公铁两用桥梁范文

公铁两用桥梁范文（精选8篇）

公铁两用桥梁 第1篇

由于钢桥面板焊接在正交异性的结构梁和纵肋上,且钢桥面体系柔性大、易挠曲,在车辆荷载和温度荷载作用下的变形特点与普通混凝土桥梁差异较大,在同一桥梁的不同部位,变形和受力也具有明显的区别。因此钢桥面铺装层的工艺标准要比普通路面铺装工艺更加严格,尤其是结构设计、施工材料方面的要求近似苛刻,比如要求具有与钢板随从变形性能良好、能够与钢板粘结牢固、低温环境中不开裂、高温环境中能够维持稳定材料性能,同时具有良好的抗渗性、耐久性能,表面一定要抗滑,而且铺装工艺简便易操作、易于后期维护保养等等,文章从钢桥面铺装技术要求、钢梁铺装结构层设计、配合比设计、现场摊铺工艺等方面做了研究和总结,重点对浇注式沥青混凝土GA和高弹性改性沥青混凝土SMA配合比设计及摊铺工艺进行了研究,对关键工序进行了分析和总结,确保了工程实体质量满足设计及验收规范。

1 工程概况

合福铁路铜陵长江大桥位于安徽省铜陵市铜官山河段荻港水道中部,其中跨江主桥1#~6#墩布置为(90+240+630+240+90)m连续钢桁梁斜拉桥,主跨630m,为菱形混凝土主塔,塔高212m。钢桁梁公路钢桥面双向行车区宽2×15.1m=30.2m,引桥钢箱梁公路钢桥面双向行车区宽2×15.0m=30.0m,行车区范围内采用“浇注式沥青GA+高弹改性沥青SMA”,公路钢桥面行车道沥青铺装方案见图1。

2 铜陵桥公路钢桥面铺装技术要求

结合合福铁路铜陵长江大桥桥位处的气候、车辆荷载、桥梁受力特征等居多因素,我们按照以下思路来设计钢桁梁桥面铺装层:铺装层要有较好的抗车辙性能、耐疲劳性能,能够在长时间的行车荷载下保证不开裂;铺装层应该与钢板粘结牢固,能够保护桥面板等钢结构使之不受外力破坏。同时,沥青铺装应该有较好的抗滑性、变形协调能力和良好的防水抗渗能力。

依据以上原则,该桥公路钢梁主桥设计采用下层GA+上层SMA的结构层组合,为了确保浇注式沥青混凝土与上部SMA铺装层粘结牢固,使桥面铺装具有较强的抗剪性能,在浇筑好沥青混凝土后,应撒布预拌碎石。GA具有孔隙率小,在低温条件下能够表现出良好的抗裂性能,对气候变化有一定的惰性,也就是说当气候条件变化时,它能够维持原本的应用性能,而不会轻易遭受恶劣气候条件的破坏,因此能够很好的保护钢桥面板免受盐分、水分的侵蚀;SMA的耐久性非常好,其表面结构粗糙,能够起到路面防滑的作用,同时也能有效降低交通噪音,有利于净化道路交通环境。另外,SMA具有良好的抗车辙抗力和抵抗带钉轮胎磨耗的性能,是路面磨耗层的首选材料之一,GA和SMA的组合铺装方案具有较强的环境和交通适应能力,具有更长久的寿命。

3 高弹改性沥青砼SMA10及浇注式沥青砼GA10配合比设计

3.1 浇注式沥青混合料GA-10配合比设计

在进行配合比设计之前,首先对浇注式沥青混合料GA-10沥青混合料所用原材料:集料、填料和结合料进行调查并取样送检,最终确定集料采用0~3mm、3~5mm和5~10mm三档规格的玄武岩集料,填料采用石灰石研磨矿粉,结合料采用聚合物改性沥青。浇注式沥青混合料相关检测结果详见表1。

通过对所用原材料检测结果分析,进行下一步级配设计,混合料矿物级配合成见表2。

根据合成的级配结果,分别采用油石比为7.6%、7.9%、8.2%进行混合料的施工和易性及热稳定性试验,检测结果见表3。

通过以上对GA10沥青混合料配合比及混合料性能检验,其各项指标均满足设计要求,确定的最终配合比为:最佳油石比7.9%,矿料组成:1号集料(5~10mm)占30%,2号集料(3~5mm)占10%,3号集料(0~3mm)占30%;4号矿粉占30%。

