桥梁博士范文
时间：2023-04-11 07:58:42
导语：如何才能写好一篇桥梁博士，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词： 通用 截面 拟合 建模
一、桥梁概况
某三跨预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为72m+110m+72m，上部箱梁采用单箱单室截面，C50混凝土，对称悬臂浇筑施工，直腹板形式，单箱顶宽16m，单箱底宽8m，两侧挑臂长4m，变截面箱梁高度及底板厚度按二次抛物线变化，桥面横坡由箱梁内外腹板高度来调整，箱梁在横桥向底板保持水平。单梁中心梁高连续墩处为6.3m，跨中及梁端现浇段为2.75m；底板厚度自跨中至连续墩从0.25m渐变到1.25m。顶板厚度自跨中至连续墩支座处从0.28m渐变为0.78m，腹板宽自跨中至连续墩支座处从0.5m渐变为1m，呈斜直线过渡。箱梁支座处设置横梁，其中端横梁厚1.5m，中横梁厚2.5m。
二、梁段单元划分
采用杆系结构有限单元法分析桥梁时，首先要构成一个与真实结构等价的计算模型，然后将结构模型划分为有限个杆件单元，利用计算程序进行电算分析。一般在以下位置应划分节点。
1. 构件的转折点和截面变化点。
2. 施工分界点，边界处及支座处。
3. 需验算或求位移的截面处。
4. 当出现位移不连续时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。
5. 单元节点编号时，应尽量使单元两侧节点号之差最小，这样可使形成的总刚度矩阵带宽最小，从而节省存储量和减少运算量。
按照以上原则我们通过桥梁博士通用截面拟合工具来建立该桥的平面杆系有限元模型。本例每一个施工阶段自然划分为一个单元，以便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。另外，在永久支座、临时支座和一些构造变化位置相应增设了几个单元。这样全桥从左至右顺序划分成80个单元，81个节点。
三、截面拟合
首先在AutoCAD中划分好单元，采用与AutoCAD交互的方式导入模型，然后打开界面：在输入单元信息窗口中，单击“通用截面拟合”按钮，打开“通用截面拟合”对话框。
1. 参数列表定义
将“截面坐标定义”框中的用到的参数列出如下图所示
四、需要注意的问题
1.笔者认为，计算时可将桥面的坡度改成平坡，这
样梯度温度的计算结果会更准确。
2.根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
规范》第4.2.6条规定：当连续梁中间支承处设有横隔
梁时，支座上的计算截面可采用横隔梁侧面的连续梁截
面。故本例在此并未将横梁以实心截面形式模拟出，而
是代之以在该处施加荷载来模拟。
3.设计时需要定义截面的顶缘有效宽度Section0.
Top和底缘有效宽度Section0.Bottom。
五、结束语
主跨跨径接近或大于70m的大跨连续梁桥的主梁一
般采用变高度形式，梁底曲线多采用抛物线，当跨径在
100m以上时多采用1.5～1.8次，当跨径在100m以下时多
采用2次。当连续梁桥的跨径超过40～60m时，主梁多采
用箱型截面，此时箱梁的顶板、底板与腹板厚度在纵向
的变化趋势也不尽一致，采用桥梁博士通用截面拟合工具
可以方便快速的实现单元截面的复杂曲线变化的拟合。
参考文献
[1]刘效尧，徐岳.梁桥.北京：人民交通出版社，
2011
[2]桥梁博士使用手册.上海同豪土木工程咨询有限
公司
[3] 姚玲森.桥梁工程. 北京：人民交通出版社，
2008
[4] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
（JTGD62-2004）.北京：人民交通出版社，2004
[5] 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）. 北
京：人民交通出版社，2004
[6] 谭浩强.C程序设计（第三版）. 北京：清华大
篇2
关键词：公路桥梁薄壁空心高墩施工
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
1.薄壁空心高墩施工方法
高墩是公路前梁施工过程中墩身高度大于30m的桥墩，称为其墩身的主要形式多为薄壁、空心，且变截面为矩形。高墩桥一般常为于山岭、重丘等地区，施工难度大、技术要求也相对较高。薄壁空心高墩施工的常见方法有：滑升翻模法、滑升模板法、爬升模板法、提升模板法以及脚手架拼装模板法等，这些方法基本上都需要机械设备的配合，如塔吊、液压提升设备和液压爬升设备等。
1.1滑模施工法
滑模主要是由模板、提升架、提升系统及工作平台组成。其优点是施工速度快、工期短；缺点是需要耗费大量的支撑材料和骨架材料，致使成本较高。
1.2爬模施工法
由于爬模施工法是采取分节、分段的流水性作业施工。因此，该方法的劳动强度较低，并且较容易进行施工控制；但是爬升结构体系较为复杂，且工
序繁琐，施工成本也相对较高。
1.3提升模板法
提升模板法较为容易进行施工控制，但也需要消耗大量的骨架材料，并且其施工速度较慢，工期不容易控制，劳动强度也比较大。
1.4滑升翻模法
虽然该施工方法的成本较低，但在实际施工过程中很难控制施工质量，且较难保证安全。脚手架拼装模板法该方法主要是由脚手架和模板等组成，具有成本低、操作方面、工期短安全可靠性高等优点。适用于大型机械设备无法进入的场地。
为了在实际的施工过程中节约成本，提高经济效益，并结合现场的具体情况，决定采用脚手架拼装钢模板施工法。由于在钢模板的制作过程中采用了变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术要点
2.1塔吊的选择
如果是高墩较为集中的分幅式高架桥，通常可以选择臂长80m的塔吊，这样一座塔吊就可以满足多个高墩同时施工的要求；如果是单幅或幅距较远的高架桥，则可以选择多座轻型塔吊。塔吊的有效起吊高度应根据墩身的实际高度进行确定。需注意的是，当塔吊达到一定高度的时候，必须使用附着器与墩身进行可靠连接。因此，要求塔吊的基础应与高墩的基础处于同一水平线上。塔吊基础施工需严格按照生产厂家给定的图纸进行，并且要在基础混凝土达到一定的强度后，方可进行塔吊安装。
2.2钢模板的制作加工
高墩所用的钢模板主要分为定型模板和变形模板，均由5mm厚的钢板加工而成。由于模板的加工费用较为昂贵，因此在进行加工前必须仔细、认真的对全桥墩身的各部分尺寸进行分析，是否加工出来的模板具有较好的通用性，尽量减少模板的加工数量，节约成本。下面以XX地区的一座公路高架桥为例，对高墩模板的加工过程进行详细的介绍：
该公路桥梁总共有5做高墩，墩身的具体高度如下：1号墩高38.44m，2号墩高45.35m，3号墩高46.79m，4号墩高51.92m，5号墩高65.85m，变形模板的加工以全桥最高的墩身为基础。
2.3脚手架的搭设
在实际的施工过程中，脚手架的搭设高度一般应控制在50m以内，如果工程需要脚手架的高度超过50m，可采用以下几种方法进行搭设：
1.可在脚手架的下部采用双管立柱，并在35m以下的位置上采用单管立柱； 2.可以将脚手架的下部柱距减半，较大柱距的上不高度应控制在35m以下； 3.可采用双排单管的方式进行搭设。每排的立柱间距需控制在1m以内，排距可控制1.0～1.2m，纵向及横向水平杆的间距应控制在1.5m左右。当脚手架的高度大于12m后，需和墩身进行连接，并在每隔4m左右的位置处用4根钢管做成抱箍抱紧墩身，并和脚手架连接，然后进行加固。需注意的是，搭设脚手架位置处的地基基础必须坚实，应具有足够的承载力，必要的时候可以在地基上垫设一定厚度的钢板，同时需设置横向和纵向剪刀撑，确保脚手架具有足够的刚度。另外，在搭设脚手架的过程中，可以在排脚手架之间架设脚手板，供施工人员上下使用，脚手板需用铁丝固定于脚手架上，并且要设置防滑台阶。
3测量放线及施工前的准备工作
高墩施工前应有测量人员在承台顶部精确放出墩柱中心十字线或是四角的坐标，并对墩柱范围内的承台混凝土进行凿毛，凿至露出新鲜的混凝土即可，随后用高压水进行清洗。
3.1 钢筋加工与安装
钢筋进入施工现场后，应放在指定的位置处，并堆放整齐，同时要做好防锈措施。钢筋必须严格按照图纸的设计要求进行加工；钢筋笼在现场进行绑扎，可以采用双面搭接焊的方法对墩身的纵向组钢筋进行连接，焊缝的长度需＞5d，宽度需＞0.7d，高度需＞0.3d（d为钢筋的直径）。焊条需使用结502或结506。钢筋连接也可以采用机械连接，即直螺纹套筒连接。接头的等级应达到A级或SA级，SA级的连接头可设置在同一平面内，其他等级的连接头必须分开布置，且间距不得＜35d。钢筋和套筒应选择正规的加工厂家进行集中加工，套筒的强度应不小于钢筋强度的1.2倍。为了确保套筒安装后外露的丝口不大于一圈，必须严格控制钢筋接头的丝口长度。
3.2 模板安装
需对加工好的模板进行检验，确认合格后方法进入施工现场，模板使用前应进行刨光处理。在进行安装前需用电动钢丝刷处理模板表面，并均匀涂抹脱模机。模板处理好后，用塔吊进行吊装。应注意的是由于模板的接缝较多，为了避免漏浆，必须进行防渗漏处理，可以在接缝处海绵封条封垫。模板采用螺栓连接，并用拉杆固定。为了提高拉杆的使用效率，可以在模板内预先埋设PVC管。模板安装结束后，应由测量人员对其局部平整度进行检测，较为常用的检测工具为2m靠尺。
3.3 混凝土浇筑
可以采用塔吊提升料斗浇筑或使用混凝土输送泵进行浇筑。如果使用料斗浇筑，混凝土的坍落度应控制在11～13cm，若是使用混凝土输送泵浇筑，混凝土的坍落度则应控制在16～18cm。混凝土需水平分层浇筑，厚度尽量控制在30cm左右，并由专业人员进行振捣，振捣时应满足下列要求：
1.振捣器应垂直或稍有倾斜地插入混凝土中，但倾斜的角度不宜过大；
2.插入时要快，拔出时应略慢，并且要边提边振动，防止混凝土中留有空洞；
3.应尽量控制好移动间距，使混凝土能够结合牢固；
4.混凝土浇筑后需立即进行振捣，振捣的时间应控制在35s左右。需注意的是，混凝土应连续浇筑，一旦中途因故终断，间断的时间也必须小于混凝土的初凝时间。拆模及养护当混凝土的强度达到2.5MPa时，可将侧、端模板拆除；混凝土强度达到设计强度的70%以上时，方可将支撑结构和底模拆除。拆模后需用塑料膜将混凝土包裹，并定时进行洒水养护，使混
凝表面处于湿润状态，防止干裂，养护的时间应不少于7天。
4.施工缝的处理
将处理层混凝土表面的松软层及水泥砂浆等凿除干净，在进行凿除时，前层混凝土的强度必须达到下列要求：用水冲洗凿毛时，混凝土的强度需达到0.5MPa；人工凿除时，强度需达到2.5MPa；用电动机具凿除时，强度应达到10MPa。经凿毛处理后的混凝土表面需尽量使用清水冲洗干净，并充分润湿，但不可留有积水；在新的混凝土浇筑前，应在垂直缝上刷一层净水泥浆，同时还要在水平缝上铺一层水泥砂浆。
结语：实践表明，塔式吊机、钢管脚手架和定型钢模板的配合使用在薄壁空心高墩施工中是切实可行的，可进一步推广到其他桥梁高墩施工中。
参考文献:
[1]赵明生,朱梦周.机械工程师手册[M].北京.机械工业出版社, 2000.
