一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法

文档序号:10529763阅读:532来源:国知局
一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法
【专利摘要】本发明涉及桥梁施工技术领域,尤其是涉及一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法。该布点方法采用有限元分析系统对该上行式移动模架进行整体建模,通过分析获得各个目标构件在不同工况下的变形和应力数据,从而确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置;对目标构件中的关键构件采用有限元分析系统进行再次分析,以确定出关键构件中的局部细节布点位置,并对其进行测点布置。该布点方法根据有限元分析确定最不利位置进行测点布置,具有良好的实用性;在尽量少的布置测点的基础上获得各结构关键部位的全面信息,可以完全监测上行式移动模架在施工过程中整体结构的受力和沉降变化,兼具安全性和经济性。
【专利说明】
一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法
技术领域
[0001]本发明涉及桥梁施工技术领域,尤其是涉及一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法。
【背景技术】
[0002]移动模架为一种自带模板,其利用承台或墩柱作为支撑,可自行走的桥梁施工特种设备。现有专利文献(ZL201510585742.X)公开了一种上行式移动模架,主要包括主梁、鼻梁、上横梁、挂梁、前支腿、中支腿、中小车、后滑梁等,同时配有相应的液压电气系统。上行式移动模架具有设备工艺简单,施工安全,机械化程度高,施工周期短,施工质量稳定等优点。随着我国交通事业的发展,上行式移动模架法施工必将被广泛的应用于桥梁施工中。
[0003]上行式移动模架在经过现场拼装验收和预压施工操作合格后方可投入现浇箱梁施工作业中。由于上行式移动模架具有机械化程度高,受力形式复杂的特点,在施工过程中若盲目作业,则模架整体结构的内部变化均不可知且不可控。缺乏实时监测数据可能会导致移动模架施工质量难以控制,出现质量隐患,严重会对移动模架结构造成损坏导致移动模架安全性难以保证,出现大型安全事故。
[0004]故而在预压及现浇箱梁施工尤其是混凝土浇筑过程中需要定时进行全面的变形及应力监测,从而保障施工作业的顺利进行。施工监测点位的布置对监测结果起着决定性的作用,如何科学有效的布置监测测点使其能正确且即时获得结构整体和关键部位的全面信息,是保证施工质量和安全的关键所在。同时,如何防止出现监测方法费工费时、采集数据冗长复杂的现象,控制监测成本,使其既具备经济性又保证实用性,对施工监测的布点方法提出了较高的要求。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供用于上行式移动模架施工监测的布点方法,以解决如何科学有效地布置监测测点使其能正确且即时获得结构整体和关键部位的全面信息的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题,本发明提供了一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其包括如下步骤:
[0007]S1、根据上行式移动模架的施工工况,采用有限元分析系统对该上行式移动模架进行整体建模,通过分析获得各个目标构件在不同工况下的变形和应力数据,从而确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置;
[0008]S2、对目标构件中的关键构件采用有限元分析系统进行再次分析,以确定出关键构件中的局部细节布点位置,并对其进行测点布置。
[0009]进一步地,在步骤SI中,该上行式移动模架的施工工况包括:上行式移动模架的浇筑工况和行走过跨工况。
[0010]进一步地,在步骤SI中,所述目标构件包括主梁、鼻梁、上横梁、挂梁、前支腿、中支腿、中小车、后滑梁和吊杆。
[0011]进一步地,在步骤SI中,确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置包括:
[0012]根据各个目标构件在其理论上的最大应力值和变形值,从而选择出目标构件中受力不利的构件进行测点布置。
[0013]进一步地,在步骤S2中,所述关键构件包括主梁、挂梁、前支腿、中支腿和吊杆。
[0014]进一步地,在步骤S2中,确定出关键构件的局部细节布点位置包括:
[0015]通过分析关键构件中的局部应力分布情况和综合变形情况,以确定出相应局部细节布点位置。
[0016]进一步地,所述有限元分析系统采用Ansys有限元结构计算分析软件,测点布置包括变形监测测点和应力监测测点。
