上行式移动支架造桥机施工应力监测.doc

1、1上行式移动支架造桥机施工应力监测摘要：本文结合某铁路特大桥 64m 简支箱梁实际架梁过程,对一种上行式移动支架造桥机各工作工况下现场监测方案进行了介绍，分析探讨了此类特殊钢结构的应变监测测点布置原则，主要测试内容及注意事项。从现场监测结果表明，造桥机各部分构件在一孔 64m 双线箱梁的吊装架设全过程中均处在弹性范围内工作，应变实测数据与设计单位提供的计算值基本吻合。 关键词：移动支架造桥机，监测，简支梁， 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 概况 造桥机是采用移动支架法施工预应力混凝土桥梁的一种机械设备，采用移动支架造桥机法进行桥梁施工具有设备简单、造价相对低廉、操作方便、

2、占用施工场地少、节约支架设备投资等特点。尤其适用于特殊地形环境:如桥址两边是隧道、深山峡谷、江河或湖泊滩地、跨越交通线路等。 上行式 SX64m/2200t 型移动支架造桥机（以下简称 SX64m 造桥机）可用于 64m 双线预制节段拼装简支箱梁架设的专用设备，其额定载重能力可达 2200t。由于这一规模造桥机在国内尚属首次开发应用，因此对2SX64m 造桥机在某铁路特大桥（全长 1038.50m，孔跨布置为 732m 简支箱梁+1164m 简支箱梁+232m 简支 T 梁）的实际架梁过程进行现场静载应变测试，以了解架桥机的工作性能，对设计计算参数和结果进行校核，并积累技术资料。架桥机现场图片

3、见图 1。 图 1SX64m 造桥机现场照片 2 测试方案 2.1 试验内容 主要测试内容为：以包西铁路义南洛河特大桥第一孔 64m（全桥的第8 孔）简支箱梁的架设为测试过程，对该造桥机主要控制杆件在实际架桥工况下，从过孔、吊梁，移梁到预应力张拉落梁，一孔 64m 箱梁架设全过程主要施工步骤时的应变进行测试。 2.1.1 主桁杆件测点布置 主桁共测试 A、B、C、D、E、F、G、H 八个断面，每个断面共计 4 根杆件，如图 2 所示。 图 2 主桁测试杆件示意图 杆件均为 H 形断面，应变测点主要粘贴在腹板中心线上，但为检验H 型断面翼缘拼接对杆件传力的影响，在各断面东侧外桁杆件翼缘板中心3线

4、处也布置有应变测点（同一断面杆件应变测点在同一横断面上） ，共计47 个应变测点（弦杆测点 D、E 在 68.8m 跨主桁跨中处，距相邻最近节点板 1090mm，竖杆及斜腹杆在 1/2 或 1/4 处，除 G 截面由于杆件长度较短测点布置在杆件中心处，其余杆件应变测点均保证距离节点板 500mm 以上） ，同时在外侧桁架 D、E 截面上各布置一个温度测点，共计 4 个温度测点。以便设计方根据各杆件不均匀温度修正主桁变形及应变计算值。 2.1.2 中支腿测点布置 中支腿测一侧立柱、斜撑。因其为箱形杆件，考虑双向弯曲及剪力滞后效应，应变测点布置在杆件对应腹板位置的翼缘板处，共 6 个应变测点，如图

5、 3 所示： 图 3 中支腿应变测点布置 2.1.3 后支腿测点布置 后支腿横梁测其上翼缘应变。因其为箱形杆件，考虑剪力滞后效应及现场施工作业情况（上翼缘上表面及下翼缘常有施工作业人员行走） ，应变测点布置在其上翼缘下表面，横桥向布置，纵向距离腹板内表面5cm，共 8 个应变测点，如图 4 所示： 图 4 后支腿横梁件应变测点布置 42.2 试验工况 共分为表 1 所列 13 个测试工况（后支腿横梁为 13 个测试工况，其它只有前 12 个测试工况） 。 表 1 测试工况 当 SX64m 造桥机第 6、7 孔 32m 梁过孔拖拉到位后，进行布点、布线，待 6、7 孔 32m 梁脱空后，采集各测

6、点初读数。第一孔 64m 梁过孔拖拉到位后，采集各测点读数，以此作为零读数，之后在各测试工况（即主要施工步骤）进行测点应变及对应时刻测点温度测试。 此外，随机选择四天进行 6：0022：00，每隔两小时上、下弦温度测点测试，用以获得上、下弦温差情况。 3测试数据及分析 3.1 应变测试 3.1.1 后支腿横梁 图 5 给出了后支腿横梁各测点随施工工况应变变化曲线。 图 5 后支腿各测点应变变化曲线图 由图 5 可知，最大应变发生在第 8 工况，即湿接缝浇注完毕后，天5车停在后支腿处。加载残余应变与最大应变比值较小，后支腿横梁在整个加载过程中可保持弹性工作，且由测试结果可知支架自重与最大活载应变

7、比值约为 46.9%。 3.1.2 中支腿 图 6、图 7 分别给出了中支腿斜撑及立柱各测点随施工工况应变变化曲线。 图 6 中支腿斜撑各测点应变变化曲线图 图 7 中支腿立柱各测点应变变化曲线 由图可知，中支腿立柱存在明显双向弯曲效应，最大应变发生在第10 工况，即湿接缝浇注完毕后，天车停在中支腿处。加载残余应变与最大应变比值较小，中支腿在整个加载过程中可保持弹性工作。 3.1.3 主桁杆件 上弦（D 断面） 图 8 给出了上弦各测点随施工工况应变变化曲线。由图可知，翼缘与腹板应变基本一致。上弦最大应变出现在第 10 工况，但与第 9 工况相比变化很小（第 9 工况为理论上弦最大应变出现工况