篇3
关键词：薄壁墩；滑模；施工工艺
中图分类号：U445.39 文献标识码：A文章编号：
引言
毛西坪大桥是湖北恩来、恩黔高速公路上的一座大桥，桥址区属构造溶蚀中山~中低山峰丛地貌区，地形切割强烈，次级冲沟较为发育。大桥全长604m，全桥共4联，桥垮组合：（3×40+4×40+4×40+4×40）m共15跨。桥梁上部结构采用40m装配式预应力砼连续T梁共150片，先简支后结构连续；下部结构桥台采用U型台；桥墩采用双柱墩（0-2、11-15）和薄壁墩（3-10）；基础为桩基。
由于毛西坪大桥位于山间谷地内，交通十分不便。在确定薄壁墩施工方案时，因施工场地狭小，采用传统的拼装式模板：单柱或桁架，既不安全又不经济，且高空作业中模板组装困难，不仅不安全因素多，而桁架施工需要购买和租赁大量的钢材，经对比分析，决定采用目前国内使用较多的液压滑升钢模板。
1、滑模装置的组成
滑模体采用液压调平内爬式。滑模体要满足强度、刚度及稳定性要求。同时，为了便于加工，提高复用率，整个模体设计为钢结构。滑模装置主要由模板系统、操作平台系统、液压提升系统等部分组成。
1) 模板系统
模板系统主要由模板、围圈和提升架组成。模板采用定型组合钢模，根据实际情况在边框增加与围圈固定相适应的连接孔。模板与围圈的连接、围圈与提升架的连接一般采用焊接刚性连接。
围圈承受由模板传递来的混凝土侧压力、冲击力和风荷载等水平荷载，同时还承受滑升时的摩阻力、作用于操作平台上的静荷载和施工荷载等竖向荷载，并将其传递到提升架、千斤顶和支承杆上。当千斤顶爬升时，通过提升架带动围圈、模板及操作平台等一起向上滑动，并将爬升时产生的竖向荷载传递到千斤顶和支撑杆。
2) 操作平台系统
滑模的操作平台是绑扎钢筋、浇筑混凝土提升滑模体的操作场所；也是钢筋混凝土埋设件等材料和千斤顶、振捣器等小型备用机具的暂时存放场地。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。
外设辅助平台，为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量，即时修补混凝土表面缺陷，扒出埋件，以及即时对混凝土表面进行洒水养护，安装在工作盘下方，为了保证安全，其外侧设防护栏杆挂设安全网。
3) 液压提升系统
液压提升系统主要由液压千斤顶、液压控制台、油路和支承杆等部分组成。液压千斤顶中心穿过支承杆，在周期式的液压动力作用下，千斤顶可沿支承杆作爬升动作，以带动提升架、操作平台和模体随之一起上升。
液压系统安装完毕，应进行试运转，首先进行充油排气，然后加压至12Mpa，每次持压5min，重复3次，各密封处无渗漏，进行全面检查，待各部分工作正常后，再插入支承杆。
2、模板滑升控制
滑升过程是滑模施工的主导工序，其他各工序作业均应安排在限定时间内完成，不宜以停滑或减缓滑升速度来迁就其他工序作业。模板的滑升分为初滑、正常滑升和完成滑升三个阶段。
1) 模板初滑阶段
初浇混凝土高度达到600～700mm，并且对滑模装置和混凝土的凝结状态进行检查，从初浇开始，经过1~2h后，即可进行试滑，滑模的初次滑升要缓慢进行，并在此过程中，对液压装置，模板结构以及有关设施，在负载情况下，作全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行滑升。试滑的目的是观察混凝土的凝结情况，判断混凝土能否脱模，提升时间是否适宜等。
2) 正常滑升阶段
正常滑升阶段是滑升模板施工的主要阶段。施工转入正常滑升后，应尽量保持连续作业，由专人观察脱模混凝土表面质量，以确定合适的滑升时间和滑升速度。
滑升过程中，遵循“薄层浇灌，均衡提升，减少停顿”的原则，正常滑升过程的时间间隔不应超过2小时，不得以停滑或减缓滑速来迁就其他作业。每项滑升300mm千斤顶用限位器卡平一次，用平台水平控制水平偏差，滑升标高由专人负责，以确保标高准确无误。滑升时，当垂直度超过范围时应采取纠偏措施。
3) 完成滑升阶段
当模板滑升至距离盖梁底部标高1m 左右时，滑模即进入完成滑升阶段。此时应放慢滑升速度，并进行准确的操平和找正工作，以使最后一层混凝土能够均匀地交圈，保证顶部标高及位置的正确。
4) 停滑措施
因施工需要或其他原因不能连续滑升时，应有准备地采取下列停滑措施：a混凝土应浇灌至同一标高； b模板应每隔一定时间（接近混凝土初凝时间前，比如间隔1.5 小时）提升1～2 个千斤顶行程，直至模板与混凝土不再粘结为止。对滑空部位的支承杆，应采取适当的加固措施；c继续施工时，应对模板与液压系统进行检查。
3 、混凝土控制
在滑模施工前，通过试验对混凝土的固身初凝时间进行测定，为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性好，坍落度控制在8～18cm以内。浇筑混凝土时，应合理地划分区段，使浇筑时间大致相等。浇筑时，应严格执行分层浇筑、分层振捣、均匀交圈的方法，使每一浇筑层的混凝土表面基本保持在同一水平面上，并应有计划、均匀地变换浇筑方向。
脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，能用抹子抹光。如脱模混凝土面有缺陷，应及时清除干净。然后在坍塌处补以比原标号高一等级的混凝土修补后，将表面抹平，做到颜色及平整度一致。
4、盖梁施工及滑模拆除
盖梁施工采用墩身滑模施工的工作平台，搭设托架支撑体系，利用工作平台内的1.25m内模与墩身产生的最大静摩擦力，来克服临时设施及盖梁两侧混凝土的荷载。为加强稳定性，在墩身四边各预埋2根Φ28钢筋弯钩，将墩身与工作平台固定，钢筋外露部分和平台桁架连接固定。
当盖梁施工完毕后，在盖梁顶预埋槽钢支架，并安装滑轮，然后将模体固定后进行解体，利用门型提升架、滑轮配合卷扬机在高处拆除。拆除顺序如下： 操作平台清理电线、电缆、灯具设备拆除液压系统拆除盖梁模板拆除门型提升架拆除围圈解体并分两次利用滑轮拆除。
5 、滑模施工优缺点
1) 滑模施工优点
薄壁墩施工采用滑膜工艺，可以简化施工工序，施工速度快，砼连续性好，表面光滑，无施工缝，材料消耗少，该桥墩能节省大量的拉筋，架子管及钢模板和一些周转材料，并且施工方法简单，便于操作，质量和安全均能够得到保证。2) 滑模施工缺点
由于混凝土浇筑、钢筋安装、混凝土外观处理同步进行而且是连续作业，因此对施工人员的安全意识、技术素质要求较高，人员数量投入较大。为减少施工人员上下班爬上爬下次数，一般采用每天两班倒作业，在滑升过程中容易滑偏，要密切关注，随时进行纠偏。
篇4
关键词：博客；沟通；桥梁
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一、“班级博客”可以让家长及时了解班级情况和学生的在校表现，并对学校提出一些建设性意见
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二、“班级博客”可以为学生建立全面的成长档案信息库，促进学生的健康成长
借助“班级博客”记录每位学生的成长轨迹资料，鼓励教师和家长走进每位学生的学习生活中，发现学生的每一个进步，及时了解学生的个性特点，了解学生的优点和缺点以及兴趣爱好，并记录在博客中。同时，要求学生及时地更新和维护个人成长档案资料，使学生不断感受到自己的进步，使“班级博客”真正成为教师与家长了解学生的一扇心灵窗户，及时地对学生进行全面、系统的评价，真正做到因材施教，促使学生全面、健康地发展。
通过这种形式让家长及时了解学生的成长足迹，感受到学生的每一点进步，拉近了学校、家长之间的心灵距离，有效促进了家校之间的沟通，同时，提高了班级管理的效率。
三、借助“班级博客”的博客圈功能及时地对家长遇到的各种教育问题展开讨论并解答
“博客圈”作为一个互动交流、平等开放的虚拟社区，给了每位家长充分的沟通机会，家长可以将自己遇到的教育问题以日志（包括文章、视频、图片等）的形式传到圈内，让大家集思广益，共同解决，同时，也可以请教育专家进入圈内进行交流解答，解答过程以案例形式保存在博客空间中，便于其他圈内成员分享和浏览阅读。
四、“班级博客”为家长、教师提供了共同学习的乐园
篇5
关键词：公路桥梁，空心薄壁墩 ， 施工技术
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
中图分类号：U448.14文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