[0017]进一步地,所述变形监测测点包括主梁变形测点、挂梁变形测点、支座变形测点和基础变形测点。
[0018]进一步地,所述变形监测测点选择在能够直观反映出各个构件变形特征的位置。
[0019]进一步地,所述应力监测测点包括主梁应力测点、挂梁应力测点、吊杆应力测点和支腿应力测点。
[0020]进一步地,所述应力监测测点选择在各个构件理论计算所得应力最大的位置。
[0021]采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
[0022]本发明提供了一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法,它根据有限元分析确定最不利位置进行测点布置,具有良好的实用性;在尽量少的布置测点的基础上获得各结构关键部位的全面信息,可以完全监测上行式移动模架在施工过程中整体结构的受力和沉降变化,兼具安全性和经济性。此外,按本方法进行测点布置,现场实施中监测方法简便、易于操作,监测效率高,为移动模架的施工作业提供了完善的理论依据和保障措施。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案,下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明实施例的上行式移动模架纵向结构示意图;
[0025]图2为本发明实施例的上行式移动模架横向结构示意图;
[0026]图3为本发明实施例的主梁变形测点示意图;
[0027]图4为本发明另一实施例的主梁变形测点示意图;
[0028]图5为本发明实施例的挂梁变形测点示意图;
[0029]图6为本发明实施例的主梁应力测点示意图;
[0030]图7为本发明另一个实施例的主梁应力测点示意图;
[0031 ]图8为本发明又一个实施例的主梁应力测点示意图;
[0032]图9为发明实施例的挂梁应力测点示意图;
[0033]图10为本发明实施例的吊杆应力测点示意图;
[0034]图11为本发明实施例的中支腿应力测点示意图。
[0035]附图标记:
[0036]1-主梁;2-主梁八分测点;3-鼻梁;
[0037]4-上横梁;5-挂梁;6-模板;
[0038]7-中支腿;8-前支腿;9-中小车;
[0039]10-后滑梁;11-龙门吊;12-后主千斤顶;
[0040]13-自锁液压顶;14-吊杆;15-折叠液压油缸;
[0041]16-横移液压油缸;17-机械螺旋顶;18-支座变形测点;
[0042]19-导梁变形测点;20-挂梁变形测点;21-应变花;
[0043]22-第一应力测点;23-第二应力测点;24-第三应力测点;
[0044]25-第四应力测点;26-吊杆应力测点;27-中支腿应力测点。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0046]在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0047]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0048]下面通过如下实施例对本发明技术方案进行叙述。
[0049]本实施例提供一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法,在描述该方法之前首先结合图1至图2对上行式移动模架的结构进行具体介绍。图1为本发明实施例提供的上行式移动模架纵向结构示意图,图2为本发明实施例提供的上行式移动模架横向结构示意图。
[0050]结合图1至图2所示,本实施例提供的上行式移动模架主要包括主梁1、鼻梁3、上横梁4、挂梁5、前支腿8、中支腿7、中小车9和后滑梁10,同时配有相应的液压电气系统。主梁I装配于中支腿7与成型箱梁之间;鼻梁3装配于主梁I的前行端,用于为沿箱梁纵向移动的主梁I进行导向;后滑梁10装配于主梁I的后端,用于辅助主梁I沿箱梁纵向移动和沿箱梁横向调曲;中支腿7支撑在承台上,在体系受力转换时,可与后主千斤顶12配合使用,由龙门吊11将中支腿7吊运至相应安装位;中支腿7上部设有自锁液压顶13,用于承载混凝土浇筑时主梁I前支点的荷载。中小车9设置于主梁I的底部,用于推送主梁I轴向移动。挂梁5通过挂梁5滑座悬挂在上横梁4上,上横梁4与挂梁5滑座之间设有横移液压油缸16。具体地,挂梁5分成四节(左侧为两节,右侧为两节),挂梁5节间设有折叠液压油缸15。而且,挂梁5通过连接螺栓支撑模板6,模板6通过吊杆14与上横梁4连接,上横梁4通过机械螺旋顶17悬挂在主梁I上。
