立可以反映主要項(xiàng)撞擊特征值的計(jì)算公式，包括最大撞擊力、平均撞擊力以及等效撞擊力，將公式結(jié)構(gòu)設(shè)定如下：

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，本文擬合的最大撞擊力、平均撞擊力以及等效撞擊力估算表達(dá)式殘差平方和依次為0.79、0.86和0.77，誤差較小。

4 結(jié)論

本文通過數(shù)學(xué)模型分析，建立了三維有限元計(jì)算模型分析不同斜邊角與船舶撞擊速度下對橋梁撞擊力估算，并擬合了經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，從殘差平和可看出，擬合公式誤差較小，適合進(jìn)行快速估算用。本文研究結(jié)論可為同類工程提供依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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