某大桥设计为汽车-超20级，挂车-120，四车道桥面，净宽2×净10.0米，总宽22.5米。上部结构为双幅55+55（T构）+8×30（T梁）米预应力混凝土梁桥；下部构造为钢筋混凝土双柱式桥墩，钻孔灌注桩。该桥施工中，采用了空心薄壁墩，为保证墩柱的外观以及方便施工，采用翻模技术施工。外模可采用大块钢模加工制成，内模采用组合钢模自制成型，每节段高3米，配以内拉杆加固，保证墩柱的几何尺寸。
二、施工技术要点
1、滑动模板构造
滑动模板一般主要由工作平台、内外模板、混凝土平台、工作吊篮和提升设备等组成。如下图1所示。
图1滑动模板构造示意图
（1）工作平台：由外钢环、辐射梁、内钢环、栏杆、步板组成，除提供施工操作的场地外，还用它把滑模的其它部分与顶杆相互连接起来，使整个滑模结构支承在顶杆上。工作平台是整个滑模结构的骨架，因此，应具有足够的刚度和强度。
（2）内外模板：采用薄钢板制作，用于上下壁厚相同的直坡空心桥墩的滑模。内外模板均通过立柱、固定在工作平台的辐射梁上。用于上下壁厚相同的斜坡空心墩的收坡滑模，内外模板仍固定在立柱上，但立柱架（或顶梁）不是固定在辐射梁上，而是通过滚轴悬挂在辐射梁上，并可利用收坡丝杆沿辐射方向移动立柱架及内外模板位置。用于斜坡式不等壁厚空心墩的收坡滑模，则内外立柱固定在辐身梁上，而在模板与立柱间安装收坡丝杆，以便分别移动内外模板的位置。
（3）混凝土平台：由辐射梁、步板、栏杆等组成，利用立柱支承在工作平台的辐射梁上，供堆放及灌注混凝土的施工操作用。
（4）工作吊篮系统：悬挂在工作平台的辐射梁和内外模板的立柱上，它随着滑模的提升而向上移动，供施工人员对刚脱模的混凝土进行表面修饰和养生等施工操作之用。
（5）提升设备：由千斤顶、顶杆、顶杆导管等组成，通过顶升工作平台的辐射梁使整个滑模提升。
2、滑动模板提升工艺
滑动模板提升设备主要有提升千斤顶、支承顶杆及液压控制装置等几部分。其提升过程为：
（1）螺旋千斤顶提升步骤：
①转动手轮使螺杆旋转，使千斤顶顶座及顶架上模梁带动整个滑模徐徐上升。此时，上卡头、卡瓦、卡板卡住顶杆，而下卡头、卡瓦、卡板则沿顶杆向上滑行，当滑至与上下卡瓦接触或螺杆不能再旋转时，即完成一个行程的提升。
②向相反方向转动手轮，此时，下卡头、卡瓦、卡板卡住顶杆，整个滑模处于静止状态。仅上卡头、卡瓦、卡板边同螺杆、手轮沿顶杆向上滑行，至上卡头与顶架上横梁接触或螺杆不能再旋转时为止，即完成整个一个循环。
（2）液压千斤顶提升步骤：
①进油提升：利用油泵将油压入缸盖与活塞间，在油压作用时，上卡头立即卡紧顶杆，使活塞固定与顶杆上。随着缸盖与活塞间进油量的增加，使缸盖连同缸筒、底座及整个滑模结构一起上升，直至上、下卡头顶紧时，提升暂停。此时，缸筒内排油弹簧完全处于压缩状态。
②排油归位：开通回油管，解除油压，利用排油弹簧推动下卡头使其与顶杆卡紧，同时推动上下卡头将排出缸筒，在千斤顶及整个滑模位置不变的情况下，使活塞回到进油前位置。至此，完成一个提升循环。为了使各液压千斤顶能协同一致地工作，应将油泵与各千斤顶用高压油管连接，由操纵台统一集中控制。
提升时，滑模与平台上临时荷载全由支承顶杆承受。顶杆多用A3与A5圆钢制作，直径25mm，A5圆钢的承载能力约为12.5kN（A3刚为10kN）。顶杆一端埋置于墩、台结构的混凝土中，一端穿过千斤顶芯孔，每节长2.0～4.0m，用工具式或焊接连接。为了节省钢材，使支承顶杆能重复使用，可在顶杆外安上套管，套管随同滑模整个结构一起上升，待施工完毕后，可拔出支承顶杆。
3、滑模的设计
滑动模板整体结构是混凝土成型的装置，也是施工操作的主要场地，必须具有足够的整体刚度、稳定性和合理的安全度。为了保证施工质量与安全，滑动模板各组成部件，必须按强度和刚度要求进行设计与验算。
（1）荷载取值。作用在滑动模板整个结构上的荷载有静荷载与活荷载。工作平台、内外模板、混凝土平台、工作吊篮、提升设备、液压管线等自重都属于静荷载；操作人员、施工机具、平台上堆放的材料及半成品等的重力，以及滑升时混凝土与模板间的摩阻力等属于垂直活荷载；向模板内倾倒混凝土时所产生的冲击力，新浇筑混凝土对模板的侧压力，以及风荷载等属于水平活荷载。具体可按有关规范与设计要求分别取值。
（2）确定支承杆、千斤顶、顶升架和工作平台的布置方案。支承顶杆和千斤顶的布置方案：一般有均匀布置、分组集中布置以及分组集中与均匀布置相结合等。在筒壁结构中多采用均匀布置方案，在平面较为复杂的结构中则宜采用分组集中均匀相结合布置方案。千斤顶在布置时，应使各千斤顶所承受的荷载大致相同，以利同步提升。当平台上荷载分而不均匀时，荷载较大的区域和摩阻力较大的区段，千斤顶布置的数量要多些。考虑到平台荷载内重外轻，在数量上内侧应较外侧布置多些，以避免顶升架提升时向内倾斜。
（3）模板的设计。包括模板尽寸的确定和模板的刚度。模板必须具有足够的刚度，才能保证浇筑混凝土和提升过程中，在混凝土侧压力作用下不发生超过允许的变形值。一般条件下，模板在水平荷载作用下，其支点间在力作用方向的变形不应超过1/1000。作用在模板上的水平荷载主要是新浇筑混凝土的侧压力，此时，模板按简支板计算。因为滑模施工中，模板有一定倾斜度，出模混凝土具有0.05～0.25MPa的强度，所以模板底部的混凝土对模板已不存在的侧压力。
（4）顶升架与工作平台的设计。顶升架的构造型式，主要是根据结构水平截面形状、部位和千斤顶的类型决定的。一般常采用一字型的单横梁式或双横梁式。
4、滑模浇筑混凝土
篇6
[关键词]桥梁工程 双薄壁高墩 施工 质量控制
中图分类号：U418.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0108-01
在桥梁工程空心薄壁墩高墩的施工方法多种多样，有滑模施工法、爬模施工法、翻模施工法等等，翻模施工由于其工艺较成熟，成本较低，工期易得到保证，为薄壁空心墩的首选施工方法。本文结合工程实例，对公路特大桥的双薄壁高墩翻模施工中的质量控制要点作一些分析，以供其他类似工程参考借鉴。
一、工程概况
某特大桥主墩9#、10#墩为双薄壁墩，两薄壁厚均为2.5米，宽为12.6米，两薄壁间净距7米。9#墩墩高73.661米，10#墩墩高63.991米，9#、10#墩两薄壁间均设有两道10m×7m×1.4m的系梁。主桥墩身采用大块翻模进行施工。此方案具有施工工艺简单、施工速度快等特点。
二、施工质量控制要点
1、翻模系统构造
该套翻模系统，由大块定型钢模、工作平台及提升系统等组成。
（1）墩身模板为大块组合钢模，其尺寸、刚度和强度均符合设计及规范要求。每套墩身模板由三节组成，每节高2.5米，三节共7.5米。模板的加固，采用在每块侧模外侧加设水平背肋，每道背肋由两根[12槽钢组成。模板加固时，通过Φ16圆钢拉模筋锚固于背肋槽钢上。
（2）模板工作平台由内工作平台和外工作平台组成。内工作平台即在两薄壁之间，用碗扣式脚手架搭设支架，在支架上铺设木板作为内工作平台。整个脚手架距模板距离为0.4米，作为模板提升空间。外工作平台即在每块外模和圆端模顶部，用角钢焊接三角撑架和栏杆扶手，并用木板铺面组成外工作平台。
（3）提升系统：提升系统由塔吊、施工电梯、混凝土输送泵及泵架组成。塔吊为墩身和梁部施工的主要提升设备，并兼作翻模时的模板提升设备；施工电梯作为施工人员和小型机具的提升设备；混凝土输送泵为混凝土的提升设备，泵架作为混凝土输送泵管和电缆、水管的附着设备。另在泵架内搭设由钢筋焊成的简易人行梯，作为管道、电缆检修人员通道和发生停电等紧急事故时的紧急通道。
2、翻模施工
（1）钢筋绑扎。主筋连接采用等强直螺纹套筒连接。按规范要求主筋接长时在同一断面内的接头数量不超过该断面主筋数量的50%。为方便施工，在第一段钢筋的制作时，预先根据上述要求进行计算并控制好各断面钢筋接头数量和每根钢筋的长度，在施工承台预埋墩柱钢筋时，调整好露出承台顶面长度，从第二段开始每次钢筋接长时，先将9m长的定尺钢筋在地面上将螺纹套筒套好一端，安装时将另一端套用钢筋扳手旋紧，该工程桥墩主筋外侧设有防裂钢筋网，故在主筋及箍筋安装好后，还需进行钢筋网的安装工作。在钢筋安装时进行两阶段控制，第一阶段控制主筋接头、主筋间距、箍筋间距在规范规定范围内；第二阶段在完成模板安装定位后，再次检查、调整内外层钢筋间距及保护层厚度。钢筋的绑扎和预埋件安装在工作平台上进行，预埋件在脱模后及时清理使之外露。
（2）模板施工。模板组装精度要求有：模板结构中心线允许偏差5mm；模板水平度允许偏差0.1%；截面尺寸允许偏差±5mm；水平接缝允许偏差2mm；竖向接缝允许偏差1mm。