[0051]以上为本实施例提供的上行式移动模架的主要结构。基于此结构,本实施例还提供一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法,该布点方法在真实性、实用性以及经济性上均具有优势:该方法能够真实精确地反映各级荷载作用下移动模架主梁I和挂梁5的变形值、支座和基础的沉降值等各项参数和移动模架各主要构件的应力水平;能够使测点监测方法科学简单,数据采集精确高效;能够尽量用较少的监测测点确定移动模架整体的受力与变形情况,提升检测效率,达到安全性与经济性的平衡。
[0052]具体地,本实施例提供的用于上行式移动模架施工监测的布点方法包括步骤SI和步骤S2,结合图1-11所示:
[0053]S1、根据上行式移动模架的施工工况,采用有限元分析系统对该上行式移动模架进行整体建模,通过分析获得各个目标构件在不同工况下的变形和应力数据,目标构件作为主要构件,可预先确定或者根据实际需要灵活选择。通过比较各个目标构件的理论数据,从而确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置。
[0054]其中,这种有限元分析系统优选采用Ansys有限元结构计算分析软件。对于Ansys有限元结构计算分析软件而言,该软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。简单介绍,软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的親合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
[0055]S2、对目标构件中的关键构件采用有限元分析系统进行再次分析,以确定出关键构件中的局部细节布点位置,并对其进行测点布置。
[0056]可见,本实施例可以科学有效地布置监测测点使其能正确且即时获得结构整体和关键部位的全面信息。
[0057]为了更清楚地描述,本实施例在步骤SI中,该上行式移动模架的施工工况包括:上行式移动模架的浇筑工况和行走过跨工况。而且,目标构件为整体构件,主要包括主梁1、鼻梁3、上横梁4、挂梁5、前支腿8、中支腿7、中小车9、后滑梁10和吊杆14。当然,上述这些部件只是目标构件的一种实施例,也可以根据实际所需灵活选择。
[0058]进一步地,在步骤SI中,关于确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置包括:根据各个目标构件在其理论上的最大应力值和变形值,从而选择出目标构件中受力不利的构件进行测点布置。
[0059]对应地,在步骤S2中,对其中受力情况或者变形位移需要进行实时监测的关键构件主要包括主梁1、挂梁5、前支腿8、中支腿7和吊杆14。而且,在步骤S2中,确定出关键构件的局部细节布点位置包括:通过分析关键构件中的局部应力分布情况和综合变形情况,以确定出相应局部细节布点位置。
[0060]本实施例在测点布置时,主要考虑变形情况和应力情况,包括变形监测测点和应力监测测点,下面详细介绍这两种形式的布点。
[0061]变形监测测点包括主梁变形测点、挂梁变形测点20、支座变形测点18和基础变形测点(地基部分)。而且,变形监测测点选择在能够直观反映出各个构件变形特征的位置。可以理解的是,变形监测测点选在最能反映变形特征且便于观测的位置,并尽可能分布均匀,能够反映模架在施工过程中的挠度变化规律。
[0062]应力监测测点包括主梁应力测点、挂梁5应力测点、吊杆应力测点26和支腿应力测点。应力监测测点选择在各个构件理论计算所得应力最大的位置。换句话说,应力监测测点应选在构件理论计算所得应力最大处,能够真实反映移动模架结构的受力状态和安全性。
[0063]为了更清楚地叙述测点布置的具体情况,以如下几个实施例进一步地阐述。
[0064]变形监测测点中主梁1、支座和基础沉降采用精密水准仪进行监测,挂梁5变形采用位移计或精密水准仪进行监测。
[0065]如图3、图4所示,在首跨主梁40m段八分点截面即,主梁八分测点2、8m悬挑端端部截面及导梁的跨中截面(导梁变形测点19)均布置变形测点,以形成主梁变形测点。每根主梁I同一截面上、下游上各布置一个测点,共计9 X 2 X 2 = 36个测点。
[0066]如图5所示,纵向选择首跨40m段的四分点截面(或附近)、8m悬挑端的端部截面(或附近)位置处的挂梁5布置挂梁变形测点20,一套模架共计4X3 = 12个测点。
[0067]支座变形测点18选择在支座截面每根主梁I上各布置两个,用于测试支座变形,共计2X2X2 = 8个测点。
[0068]基础沉降变形测点选择在桥墩及中支腿7底部位置处布置,共2个测点,用于测试基础沉降。
[0069]本实施例中应力监测测点中主梁1、挂梁5及支腿应力监测采用外贴式钢弦应变计,吊杆14应力监测采用穿心式压力传感器。
[0070]如图6、图7、图8所示,主梁应力测点选择弯矩或剪力较大的截面作为应力测试的控制截面,分别为首跨40m四分点截面及支座截面,具体为A-A截面、B-B截面、C-C截面、D-D截面,共计3 X 2 X 4+1 X 2 X 6 = 36个测点。还可以在主梁I中部布置应变花21,测试最不利荷载作用下的最大剪应力和主拉应力。