3.2 改性沥青砼SMA-10配合比设计

在进行改性沥青砼SMA-10配合比设计之前,对改性沥青砼SMA-10沥青混合料所用原材料:集料、填料和结合料进行调查并取样送检,最终确定集料采用0~3mm、3~5和5~10mm三档规格的集料,填料采用石灰石矿粉,结合料采用高弹改性沥青。

通过以上结果数据分析,所选用原材料均能满足设计要求,进行下一步的目标配合比设计,目标配合比设计结果见表5。

根据合成级配结果采用3种油石比(6.0%、6.2%、6.4%)成型马歇尔试件进行各种指标检测,经检测6.2%的油石比的试件最符合各项指标要求。确定油石比后再进行了混合料其他性能的验证,均满足技术指标要求,确定的最终配合比为:最佳油石比6.2%,矿料组成:1号集料(5~10mm)占65%,2号集料(3~5mm)占11%,3号集料(0~3mm)占14%;4号矿粉占10%。

4 钢桥面铺装施工

4.1 钢桥面板的除锈及防腐涂装

为确保桥梁结构的耐久性,在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理。桥面板已喷砂之表面清洁度达到GB8923-88标准Sa2.5级的要求,同时其粗糙度应介乎50至100μm之间。

钢桥面板喷砂除锈检验合格后,在4h内实施防腐底涂层,用量100~200g/m2,干膜厚度约为50μm。防腐底漆待其固化后,喷涂甲基丙烯酸树脂,分两层施工,每层湿膜厚度不小于1.2mm,干膜总厚度不小于2mm,总用量2500~3500g/m2,待喷涂的第一层甲基丙烯酸树脂固化后,直接喷涂下一层,间隔时间取决于温度。甲基丙烯酸树脂喷涂结束约1h(23℃),立即喷涂防水粘结剂,可采用刷涂、滚涂或无气喷涂的方法施工防水粘结剂。施工时,应用直尺或其他工具将防水粘结剂与短期接头和搭接区分隔。防水粘结剂的喷涂用量为100~200g/m2。

4.2 浇注式沥青混合料施工

浇注式沥青混合料具有较好的抗低温开裂能力,良好的密水性、耐久性、抗裂性等特点。浇注式沥青混合料施工工艺特殊,是因为浇注式混合料不同于其他混合料,它本身具有拌和温度高(220~225℃),矿粉含量高(20%~30%),沥青含量高(7%~10%))等“三高”特点,其生产、运输、摊铺等施工工艺都完全不同于普通沥青混凝土,生产过程中温度要求高、运输过程需要专业运输设备、摊铺后不需要碾压。混合料拌和温度控制:矿粉未加热(常温),石料加热温度约为300℃左右,混合料拌和后出料温度按220~250℃目标控制。由于混合料中矿粉含量很大,因此混合料的拌和时间比较长,拌和时间为干拌15s,湿拌90s。

浇注式沥青混合料使用专门的运输设备库克(Cooker),当天第一次装料前,启动发动机,开启加热系统,对库克进行提前预热,预热至160℃,待搅拌系统能够转动时,方可装料。在库克初次进料之前,将其温度预热至160℃左右,装入库克中的混合料保持不停的搅拌,同时将库克的温度设置在240℃~250℃之间,确保混合料运至现场的温度为220℃~250℃之间。尽量避免浇注式沥青混合料在高温的库克车中搅拌太长时间,超过250℃时停留时间不能超过2h,220~250℃时停留时间不能超过6h。但在库克中的搅拌时间至少应在40min以上。

GA是自流成型无须碾压的沥青混合料,故此,浇注式沥青混合料的摊铺使用专用浇注式摊铺机。采用1台浇注式沥青混合料摊铺机,1台预拌碎石撒布机,8辆13t浇注式沥青混合料专用升温搅拌运输车(cooker)等设备组建1套完整的施工设备作为钢桥面浇注式沥青砼施工设备。

4.3 改性乳化沥青粘层施工

在铺装下层铺筑完毕之后,设置改性乳化沥青粘层。改性乳化沥青粘层用量为300~500g/m2。改性乳化沥青粘层在铺装面层混合料摊铺前一天施工(必须在面层混合料摊铺8h前完工),要求洒布均匀并基本满布。

4.4 高弹改性沥青SMA铺装施工

改性沥青加工工艺如下:沥青温度175~180℃,加入改性剂后融胀搅拌10min,胶体磨研磨20~30min(沥青升温到180℃后研磨2~3遍即可),改性沥青出料温度180~190℃,上述工艺需经现场试加工确定。