（3）混凝土施工。浇筑混凝土前，应对模板、钢筋及预埋件进行检查，并做好记录，符合设计要求后方可进行浇筑。混凝土采用拌合站集中拌和，混凝土罐车配合混凝土输送泵浇筑。入模前应检查混凝土的均匀性和坍落度，混凝土的振捣采用插入式振动器，振动器的移动距离在30cm～35cm范围内，与侧模保持5cm～10cm的距离；混凝土通过串筒分层浇筑，根据试验墩经验每层厚度控制在30cm左右，每放一层料时先将料扒平再开始振捣，振捣顺序为：从两边向中间振捣，振捣时间控制在20s左右，以混凝土不再下沉、冒气泡，表面泛浆为准，在混凝土的振捣过程中要有现场技术人员严格控制。混凝土初凝后表面开始洒水，并覆盖保水材料。混凝土拆模后及时养护，侧面采取喷淋的方法，及时洒水保证墩身混凝土湿润。
（4）模板翻升。模板解体：在灌注上层混凝土前，将第一层模板翻升。翻升前可将模板分解成几大部分，然后提升和安装。解体前先用挂钩吊住模板，然后抽出拉筋。模板翻升：将拆下的模板提升到相邻的上节模板位置，及时将模板清理干净，待工作平台提升到位，已浇筑的混凝土面凿毛后，用倒链吊升到安装位置进行组装。模板组装前必须找平其立模面，采用双面胶条沿立模线粘牢，模板的水平、竖向接缝也必须用双面胶压缝才能用螺栓连接，以保证平顺密贴。模板组装完成后进行拉筋和横向加强带的安装，拉筋外套PVC管，管的大小必须和模板上的拉筋洞一致，以防浇筑时漏浆。吊升过程中应有专人检查监视，以防模板与固定物挂碰。模板拼装之前先将模板磨光并清除干净，涂抹脱模剂，脱模剂采用新机油，涂刷时要轻、薄、均匀，以保证混凝土表面颜色一致。最后检查模板组装质量，合格后方可安放撑木，拧紧拉筋，紧固好各部连接螺栓。
3、施工质量控制要点
（1）模板的施工质量控制。模板在高墩翻模技术的施工过程中起到核心的作用，模板强度、刚度的好坏将会直接影响工程的质量，模板在设计时一定要充分考虑它在风力作用下的刚度和稳定性，要是在风荷载的作用下导致了变形那么就会使施工中的高墩轴线进行了偏移，从而不能精确的控制模板的尺寸。在实际施工过程中模板将会被多次的扭转从而导致变形，所以在设计时要适当的增加模板的刚度。浇筑混凝土的过程中当上下相连混凝土间的强度达到10 MPa～15 MPa时方可在上面混凝土的模板上支模，在墩柱施工前要先加工钢模板，并将每节的模板拼装好，各个模板间用螺栓进行连接。制作出来的翻转模板要按照图纸的要求来做并且要具有足够的刚度和强度。同时模板的自重不要太大，模板的安装和加工一定要满足工程设计的相关规范，施工时要保持墩身的竖直精准度，以避免桥墩的顶面出现偏心的现象。在使用模板前要进行试拼，将模板的接缝处进行打磨处理保证表面的光滑和平整，以防渗漏水泥的浆液，从而保证高墩柱的外观质量。
（2）混凝土的浇注质量控制。混凝土的浇注过程应按规程严格控制其施工质量，浇注完的混凝土同时也要做好养生，怎样才能更好的养生也是高墩施工的一个重中之重的地方。若是在非严寒的条件下施工我们可以采取间断的对桥墩进行通水的养生方法，也可以采用养护液进行养护；若是在严寒的条件下，在混凝土拌合时先对各项材料进行预热，同时掺加一定比例的抗冻剂，混凝土的养护宜采用包裹塑料膜和无纺布的方式，进而保证工程的质量。总之在施工的过程中我们要注意每个细节千万不可疏忽，施工人员要尽职尽责保证工程的顺利完成。
（3）翻模施工中墩身线形控制。薄壁墩的线型控制主要通过施工测量来进行的。薄壁墩施工测量控制内容包括：薄壁墩中心定位测量、薄壁墩高程测量、薄壁墩垂直度测量。
①薄壁墩中心定位测量采用三维坐标控制法。每个墩台施工前，先由项目部测量班用全站仪进行中心定位。定位时应由多人进行换手复测检查，并经监理检查确认后，设置好横、纵向护桩，给施工队交底。标高复核时用精密水准仪进行测量。②薄壁墩高程测量采用三种方法进行，一是用全站仪直接进行高程测量；二是用钢尺由墩底水准点往墩顶拉尺进行测量；三是用水准仪在7#墩附近观测9#墩顶标高，在11#台后路基观测10#墩顶标高。最终以水准仪测量为准，其余两种方法作为复核手段。③薄壁墩的垂直度测量墩身垂直度测量采用自动安平激光铅准仪，每个薄壁在四个角各布一点进行测量。测量时，激光铅准仪安置在桥墩承台上的控制点上，控制点是经精密定位测量所得。在墩顶工作平台上安设激光接收靶，能显示光斑并捕捉斑心，以四个激光斑心来控制单个薄壁每节模板的平面位置及竖直度，并以此控制墩身的垂直度。
三、结束语
该特大桥的双薄壁高墩在施工过程中，因受施工场地及气候条件的影响，施工速度受限，经过精心组织、科学管理，针对现场实际，统筹安排，自行设计能综合和充分利用的模板。采用翻转模板施工安全、质量可靠，节约了大量成本，并取得了一定的社会效益和经济效益。
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关键词：无支架翻模施工
中图分类号：U448文献标识码： A
1 概述
近年来我国西部高速公路发展迅猛，公路建设开始向山区延伸，由于山势陡峭，高差很大，而且场地狭窄，使得在桥梁建设中大量采用高桥墩结构。常用的支架施工需搭设大量的脚手架，不仅耗费大量的人力、物力，而且工序复杂、进度缓慢、安全系数低。
2 薄壁墩无支架翻模施工特点
2.1 墩身分段依次成型，可有效控制墩身偏心、扭转，能够随时纠正墩身施工误差，便于模板及时清理、修整、刷油，混凝土表面平整光洁。
2.2 通过采用50～60m塔吊垂直作业，可同时进行2～4个墩同时作业，既可大大节约成本，缩短作业时间，又能有效提高安全系数。
2.3 翻模上设置悬吊平台，能够更好的进行周转件的拆卸，处理砼表面。模板采用整体大块钢模板，模板接缝不多，表面也不会出现凹凸不平的现象，浇筑成型的砼表面光洁，错台不多，结构尺寸没有错误的。模板加固采用横向拉杆，模板轻便，操作简单，安全系数高。
2.4 经济环保。无须搭设脚手架，节约人力与财力，而且占用场地少，对原地貌的破坏少。
3 适用范围
无支架翻模法主要是在公路、铁路桥梁薄壁墩、高塔柱等混凝土构筑物的施工中使用。
4 工艺原理
无支架翻模法就是利用前一级已浇筑的桥墩作为承载主体固定模板，再通过模板载体来建设施工工作平台，随着桥墩不断向上施工，工作平台及模板整体向上升移的一种施工方法。
翻模是由2-3节段大面组合模板及支架、内外工作平台、塔式起重机、手动葫芦组合而成的成套模具。在进行施工时，在墩身基顶上支立第一节模板，第一节模板上再支立第二节模板。如果第二节混凝土的强度有3Mpa，第一节混凝士的强度有10Mpa，此时拆掉第一节模板。每一节段翻模主要由内外模板、围带、拉杆、作业平台组成。外模板分为主板、侧板和调整板3种，内模板分为主板、侧板、角模板和调整板4种，每节高度大约是2.0～4.5m，宽度根据墩身截面尺寸和施工要素来定：模板之间用M16x30螺栓连接。用槽钢做围带，根据相关规定，内带用Φ18圆钢拉杆连成整体。拉杆在内外模板之间套Ф22PVC管，有利于拉杆周转利用。
每层模板内外设施工平台。外侧施工平台按每层、每块模板分别施作，平台与外模应连结为一个整体，平台及其扶手采用Φ28圆钢焊接固定在外模板上作为支架，在平台四周沿周边设立防护栏杆，在栏杆外侧及固定架底部需要有全封闭安全网。施工平台上有一个5cm厚木板或竹架板，这样可以方便操作人员工作，还能放一些小型机具。内施工平台的搭设需要借助内外模板及横穿拉杆。在内模板上首先搭设钢管支架，然后上铺木板或竹架板，最后上铺2mm钢板，便于临时存放混凝土以及操作人员行走。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 高墩无支架翻模施工工艺
施工准备基顶放线试拼模板钢筋绑扎镦粗直螺纹连接钢筋绑扎、镦粗直螺纹连接安装外作业平台至外模板模板刨光、刷脱模剂组拼模板模板调试、检查、校正紧固拉杆安装内作业平台浇筑混凝土第一层模板及栏杆、平台整体拆除混凝土养生至第二阶段完工安装第一层安全爬梯第一
层安全爬梯挂安全网进入下一层施工。
5.2 操作要点
5.2.1 模板施工
①立模准备。在确定立模边线时要参照基顶中心，立模边线外侧找平，找平层用水准仪抄平挂线，砂浆硬化之后，立模需从线路中间向两侧展开。②模板安装。安装模板使用的是塔式起重机，同时需要人工辅助。安好外模板后再进行内模板的安装，对其进行连接时采用的是M16螺栓，然后安装围带和对拉螺杆。③立模检查。第一节段模板安装结束时，用水准仪和全站仪检查模板顶面标高和墩身平面位置，如果没有发现与相关标准不一致的情况再进行下道工序。浇筑砼时一定要有专人看模护模，要对支撑时刻做好检查。④模板的除锈与涂油。模板在灌注砼前务必保护处理好板面，模板表面应彻底除锈，涂刷新机油，在气温较低时，新机油中应掺配柴油涂刷。⑤模板爬升作业。用手动葫芦挂住第一节段钢模板，把内外模板之间的拉杆松开，把第一节段模板及操作架卸下来，然后把它吊运到墩下安全的作业场地，这一过程使用塔式起重机，吊运完成之后对其进行清理，涂刷脱模剂，按放线尺组装为下一节段首节模板，接下来的安装步骤与上节段一样。⑥在安装每节模板时，可用0.5～1mm薄钢板塞填两节模板间的缝隙这样能够起到纠偏的作用。⑦模板的拆除。施工至墩顶，墩顶还要有1或2个节段模板，如果墩身混凝土强度超过10Mpa，就可以将模板拆除了。
