路桥建设 建材发展导向2015年4月 箱梁内模上浮力仿真及试验研究 曾征 谭 品 黄进 (1.中铁五局集团第一工程有限公司湖南长沙410100 2.高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083) 摘要:高速铁路箱梁预制过程中,混凝土浇筑过程中内模的上浮问题一直是困扰施工生产的质量通病,由此造成的 箱梁顶板厚度不足,隐患甚大。本文结合某高速铁路单线型32m内模施工实例,根据施工实际情况,就内模上浮受力进行 了仿真分析及试验研究。利用SolidworE ̄2010建立了箱梁内模模型,把模型导入进Workbenchl4.5进行了仿真分析。有限 元仿真得出内模上浮量最大值为10.67mm,而实测值为10.63mm,仿真值与实测值误差为3.2%。结果表明内模上浮量仿真 分析的可行性,为箱梁内模的结构优化提供了参考。 关键词:高铁箱梁;内模;上浮;有限元分析 中图分类号:TU378.2 文献标识码:A 文章编号:1672—1675(2015)07~0210—03 l引言 侧模板、上侧模板共同与顶模板铰接,顶模板由顶升立柱支撑于 预应力混凝土箱梁结构占新建高速铁路桥梁的90%以上, 大梁上,大梁通过梁内支架与底模相连。内模三维模型如图1所 因此箱梁的设计、施工、质量保证体系等对高速铁路的安全运营 示。有特殊的意义 。并且,内模模板的刚度是建设箱梁的关键14]。高 铁箱梁工程建设中,混凝土浇筑过程中内模的上浮问题一直是 困扰施工生产的质量通病,由此而造成的顶板厚度不足,危害甚 大。随着规划中的高速铁路客运专线的陆续开工,箱梁内模上浮 问题一直是个重大难题,国内暂时对这方面的研究较少。本文主 要研究箱梁内模的上浮量,运用三维建模软件和有限元分析软 件进行了仿真分析,并与实测结果进行了对比研究。通过分析、 求解、验证,得到了内模上浮受力分析的方法,对于内模的结构 设计具有重大的指导价值。 2正文 2.1有限元模型的建立 本文研究的某高速铁路单线型32m箱梁内模为钢模板。内 模在混凝土浇注过程中主要承受自身重力G以及来自混凝土的 图1内模三维模型 有限元法的基本思路和基本原则以结构力学中的位移法为 压力F。内模工作过程中,混凝土在重力作用及振捣器振动下逐 步下沉并挤入内模下,而形成一个对内模向上托起的上浮力。当 基础,把复杂的结构或连续体看成有限个单元的组合,各单元彼 这个上浮力大于内模自重时内模将首先上浮,直至顶住项板钢 此在节点处连接而组成整体。~般的有限元解法包括三个主要 筋骨架,如果此时继续浇筑或振捣,内模就会带动钢筋骨架一起 步骤:离散化、单元分析、整体分析。高铁箱梁钢构内模上浮受力 上浮。内模上浮受力分析一直以来都是内模结构设计中的一大 分析属于工程结构范畴,工程结构一般都是立体的弹性体。受力 难点。 作用后,其内部各点都将沿x、Y、z坐标轴方向产生位移,是三维 y,z方向的位移以U、v、w,这些位移为各点 对于液体,根据阿基米德原理,物体受到液体的浮力大小为 空间问题。各点沿x,坐标的函数,即: 它排开的液体的重力: F =G ̄=pgv (1) iu u(x、Y、z) 浮力的本质是由于液体中物体表面所受液体的压力差引起 的;同样物体在混凝土中的浮力也是由于物体表面所受流动的 混凝土的压力差引起的。因此,我们可以根据这一依据进行接下 {v=v(=xL、.V、z)j--- (2)【 :w(x、y、 ) 由弹性力学可知,应变与位移问的几何关系是: 来的受力分析。 箱梁内模板系统结构复杂,本文采用三维设计软件Solid— works2010建立了箱梁内模板的模型。内模主要由顶模、上侧模、 下侧模、内模底座、撑杆组成。内模模板系统采用连杆机构,各部 分的运动通过液压缸的伸缩来实现。展开的内模模板系统总体 上看是开链机构,相当于串联手臂。相互间力学关系表现为,下 ls = 等+ 芳 = OV+ OW 1s =誓 誓+ ・21O・ 路桥建设 建材发展导向2015年4月 浅谈隧道防水工程的施工方法与技巧 刘滂 (身份证号:360102l972091O5818) 摘要:隧道渗水问题是困扰我国隧道工程建设的原因之一,所以在解决防水的问题上,不仅要保证隧道工程的质量 问题,而且要从根本上解决隧道的安全问题,并增加隧道的寿命。