8、） ，最大压应变为-620.5, 且两榀主桁均为外侧桁架上弦应变大于内侧桁架上弦应变，下行线侧（东侧）主桁上弦受力不均匀性较上行线侧为大，最大比值约为1.09。加载残余应变与最大加载应变比值较小，上弦在整个加载过程中6可保持弹性工作。 图 8 上弦各测点应变变化曲线图 图 9 下弦各测点应变变化曲线 下弦（D 断面） 图 9 给出了下弦各测点随施工工况应变变化曲线。由图可知，下弦最大应变出现在第 9 工况，即湿接缝浇注完毕，天车停在主桁跨中时，最大拉应变为 722.2，为翼缘应变测点结果（两翼缘测点平均值应变略大于腹板应变，但差别在 8%以内） 。下行线侧（东侧）主桁外侧桁架下弦应变较内侧桁架

9、下弦应变小，最大比值约为 0.87。上行线侧（西侧）主桁外侧桁架下弦应变较内侧桁架下弦应变大，最大比值约为 1.11。加载残余应变与最大加载应变比值较小，下弦在整个加载过程中可保持弹性工作。 后支腿处竖杆（H 断面） 图 10 给出了后支腿竖杆各测点随施工工况应变变化曲线。由图可知，翼缘平均应变与腹板应变基本一致。后支腿竖杆最大应变出现在第 8 工况，即湿接缝浇注完毕，天车停在后支腿处时，最大压应变为-388.0， 且两榀主桁均为内侧桁架后支腿处竖杆应变大于外侧桁架对应杆件，且下行线侧（东侧）后支腿处竖杆受力不均匀性较上行线侧为大，最大比值约为 1.38。加载残余应变与最大加载应变比值较小，后

10、支腿处竖杆在整个加载过程中可保持弹性工作。 7图 10 后支腿处竖杆各测点应变变化曲线图 11 中支腿处竖杆各测点应变变化曲线 中支腿处竖杆（A 断面） 图 11 给出了后支腿竖杆各测点随施工工况应变变化曲线。由图可知，翼缘平均应变与腹板应变基本一致。中支腿竖杆最大应变出现在第 10 工况，即湿接缝浇注完毕，天车停在中支腿处时，最大压应变为-275.5，且两榀主桁均为内侧桁架中支腿处竖杆应变大于外侧桁架对应杆件，且下行线侧（东侧）中支腿处竖杆受力不均匀性较上行线侧为大，最大比值约为 1.25。加载残余应变与最大加载应变比值较小，中支腿处竖杆在整个加载过程中可保持弹性工作。 应变最大斜杆（C 断

11、面、中支腿处相邻节间斜杆） 图 12 中支腿处相邻节间斜杆各测点应变变化曲线 图 12 给出了中支腿处相邻节间斜杆各测点随施工工况应变变化曲线。由图可知，翼缘平均应变与腹板应变基本一致。中支腿处相邻节间斜杆最大应变出现在第 9 工况，即湿接缝浇注完毕，天车停在主桁跨中时，最大压应变为-488.5， 且两榀主桁均为内侧桁架中支腿处相邻节间斜杆应变大于外侧桁架对应杆件，且下行线侧（东侧）主桁中支腿处相邻节8间斜杆受力不均匀性较上行线侧为大，最大比值约为 1.29。加载残余应变与最大加载应变比值较小，中支腿处相邻节间斜杆在整个加载过程中可保持弹性工作。 移动支架主桁受力总体分析 由于两榀主桁内、外两

12、侧桁架在后支腿及中支腿处支撑刚度不同（内侧桁架支撑刚度大于外侧桁架） ，在支点附近各断面测点结果均表现为内侧桁架受力大于外侧桁架对应杆件（刚度越大，受力越大） ，即桁架受力存在不均匀性，最大比值约为 1.38，至跨中上、下弦断面该不均匀性有所减缓。 3.2 上下弦温差测试 随机选择了 2009 年 10 月 3 日、10 月 6 日、10 月 15 日、10 月 25 日四天进行了每天 6：0022：00，每隔两小时上、下弦温度测点测试。测试结果表明，东、西侧桁架温度基本均匀，但由于太阳直晒等原因，在中午气温较高时，上弦杆件表面温度较下弦杆件表面温度最高可高出约150C，由于测试在我国西北部秋

13、冬季进行，可以预计在我国其他地区夏季施工时，上、下弦杆件温差可能更高，因此，设计研发单位需注意对上、下弦温差计算工况相关参数及组合进行复核，以保证造桥机在各种气候条件下的适用性和安全性。 4结论 由测试结果分析，架桥机各部分构件在一孔 64m 双线箱梁的吊装架设全过程中均处在弹性范围内工作，应变实测数据与设计单位提供的计算值基本吻合。 9参考文献 1 沈权，我国铁路造桥机发展的研讨J，建筑机械，1996（4） ，1823. 2 黄耀怡，DJK140 新型架桥机结构设计与试验J，建筑机械，1997（11） ，1520. 3 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，起重机设计规范（GB/T 3811-2008）S，北京：中国标准出版社，2008. 4 李前进，王刚，王志臣，高速铁路桥梁架设方法经济比选J，福建建筑，2008（11） ，9298. 5 林荫岳，大跨度造桥机及其在石长线湘江铁路大桥上的使用J，铁道标准设计，1999（2） ，15.