5.2.2 安全爬梯施工
①预埋件的设置。为便于无支架施工作业人员上下，在墩身的正面（6.0m长边），楼梯转角平台处，预留Φ100mm孔洞（每层两个，呈之字形错开布置），以便搭设爬梯时穿设固定件。②爬梯的制作与安装。从墩身底部起靠墩身正面搭设钢管支架，支架整体稳定性依靠穿设在预留孔内的拉杆固定件固定。
5.2.3 钢筋加工与安装
①钢筋按照不同的钢种、等级、排号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且设识别标志。②钢筋表面应洁净，平直无弯曲。③受力主筋和末端弯钩形状应符合设计要求。④纵向主筋采用镦粗直螺纹套筒连接技术，其连接质量必须满足《桥涵施工技术规范》的相关要求。⑤受力钢筋焊接应设置在内力较小处，并错开布置。对于焊接接头，在接头长度区段内，同一断面内接头数量在受拉区不能大于50%。⑥钢筋连接处的混凝土保护层应满足设计要求，且不得小于20mm，连接件之间的横向净距不宜小于15mm。
5.2.4 混凝土施工
①砼原材料。拌制砼所使用的各项原材料及拌合物的质量经过检验，符合现行《公路工程水泥砼试验规程》（JTJ053）的规定。②砼配合比。砼配合比以质量比计，通过设计和试配选定。施工实际采用的材料，拌制的砼拌合物应满足和易性、凝结速度等施工条件，制成的砼符合强度、耐久性（抗冻性、抗渗、抗侵蚀）等质量要求。③砼的拌合。砼拌合采用强制式搅拌机，拌合好的拌合物应均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。在卸料过程中，从卸料流的1/4至3/4之间部位，采取试样，进行试验，保证砼中砂浆密度两次测值的相对误差不大于0.8%，单位体积砼中粗骨料含量两次测值相对误差不大于5%。砼拌合物从拌和机出料起至入模时间不得超过15min。④砼运输。砼运输能力应适应砼凝结和浇注速度的需要，使浇注工作不间断并使砼运到浇注地点时仍保持均匀性和规定的塌落度。⑤砼浇注。如果砼运输钢筋及模板经检查发现是合格的，则可以在内外模板之间设置混凝土浇注溜槽，混凝土的输送采用的是半自动料斗，通过溜槽或人工铲送入模。混凝土采用水平分层灌注，用插入式震动器振捣，使用插入式振捣棒应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，移动间距不得超过振捣作用半径的1.5倍。浇筑砼时相关人员随时做好观察运转是否正常，如出现任何问题，要及时做好处理。⑥养护。每节混凝土拆模后，应及时包裹土工布防止新浇注混凝土在太阳下暴晒，并洒水保持混凝土面湿润。养护时间为7-10天。
6 结束语
无支架翻模法施工与爬升模板和液压翻动模板以及支架施工相比可大大地减少资金投入和劳动强度，节约工期，无论从经济效益、安全施工，还是施工质量以及可靠性方面都是山区高桥墩施工的首选方法。
参考文献：
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中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
论文摘要：无支架翻模施工技术在薄壁墩施工中具有显著的优越性和科学性，与支架施工相比，具有省工、省料、速度快的优势，在创造良好的经济效益的同时，又提高了施工安全系数。
1 概述近年来我国西部高速公路发展迅猛，公路建设开始向山区延伸，而这些地区山势陡峭，高差很大，而且场地狭窄，使得在桥梁建设中大量采用高桥墩结构。常用的支架施工需搭设大量的脚手架，不仅耗费大量的人力、物力，而且工序复杂、进度缓慢、安全系数低。
2 薄壁墩无支架翻模施工特点
2.1 墩身分段依次成型，可有效控制墩身偏心、扭转，能够随时纠正墩身施工误差，便于模板及时清理、修整、刷油，混凝土表面平整光洁。
2.2 通过采用50～60m塔吊垂直作业，可同时进行2～4个墩同时作业，既可大大节约成本，缩短作业时间，又能有效提高安全系数。
2.3 翻模上设置悬吊平台，能够更好的进行周转件的拆卸，处理砼表面。模板采用整体大块钢模板，模板接缝不多，表面也不会出现凹凸不平的现象，浇筑成型的砼表面光洁，错台不多，结构尺寸没有错误的。模板加固采用横向拉杆，模板轻便，操作简单，安全系数高。
2.4 经济环保。无须搭设脚手架，节约人力与财力，而且占用场地少，对原地貌的破坏少。
3 适用范围无支架翻模法主要是在公路、铁路桥梁薄壁墩、高塔柱等混凝土构筑物的施工中使用。
4 工艺原理无支架翻模法就是利用前一级已浇筑的桥墩作为承载主体固定模板，再通过模板载体来建设施工工作平台，随着桥墩不断向上施工，工作平台及模板整体向上升移的一种施工方法。翻模是由2-3节段大面组合模板及支架、内外工作平台、塔式起重机、手动葫芦组合而成的成套模具。在进行施工时，在墩身基顶上支立第一节模板，第一节模板上再支立第二节模板。如果第二节混凝土的强度有3Mpa，第一节混凝士的强度有10Mpa，此时拆掉第一节模板。每一节段翻模主要由内外模板、围带、拉杆、作业平台组成。外模板分为主板、侧板和调整板3种，内模板分为主板、侧板、角模板和调整板4种，每节高度大约是2.0～4.5m，宽度根据墩身截面尺寸和施工要素来定：模板之间用M16x30螺栓连接。用槽钢做围带，根据相关规定，内带用Φ18圆钢拉杆连成整体。拉杆在内外模板之间套Ф22PVC管，有利于拉杆周转利用。每层模板内外设施工平台。外侧施工平台按每层、每块模板分别施作，平台与外模应连结为一个整体，平台及其扶手采用Φ28圆钢焊接固定在外模板上作为支架，在平台四周沿周边设立防护栏杆，在栏杆外侧及固定架底部需要有全封闭安全网。施工平台上有一个5cm厚木板或竹架板，这样可以方便操作人员工作，还能放一些小型机具。内施工平台的搭设需要借助内外模板及横穿拉杆。在内模板上首先搭设钢管支架，然后上铺木板或竹架板，最后上铺2mm钢板，便于临时存放混凝土以及操作人员行走。
5 施工工艺流程及操作要点5.1 高墩无支架翻模施工工艺施工准备基顶放线试拼模板钢筋绑扎镦粗直螺纹连接钢筋绑扎、镦粗直螺纹连接安装外作业平台至外模板模板刨光、刷脱模剂组拼模板模板调试、检查、校正紧固拉杆安装内作业平台浇筑混凝土第一层模板及栏杆、平台整体拆除混凝土养生至第二阶段完工安装第一层安全爬梯第一层安全爬梯挂安全网进入下一层施工。
5.2 操作要点
5.2.1 模板施工①立模准备。在确定立模边线时要参照基顶中心，立模边线外侧找平，找平层用水准仪抄平挂线，砂浆硬化之后，立模需从线路中间向两侧展开。②模板安装。安装模板使用的是塔式起重机，同时需要人工辅助。安好外模板后再进行内模板的安装，对其进行连接时采用的是M16螺栓，然后安装围带和对拉螺杆。模板成型后核对各部安装尺寸，如果没有出现与安装标准不一致的情况再安装安全爬梯，接着安装安全网，铺设内外作业平台。③立模检查。第一节段模板安装结束时，用水准仪和全站仪检查模板顶面标高和墩身平面位置，如果没有发现与相关标准不一致的情况再进行下道工序。浇筑砼时一定要有专人看模护模，要对支撑时刻做好检查。④模板的除锈与涂油。模板在灌注砼前务必保护处理好板面，模板表面应彻底除锈，涂刷新机油，在气温较低时，新机油中应掺配柴油涂刷，产配比例为：机油70%：柴油30%。⑤模板爬升作业。用手动葫芦挂住第一节段钢模板，把内外模板之间的拉杆松开，把第一节段模板及操作架卸下来，然后把它吊运到墩下安全的作业场地，这一过程使用的是塔式起重机，吊运完成之后对其进行清理，涂刷脱模剂，按放线尺组装为下一节段首节模板，接下来的安装步骤与第一节段是一样的。⑥在安装每节模板时，可用0.5～1mm薄钢板塞填两节模板间的缝隙这样能够起到纠偏的作用。⑦模板的拆除。施工至墩顶，墩顶还要有1或2个节段模板，如果墩身混凝土强度超过了10Mpa，那么可以将模板拆除了。为了更顺利地进行拆除工作，在墩顶预埋加强吊装环，利用吊装环悬挂手动葫芦进行拆除、吊运作业。