为了增强防水施工技术,需要选择科学的施工方案以及 适合的材料。这里对隧道防水以及其施工技术进行了分析。 关键词:工程;隧道防水;施工方法与技巧 中图分类号:U455.4 文献标识码:A 文章编号:1672—1675(2015)07—0212—02 伴随着我国经济不断地发展,人们对时间概念也越来越强烈 时,一名施工人员在前方进行对防水板及土工布的处理,另一名 了,普通道路的驾驶已经无法满足人民的需要,隧道的建设取得 则配合焊接。在进行施工时,必须严格的对速度、压力及温度加 了迅速的发展,本文对隧道防水措施进行了分析。 以控制,一般是将温度控在500 550%,需要对熔浆进行检查,是 否均匀,有无焊渣,并及时清理掉焊嘴旁的杂物以及焊渣。焊接 速度控制在每分钟1.5 2m之间,不易太快。其压力不能超过 1000N,以650 700N最合适。 1防水施工技术要点及流程 1.1在铺设防水板时技术要点 1.1.1土工布及防水板的铺设要点及吊挂工序 铺设,按照先上后下的顺序铺设,并留出适当的余量,还需严格 2严格检测焊缝及检测撕裂 隧道通常在施工时,进行无钉铺设工艺对土工布以及防水板 1.检测试焊样品,从而推算出工程在实际中质量。检测相应的 的进行检查,确保土工布及防水板面积能全部到达围岩。在隧道 焊缝是否断裂,还要对焊缝宽度进行检测。用气压检测,用铁夹 侧墙上,纵向横向与拱部各间距的1.5m处通过电钻打孔,将膨胀 将焊缝两端合并,在焊缝中插入检测探头,如果压力值大幅度下 螺栓固定,然后再将3mm的铁丝在螺栓上固定住并锁紧。人工将 降,应找出相应的漏点,从而进行加工修补。土工布以及防水板进行沿台架展开,紧挨着岩面托起,吊挂在刚 开始固定好的铁丝上。随后进行加工,与下部的土工布以及防水 2施工缝的防水材料及特点 由于我国工程领域技术不断发展,市场上出现了大量的多功 板进行连接,并合成一体,连接处应确保粘结的牢固性,搭接宽 能新型的防水材料,按照施工情况和防水效果对几种防水方式 度掌握在9cm左右。在纵向与环向处多搭接一层防水板,在进行 进行比较。下面对几种方案进行分析,以及对它们的作用和特点 多层防水板焊接时,因焊缝分开,防止三层以上的搭接互相叠 进行介绍: 加。 2.1缓膨型止水条方案 在施工初期,施工缝的中部根据设计图纸设置两道缓膨性止 1.1.2土工布及防水板的连接要点 应使用双缝焊机进行对土工布及防水板的焊接连接,控制搭 水带,在施工段中,每隔两个设置一道环形的分仓止水带,在边 接焊缝的宽度在10cm左右,焊缝的宽度1.5cm最为合适。在焊 墙水平施工缝中全部都要设置分仓止水带。 接前对操作人员以及焊机进行试焊,合格后才能进行正式施工。 材料的性能及特点。 焊接前需进行对焊接处作清洁处理。随后进行调节焊机的温度, 缓膨型止水带有一项很强的性能,遇水就膨胀,膨胀速率比 从而准备焊接。热楔双面焊机属于一种自行焊机,在进行焊接 较缓慢,但膨胀率相对来说比较大,可在原来的基础上达到原来 3】于进江,安康,吕宝华.秦沈客运专线24m双线单箱梁自动化内模技术 并导入workbenehl4.5进行了上浮受力分析,这种思路对类似的 [分析问题提供了借鉴: [J].北京:铁道标准设计,2001,6(3):15~17. 版社,2011,8. 4]李范春.ANSYS Workbench设计建模与虚拟仿真【M].北京:电子工业出 (2)分析内模上浮量最大值时,有限元分析值为10.97ram,试 [验结果为10.63mm,误差为3.2%,验证了仿真分析的可行性; (3)仿真分析和试验结果同时说明了箱梁内模浇筑施工时跨 中截面处上浮量最大,为以后的内模设计改进提供了依据; 了参考,具有一定的工程价值。 收稿日期:2015—3—20 设计工作。 1980一),女,工程师,本科,从事模板台车等机械 (4)本文上浮量的仿真和试验方法对于解决类似的问题提供 作者简介:曾征(谭品(1989一),男,硕士研究生,主要研究领域为机械装备研 参考文献 [1】张义君.浅论我国高速铁路桥梁建设的设计特点与关键技术[J】.中国高 新技术企业,2009,l:186~187. 究。 黄进(1989一),男,硕士研究生,主要研究领域为机械装备研 究。 [21李明辉.混凝土浮力研细J1_山西:山西建筑,201l,37(24):95~96. ・212・