[0071 ]根据有限元分析结果,虽然支座截面附近挂梁5应力较大,但考虑到检验的全面性,选择支座、跨中和悬臂段截面处(或附近)的挂梁5进行应力测试。每根挂梁5的应力测点布置如图9所示,其中第一应力测点22和第四应力测25点布置在挂梁5内侧,第二应力测点23和第三应力测点24布置在挂梁5外侧,共计4 X 3 X 2 = 24个。
[0072]如图10所示,吊杆应力测点26选择与挂梁5应力测点相对应的吊杆14,按设计每个挂梁5断面上、下游分别对称安装3根吊杆14,测点共计4X3X2 = 24个。
[0073]如图11所示,在移动模架的中支腿7布置中支腿应力测点27用于监测预压过程中支座反力的变化,共计4个测点。
[0074]从以上的描述中,可以看出,本发明实施例实现了如下技术效果:
[0075]该上行式移动模架施工监测布点方法可以达到检验移动模架的设计和制作质量的要求;
[0076]该上行式移动模架施工监测布点方法可以测出移动模架在相应荷载作用下的弹性变形,为移动模架预拱度的设置提供依据,且监测方便快捷;
[0077]该上行式移动模架施工监测布点方法可以反映现浇箱梁浇筑过程中整体的稳定情况,为施工作业提供信息反馈,保证施工安全。
[0078]该上行式移动模架施工监测布点方法实现了测点的优化布置,使用较少的测点布置良好完成了移动模架施工过程中的监测任务,取得了安全性与经济性之间的平衡。
[0079]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,包括如下步骤: 51、根据上行式移动模架的施工工况,采用有限元分析系统对该上行式移动模架进行整体建模,通过分析获得该上行式移动模架上各个目标构件在不同工况下的变形和应力数据,从而确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置; 52、对目标构件中的关键构件采用有限元分析系统进行再次分析,以确定出关键构件中的局部细节布点位置,并对其进行测点布置。2.根据权利要求1所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,在步骤SI中,该上行式移动模架的施工工况包括:上行式移动模架的浇筑工况和行走过跨工况。3.根据权利要求1所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,在步骤SI中,所述目标构件包括主梁、鼻梁、上横梁、挂梁、前支腿、中支腿、中小车、后滑梁和吊杆; 在步骤SI中,确定各个目标构件中受力不利的构件,并对其进行测点布置包括:根据各个目标构件在其理论上的最大应力值和变形值,从而选择出目标构件中受力不利的构件进行测点布置。4.根据权利要求1所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,在步骤S2中,所述关键构件包括主梁、挂梁、前支腿、中支腿和吊杆。5.根据权利要求1所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,在步骤S2中,确定出关键构件的局部细节布点位置包括: 通过分析关键构件中的局部应力分布情况和综合变形情况,以确定出相应局部细节布点位置。6.根据权利要求1所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,所述有限元分析系统采用Ansys有限元结构计算分析软件,所述测点布置包括变形监测测点和应力监测测点。7.根据权利要求6所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,所述变形监测测点包括主梁变形测点、挂梁变形测点、支座变形测点和基础变形测点。8.根据权利要求6所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,所述变形监测测点选择在能够直观反映出各个构件变形特征的位置。9.根据权利要求6所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,所述应力监测测点包括主梁应力测点、挂梁应力测点、吊杆应力测点和支腿应力测点。10.根据权利要求6所述的用于上行式移动模架施工监测的布点方法,其特征在于,所述应力监测测点选择在各个构件理论计算所得应力最大的位置。
【文档编号】G01D21/02GK105887693SQ201610305612
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】罗桂军, 肖洪波, 彭云涌, 聂海柱, 谈超
【申请人】中建五局土木工程有限公司
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