5.2.2 安全爬梯施工①预埋件的设置。为便于无支架施工作业人员上下，在墩身的正面（6.0m长边），楼梯转角平台处，预留Φ100mm孔洞（每层两个，呈之字形错开布置），以便搭设爬梯时穿设固定件。②爬梯的制作与安装。从墩身底部起靠墩身正面搭设钢管支架，支架整体稳定性依靠穿设在预留孔内的拉杆固定件固定。
5.2.3 钢筋加工与安装①钢筋按照不同的钢种、等级、排号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标志。②钢筋表面应洁净，平直无弯曲，Ⅰ级钢筋冷弯率不大于2%，Ⅱ级钢筋冷弯率不大于1%。③受力主筋和末端弯钩形状应符合设计要求。④纵向主筋采用镦粗直螺纹套筒连接技术，其连接质量必须满足《桥涵施工技术规范》的相关要求，对已连接的成品应现场取样检测。⑤受力钢筋焊接应设置在内力较小处，并错开布置。对于焊接接头，在接头长度区段内，同一断面内接头数量在受拉区不能大于50%。⑥钢筋连接处的混凝土保护层应满足设计要求，且不得小于20mm，连接件之间的横向净距不宜小于15mm。
5.2.4 混凝土施工①砼原材料。拌制砼所使用的各项原材料及拌合物的质量经过检验，符合现行《公路工程水泥砼试验规程》（JTJ053）的规定。②砼配合比。砼配合比以质量比计，通过设计和试配选定。施工实际采用的材料，拌制的砼拌合物应满足和易性、凝结速度等施工条件，制成的砼符合强度、耐久性（抗冻性、抗渗、抗侵蚀）等质量要求。③砼的拌合。砼拌合采用强制式搅拌机，拌合好的拌合物应均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。在卸料过程中，从卸料流的1/4至3/4之间部位，采取试样，进行试验，保证砼中砂浆密度两次测值的相对误差不大于0.8%，单位体积砼中粗骨料含量两次测值相对误差不大于5%。砼拌合物从拌和机出料起至入模时间不得超过15min。④砼运输。砼运输能力应适应砼凝结和浇注速度的需要，使浇注工作不间断并使砼运到浇注地点时仍保持均匀性和规定的塌落度。⑤砼浇注。如果砼运输钢筋及模板经检查发现是合格的，则可以在内外模板之间设置混凝土浇注溜槽，混凝土的输送采用的是半自动料斗，通过溜槽或人工铲送入模。混凝土采用水平分层灌注，用插入式震动器振捣，使用插入式振捣棒应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，移动间距不得超过振捣作用半径的1.5倍。浇筑砼时要有相关的人员随时做好观察，是不是一切运转正常，如果出现了任何的问题，要及时做好处理并在已浇筑的混凝土初凝前完成。⑥第一节混凝土强度。第一节混凝土强度超过10Mpa时，凿毛清理混凝土顶面，再进行下一节墩身施工。⑦养护。每节混凝土拆模后，应及时包裹土工布防止新浇注混凝土在太阳下暴晒，并洒水保持混凝土面湿润。养护时间为7-10天。
6 结束语无支架翻模法施工与爬升模板和液压翻动模板以及支架施工相比可大大地减少资金投入和劳动强度，节约工期，无论从经济效益、安全施工，还是施工质量以及可靠性方面都是山区高桥墩施工的首选方法。
参考文献：
[1]罗元明.浅谈桥梁双薄壁高墩施工技术[J].山西建筑.2008（19）.
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关键词：桥梁动态称重；车轴识别；小波变换；小波函数选取；变换尺度
中图分类号：U491；TN911.7 文献标识码：A
我国超载现象比比皆是，超载车辆对道路和桥梁造成的破坏不容忽视。近些年来，超载车辆导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。高效率、高精度的超载车辆监管系统可控制超载车辆并监测桥梁安全，在我国有着广阔的应用前景。
动态称重系统（weigh-in-motion：WIM）近年来在国际上越来越多地应用于对桥梁和道路交通车辆的监测。该技术在测试车辆数据时不需要中断交通，效率较高，是一种获取车辆荷载数据、控制超重车辆的有效工具。传统的动态称重系统（也称为路面动态称重系统：Pavement WIM）通过在路面埋置传感器来测试通行车辆的轴重、轴距和车速等信息。该系统是永久性的，不能拆迁，使用寿命较短，且安装及维护费用较高，精度也有待提高。桥梁动态称重系统（bridge weigh-in-motion：BWIM）直接利用桥梁为载体，在线监测桥梁在移动车辆荷载作用下的动态响应，并通过程序反算出车辆轴重。和传统路面WlM系统相比，BWIM系统不仅可以在不阻断交通的情况下连续不间断地识别车辆轴重和总重，而且可以在线监测桥梁在车辆荷载作用下的动态响应信号，进而获得结构的实际影响线以及在车辆荷载作用下的结构荷载横向分布参数和桥梁冲击系数等。
BWIM的概念最初由Moses于1979年提出。BWIM系统利用安装在主梁下缘的传感器所采集的动态信号反算出辆轴重。早期BWIM系统除了在主梁下缘安装传感器外，还需要在桥头路面上埋置便携式磁带开关或压电电缆来测试车辆速度、轴数、轴间距等信息，所以早期BWIM系统也存在耐久性问题，且安装时需要中断交通，更换也不易。
近几十年来，各国学者在原始BWIM模型基础上推广和改进，共同创建了新型商业BWIM系统。
新型BWIM系统摒弃了早期BWIM系统所需的埋置在桥头路面上的便携式磁带开关或压电电缆，而是直接在桥面板下安装额外的传感器（也称车轴探测传感器或FAD传感器），从而获得车轴信息。新型BWIM系统的安装、调试及数据采集全部在桥下进行，桥面上不布置任何测试设备。相较于早期BWIM系统，新型BWIM系统不仅可以在不阻断交通的情况下连续不间断地识别车辆轴重和总重，更具有携带方便、安装和测试隐蔽、可以反复使用，且安装、维护及使用成本低等优点。
Moses，Znidaric和Peters都曾提到车辆信息识别（轴数及轴间距）的准确度是影响BWIM系统轴重及总重识别精度的一个主要因素，同时有效且准确地识别出车轴信息也是BWIM系统精确识别车辆轴重的前提及基础。然而试验证明，有时难以直接从FAD信号中准确识别车辆信息，特别是在连轴（相邻车轴间距很小）或信号动态成分较大的情况下。Dunne和Chatterjee提出通过对FAD信号进行小波变换可更有效地识别车辆信息，但对于小波函数选取及最适变换尺度都缺少研究。
本文基于仿真分析及实桥测试结果（湖南省怀化市舞水五桥引桥的现场测试），在标定车辆经过测试桥梁时，采集记录FAD信号和桥梁桥底动态响应信号，结合最小Shannon熵值以及最大相关性从而选取合适小波函数以及变换尺度，并利用小波技术变换FAD信号来获得未能直接识别的车辆信息。分析结果表明：作为强大的信号处理工具，小波变换在BWIM系统中能够有效提高对车轴信息的识别。
1小波理论
1982年法国工程师Jean Morlet首先提出小波变换的概念，它可以认为是经典傅里叶变换的延伸。两者最大的区别在于小波变换可以同时在时域和频域上定域，而傅里叶变换只是时域和频域之间的转换工具。小波变换可分为连续小波变换（Con-tinuous wavelet transform：CWT）和离散小波变换（Discrete wavelet transform：DWT）。
1.1连续小波变换
连续小波变换的数学定义为：
（1）
小波一词意味着特定的小波函数，即式（1）中的ψ（t），例如db2和rbi02。4（图1）等。这种小波函数都是紧支的，即函数的定义域是有限的。傅里叶变换是将信号分解成一系列不同频率的正弦波叠加，而小波变换是通过缩放和平移这些小波函数来逼近信号。显然对于一些尖锐变化的信号，用不规则的小波函数逼近要比光滑的正弦曲线好。
经过连续小波变换得到许多小波系数，这些系数就是缩放因子（尺度）和平移（位置）的函数，其中小波分解尺度与傅里叶变换中的频率相对应，所以连续小波变换又可以定义为式（2）。它表示信号f（x）与被缩放和平移的小波函数ψ（t）之积在信号存在的整个时间段求和的结果。
（2）
1.2最适小波函数和变换尺度的选取
在MATLAB小波分析工具中有13个小波函数族，包括60多个常用小波函数，而对于同一个目标信号，每一个小波函数通过变换都会得到不一样的结果。小波变换最大的挑战是对于不同情况怎么选取小波函数来获得最理想的结果。目前，对于小波函数选取的方法总体可以分为两类：定性方法和定量方法。
定性方法是基于小波函数的本身基本特性（正交性、对称性、紧支性、光滑性、消失矩）或通过目标信号与小波函数之间的形状匹配度来选取最适小波函数。对于特定的目标信号，需要对想要结果的特性选取合适的小波函数。例如，考虑到小波函数的紧支性、消失矩和正交性，选择Coil4小波函数以便有效分离肌动电流图中的脉冲波和滋补成分。
定性方法中大部分是通过肉眼来判断，缺少客观依据，而定量方法则是通过计算出特定的数值（能量、熵值、相关系数等）以便更客观地对比小波函数之间的差异。
对于连续小波变换，它在每个可能的尺度上都进行计算，得到一系列的小波变换系数，其中只有部分结果是有用的，所以如何选取变换尺度至关重要。本文提出采用最小Shannon熵方法选择最佳小波变换尺度。
小波变换系数在尺度s下的能量为：
（3）式中：ωt（s，i）为小波变换系数；N为小波变换系数总容量。
小波变换系数的Shannon熵的分布如下：
（4）
显然小波变换系数Shannon熵值的范围为0≤Eentropy（s）≤log2N。仅当所有小波变换系数都为0时，Shannon熵值为0；且仅当所有小波变换系数均相同时，Shannon熵值等于log2 N。Shannon熵值的大小反映了小波变换系数概率分布的均匀性，熵值越大，概率分布越不均匀，能量就越分散；熵值越小，概率分布越均匀，能量分布就越集中。因此，对于不同尺度下一系列的小波变换系数，其中某尺度对应的小波变换系数包含少量大幅度的系数且其他的小波系数相对而言较小或者可以忽略时，将产生最小的Shannon熵值。这一特性正适合在BWIM系统中利用FAD信号对车轴信息进行识别。因为对于FAD信号，只需考虑当车轴经过FAD传感器时产生的明显波峰，其他时刻的振荡均需忽略，使得车轴产生的峰值更加凸显（即能量集中分布在车轴经过传感器时刻）。
2数值仿真结果的小波变换
仿真分析中模拟一辆两轴车以20 m/s的速度经过跨度为15 m的简支梁。车辆模型的简化车身质量平均作用在车轴上（如图2所示），且每个车轮自身重为7.5 kN。表1列出了计算分析中车辆和桥梁采用的详细参数。
图3示出了车辆经过桥梁时数值模拟产生的跨中梁底动态应变响应信号（采样频率为6 400 Hz）。由于车桥耦合振动，很难直接从图中获得车轴经过桥梁跨中时刻的准确时间信息。本文拟用rbio2.4小波函数对图3中模拟信号进行连续小波变换，并为了选取最适合变换尺度，算出利用rbio2.4函数的连续小波变换在尺度1至64的Shannon熵值（图4）。显然，当尺度为1时，Shannon熵值最小，所以选取当尺度为1时的连续小波变换系数作为变换结果（图5）。其结果显示的2个明显峰值，表明所经过车辆为一两轴车。2个峰值所对应的时刻分别为0.375 s和0.450 s，因此2个车轴经过跨中点的时间差即为0.075 s。已知车辆行驶速度为20 m/s，即可算得峰值间距离（即轴距）为1.5 m，与车轴间距模型的设计值完全吻合。由此表明经过小波变换后得到的波峰对应时间点即为车轴经过跨中点的瞬间。
以上分析表明：对于没有出现任何尖峰的跨中梁底车桥耦合振动信号，小波变换能非常有效地从这些信号中识别出各车轴经过传感器的准确时间信息。其原因在于：这个数值模拟信号是由具有非常“尖角”的静态信号叠加在振动效果上所得到的。而小波变换就像是信号的放大器，能够找到并放大这些“尖角”。
3实桥测试
3.1试验桥跨简介
实桥测试选择湖南省怀化市舞水五桥怀黔路侧简支跨引桥作为测试跨。该桥主桥为预应力混凝土连续箱梁桥，主桥跨径布置为65 m+100 m+65 m。主桥两侧各有一跨径为40 m引桥，为全预应力混凝土简支T梁结构，其横向由10片T梁组成。测试跨的传感器布置如图6，图7和图8所示。40 m引桥沿行车方向共布置5道横隔板，如图8所示。该桥横向宽度为24.0 m，桥宽布置为：2.0 m（人行道）+3.0 m（非机动车道）+4×3.5 m（行车道）+3.0 m（非机动车道）+2.0 m（人行道），具体布置如图7所示。
由图6，图7和图8可以看到，在每个车道对应的桥面板下都安装了一对FAD传感器，在每片T梁下缘都安装了一个采集桥梁动态应变的传感器（称重传感器）。如图8所示，编号1-10为布置在梁底的称重传感器，编号11-18分别为布置在各个车道桥面板下的FAD传感器。其中编号为11和15的传感器对应于行车道1，编号分别为L1-FAD1和L1-FAD2；编号为12和16的传感器对应于行车道2，编号分别为L2-FAD1和L2-FAD2；编号为13和17的传感器对应于行车道3，编号分别为L3-FAD1和L3-FAD2；编号为14和18的传感器对应于行车道4，编号分别为L4-FAD1和L4-FAD2。对各车道而言，FAD1和FAD2分别表示车辆先经过编号为FAD1的传感器，然后再经过编号为FAD2的传感器。
在新型BWIM系统中，对测试的桥跨结构，要事先用标定车对该桥跨进行标定试验。在整个标定试验中采用标定车（已知轴重和轴距）重复进行跑车试验，然后根据测试得到的动态响应来修正或计算结构的实际影响线。在标定后得到的影响线基础上，以FAD传感器识别的车辆信息（轴数、轴距等）为前提，根据连续采集的梁底动态应变计算出行驶车辆轴重及总重。
试验现场传感器的布置图如图9所示。试验时选取2辆两轴车（分别称为A和B）作为标定车，同时或分别在每个车道上重复进行跑车试验（如图10所示）。试验中所采用的标定车详细信息见表2。试验过程中采用扬州科动公司生产的KD4001工具式应变传感器作为测试元件，日本TML公司生产的动态应变仪DC-204R作为数据采集仪。标定试验采集频率为200 Hz。
3.2试验结果的小波变换
3.2.1单辆车过桥时FAD信号的小波变换
在试验中，当标定车辆行驶过桥时，采集的FAD信号大部分能够直接识别车辆信息，但有时由于车桥耦合振动的动态成分较大而导致FAD信号难以直接识别车辆信息。例如仅车辆A在车道3跑车时，如图8所示，编号为13的传感器（L3-FAD1）和编号为17的传感器（L3-FAD2）记录了桥面板下缘处在车辆荷载作用下的动态应变信号（图11）。从图中可清晰地看出，标定车经过车道3时，先经过L3-FAD1，然后再经过L3-FAD2，这和传感器的布置一致。
如图11所示，L3-FAD1和L3-FAD2的信号都只出现了一个明显的峰值。当标定车A的2个轴分别经过每一个FAD传感器时，该传感器采集的测试信号理应会显示出2个明显的峰值，但是L3-FAD2的信号只显示了一个明显峰值信号以及在它之前的一个小波峰，而L3-FAD1的信号只呈现了一个明显峰值信号及它前后许多小波峰。就L3-FAD1信号而言，程序难以直接识别出哪些波峰是由于车轴经过该FAD传感器时所产生的。
小波变换拟用来提高FAD信号的车轴信息识别。为了更好地说明小波函数以及变换尺度的选取，以Re-verseBior（rbio）小波函数族中rbio1.3，rbio2.2，rbio2.4，rbio2.8，rbio3.3，rbio3.9，rbio4.4和rbio6.8为例。对于L3-FAD1信号，由公式（3）和（4）算出上述小波函数从尺度1至64的连续小波变换的Shannon熵值分布（图12）。由图可知，每个小波函数所对应小波系数的Shannon熵值曲线在尺度5至15存在最小值。以rbio2.2函数为例，当尺度为6时，Shannon熵达到最小值。图13列出了rbio2.2在不同尺度下的连续小波变换系数。可以看出，当尺度较小时，小波变换系数杂乱无序，对车轴信息识别毫无意义；当尺度较大时，小波变换系数的波峰将被稀释（包括车轴产生的波峰），这也导致无法精确识别车轴信息。当Shannon熵值最小时（尺度为6）呈现出2个明显能识别的波峰，在此能量集中分布于2个波峰所对应的时刻。并且当尺度与最小Shannon熵值对应的尺度越接近时，由车轴经过FAD传感器产生的波峰越明显。因此，也证明使Shannon熵值最小的小波变换尺度对应的小波系数能获得最佳车轴识别效果。
前述已证明在最小Shannon熵时，能够得到最佳车轴信息识别效果，图14列出上述一系列小波函数对应最小熵值尺度下的连续小波变换系数。对于每一个小波函数，尽管都处于最优车轴识别效果状态，但不一定能够有效地识别出车轴信息。从图14中可以看出，rbio1.3，rbio3.3和rbio3.9的小波变换结果在车轴经过FAD传感器的时刻产生峰值，但由于波峰本身是反对称形状，导致波峰峰值减小，或者如rbio3.9结果所示，一个车轴经过FAD时显现出2个波峰，这都将导致车轴信息难以准确识别。另外如rbio2.8和rbio6.8小波变换结果所示，在由车辆后轴产生的大波峰两侧会出现小波峰，峰值有时甚至大于由车轴产生的小波峰，这也将影响对车轴信息的判断。
事实上，只有rbio2.2，rbio2.4和rbio4.4小波变换系数显示了2个可识别的波峰且其波峰形状与目标信号相似。本文提出通过计算相关系数来进一步选取小波函数。相关系数计算公式见式（5）。
（5）式中：x为目标信号；x为目标信号平均值；y为所得小波变换系数；y为小波变换系数的平均值。
由公式（5）计算得到图14中的小波变换结果与L3-FAD1信号的相关系数（图15）。识别效果较差的rbio1.3，rbio3.3和rbio3.9小波函数所对应的相关系数很小，不超过0.04；而rbio2.8和rbio6.8小波函数对应的相关系数稍大，但也不超过0.13；车轴识别效果较好的rbio2.2，rbio2.4和rbio4.4小波函数所对应的相关系数均超^0.25，且rbio2.2对应的相关系数达到0.50。
因此，利用小波变换来高效识别FAD车轴信息，可以通过最大相关性和最小Shannon熵值来选取最适合的小波函数及其最佳变换尺度。针对MATLAB中所有常用小波函数，基于上述方法对图11中的FAD信号分别进行小波分析。对于L3-FAD1信号，在rbio2.2且尺度为6时获得最大相关系数以及最小熵值，而L3-FAD2信号，在mexh小波函数尺度为3时获得最大相关系数以及最小熵值。所对应连续小波变换结果如图16所示。这些原始信号经过连续小波变换后，可以很明显地识别出车轴数目，为BWIM系统识别车辆轴重及总重提供前提条件。
当车轴数目及对应时刻被一对FAD传感器识别后，可计算出车辆行驶速度和车轴间距，同时还可与静态测量的轴距进行比较。从图16可以得到，标定车A经过L3-FAD1时，前后2个波峰对应的时刻分别为t1=2.115 s和t2=2.730 s，经过L3-FAD2时2个峰值对应的时刻分别为t'1=3.150 s和t'2=3.740 s。在已知2个FAD传感器距离（如图6和图8所示，LFAD=8 m）前提下，车辆行驶速度可计算如下：
（6）
在求出速度V后，根据任何一个FAD信号中2个波峰之间的时间差即可计算出轴距，计算公式如下：
A1，2=V（t'2-t'1）或者A1，2=V（t2-t1）。 （7）通过公式（6）和（7）可得到车辆的轴间距并和相应的静态测量结果比较，其结果均列在表3中。
3.2.2多辆车同时过桥时FAD信号的小波变换
为了进一步验证小波变换应用于BWIM系统中提高车轴识别效果的有效性，下面利用小波变换识别当两辆车同时行驶过桥时所产生的不易直接获得的车辆信息的FAD信号。
标定车A和B分别同时沿车道4和车道3行驶过桥，对应于这2个车道的FAD传感器L3-FAD1，L3-FAD2，L4-FAD1和L4-FAD2采集的动态应变信号如图13所示。由于试验持续时间长，传感器L3-FAD2工作不稳定，产生了白噪声干扰信号（如图17（a）所示）。
如图17所示，图中L3-FAD1，L3-FAD2，L4-FAD1和L4-FAD2的信号都只显示出一个峰值信号和一些小波峰，通过这些信号难以直接识别过桥车辆车轴信息，尤其是信号L3-FAD1和L4-FAD2，这种现象更明显。运用上述方法从常用小波函数里面找出最适小波函数分别对2个车道的FAD信号进行连续小波变换，得到的结果如图18所示。尽管信号L3-FAD2掺杂有较大的白噪音信号，在coif1函数尺度14的小波变换下仍能高效识别出车轴信息。另外L3-FAD1，L4-FAD1和L4-FAD2信号分别在rbio2.2尺度为6，gaus2尺度为4和rbio2.2尺度为7时获得理想结果（如图18所示）。
这些FAD信号在经过连续小波变换后都表现出2个明显的尖峰。对于车道3或车道4，从图18中可明确得到车辆各车轴经过每个传感器的时刻。同样，根据相对应的一对FAD传感器，由公式（6）和（7）可计算出车辆A和B的轴距，结果列于表4。
4结论
1）从数值模拟信号的小波分析结果可以看出，小波变换能够高效率地发现和放大车轴经过传感器时产生的不连续变化斜率，从而准确识别出过桥车辆车轴信息。
2）实桥试验结果分析表明，小波变换能有效解决新型桥梁动态称重（BwIM）系统中部分FAD信号难以直接识别车轴数目、车轴距离及车辆速度的问题。在2组分析例子中，对于所采集的不理想FAD信号，由小波变换所识别的车辆轴距误差在4%以内。
3）在利用小波变换识别车轴信息时，小波变换尺度至关重要，低尺度小波系数显示高频信息，而高尺度小波系数显示低频信息。根据最小shannon熵的方法得到，只有在使shannon熵值最小时才能获得最利于识别车轴信息的小波变换尺度。
篇10
【关键词】船舶撞击；桥梁防撞；能量吸收；斜边角；撞击速度
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
随着水运交通事业的大力发展，新建桥梁数量以及通航船舶数量与日俱增，船舶撞击桥梁造成事故的数量也节节攀升[1]，由此可见，对船舶撞击特性与撞击力展开研究十分必要[2]。因此，本文将以京杭运河江苏段1000吨级标准散货船作为研究船只，通过非线性有限元计算，建立数学模型，探讨研究船只在不同斜边角与船舶碰撞速度下，对桥梁钢套箱式桥梁防撞设施的能量吸收特性与撞击过程，然后根据大量数模实验计算数据拟合了不同斜边角与船舶碰撞速度下对桥梁撞击力估算公式。
1 数学试验布置
1.1 船舶尺度
本文以京杭运河江苏段1000吨级标准散货船作为研究撞击船只，模型船长为66m，船宽为12m，空载为485t，满载为1420t，型深为3.8m，空载吃水为0.5m，满载吃水为2.6m[3-4]。
1.2 桥墩钢套箱式防撞设施尺寸
桥墩钢套箱式防撞设施高为3.0m，防撞板厚为8mm，其斜边角为本文自变量，在本研究中依次设置40°、45°、50°、55°、60°以及65°共四组对比研究序列。
2 数学仿真模型建立
采用ANSYS有限元数值分析软件，建立船体与桥墩钢套箱的三维计算网格（图1）。在模型中，将钢套箱的材料性能定义为钢塑性材料，可用下式表达材料的屈服应力：
式中，σ′0为塑性应变率为ε时的瞬时屈服应力，C和P分别是应变率参数与应变率指数，分别取42.3与6。
在模型中，船舶撞击速度也是本文研究特征变量，在本研究中分别取2m/s、3m/s、4m/s和5m/s、6m/s五个研究序列。根据同类工程参数率定，水体表面的附着系数取0.019。
（a） 船体 （b）桥墩钢套箱
图1 三维计算模型建立
Figure 1 3D calculation model is established
3 研究结果分析
3.1 斜边角对撞击规模影响研究
根据数模计算结果，将不同斜边角下传统碰撞力与船舶撞击速度绘于图2与图3。
图2 斜边角对撞击力的影响
Figure 2 Bevel edge Angle influence on impact force
分析图2与图3可知，随着斜边角增大，船舶对钢套箱的撞击力与撞击能量逐渐减小，从40°至65°，其中撞击力由581.21KN降至189.33KN，撞击能量也由6.26MJ下降至1.74MJ，可见斜边角增大，可以有效拉开撞击面，分散撞击受力点，减小撞击力。
图3 斜边角对撞击能量的影响
Figure 3 Bevel edge the influence on impact energy
3.2 船舶速度对撞击规模影响研究
显然，船舶速度越大，其撞击规模也越大，将60°斜边角的情况下，船舶对桥墩撞击力大小绘于图4。
图4 船舶速度对撞击力的影响
Figure 4. The influence of ship speed on impact force
从图4可见，船舶速度对撞击力大小成指数增长，因此在船舶通过桥墩时，应严格限制其速度，保证安全。
3.3 估算公式拟合
基于之前研究数据，对不同斜边角与撞击速度下对桥梁撞击力估算公式进行拟合。为保证公式的适用性与全面性，拟建立可以反映主要项撞击特征值的计算公式，包括最大撞击力、平均撞击力以及等效撞击力，将公式结构设定如下：
根据数据统计，本文拟合的最大撞击力、平均撞击力以及等效撞击力估算表达式残差平方和依次为0.79、0.86和0.77，误差较小。
4 结论
本文通过数学模型分析，建立了三维有限元计算模型分析不同斜边角与船舶撞击速度下对桥梁撞击力估算，并拟合了经验计算公式，从残差平和可看出，拟合公式误差较小，适合进行快速估算用。本文研究结论可为同类工程提供依据。
【参考文献】
[1]William G W；Shoukry S N；Riad M Y Early age cracking of reinforced concrete bridge decks[J]. 2005（04）.
[2]尹锡军.船桥碰撞及桥墩防撞设施研究[D].大连：大连海事大学，2006.