混合料拌和温度控制:石料加热200~240℃,混合料拌和后出料,出料最低温度必须达到170℃,最高不得超过195℃,达不到这一标准的混合料必须弃之再重新拌料。拌和形式分两种,一种是干拌,拌合时间控制在5~10s之间,另一种是湿拌,时间为30~60s。

SMA混合料的运输及摊铺:桥面铺装改性沥青SMA混合料运输应采用载重10t以上的自卸车运输,应根据摊铺进度科学安排运输车量,摊铺时至少保证现场有3辆运料车等待卸料,以防因供料不及时而停工等料,最后影响摊铺质量。在运料时间的控制上,运料车从装料开始到途中运输,最后到摊铺,整个供料流程不得超过1.5h。钢桥面采用两台摊铺机并排着横向同步推进,摊铺机应该在正式摊铺前1h到达现场,在摊铺起点处就位后预热摊铺机熨平板。摊铺机采用挂线控制厚度,确保铺装平整度与铺筑厚度。

SMA混合料的压实:改性沥青SMA混合料碾压必须紧跟摊铺机碾压,初碾、复碾工作长度约30m,不允许超过50m。①初碾采用自重大于10t压路机进行静压。初碾压路机每次前进时,均应前行到接近摊铺机尾部位置。每次前进后均应在原轮迹上(重复)倒退,第二次前进应重复约2/3轮宽,往返一次为碾压一遍,需碾压1~2遍。铺装表面层施工时,初碾压路机行驶速度控制在3km/h范围内。初碾必须在铺装温度150℃以上完成。②复碾采用水平振荡压路机,振荡碾压3~4遍,复碾完成时铺装温度应大于130℃。③收迹碾压采用钢轮压路机无振动碾压收迹1~2遍即可,收迹碾压终了温度应大于120℃。

SMA沥青混凝土养护:采用自然养护方式,行车道铺装表面层压实5d后可正式开放交通,遇到阴雨天气时养护时间应适当延长。

5 结论

钢桥面铺装技术是我国大跨径钢桥建设的重要关键技术,随着我国经济的发展,特大型钢桥将会越来越多,对桥面铺装的质量要求也会越来越高,高弹改性沥青砼SMA10+浇注式沥青砼GA10铺装结构的铜陵长江大桥主桥公路钢桥面上的应用,为研究适合我国国情大跨径钢桥面铺装结构提供了借鉴和经验。

铜陵桥公路桥的铺装和混合料质量检测表明,混合料的矿料级配和施工工程中的温度控制是保证施工质量的关键,精心组织、精心施工时关键,施工中对各项指标进行检验,检验结果:

①防水层与浇注式铺装层的粘接强均大于1.0MPa。

②浇注式GA10沥青混合料贯入度60℃(mm)满足设计要求1~4mm;贯入度增量60℃检测均小于0.4mm。

③浇注式GA沥青混合料现场温度满足设计要求220~250℃,流埃尔小于50s。

④对施工完成的高弹性改性沥青混凝土SMA10钻芯取样,压实度>98%;对面层进行渗水试验,试验检测结果平均值为43.3ml/min,检测结果满足设计要求;对构造深度检测,平均值为1.14mm,检测满足设计要求。

通过各方的努力,桥面的铺装质量达到了满意的结果:桥面密实、平整、不渗水,在保证下面层GA浇注式铺装层的粘接强度以及上面层SMA铺装层抗滑性能的同时,满足了钢桥面铺装变形追从性高、质量轻、不透水的要求,达到了预期的效果。

摘要：为了深入研究高弹改性沥青砼SMA10+浇注式沥青砼GA10铺装结构在大跨度公铁两用桥梁主桥公路钢桥面上的应用,文章结合合福高铁铜陵长江大桥公路钢桥面铺装实例,研究探讨了铜陵长江大桥公路钢桥面下层GA+上层SMA的结构层组合施工技术的应用,对大跨度公铁两用桥梁公路铺装施工技术提供了借鉴和参考。

关键词：大跨度,钢桥面铺装,配合比,SMA10,GA10,施工技术

参考文献

[1]束冬林,操太林,陈金结.GA+SMA组合式沥青铺装在马鞍山长江大桥上的应用研究[J].工程与建设,2014(1):66-68.

[2]郭家琴.浇注式沥青砼混凝土在钢桥面铺装中的运用[J].科技创新导报,2009(6):80.

[3]浦东建设工程技术研究所.钢桥面铺装技术对比[J].中国公路,2011(20).

[4]重庆交通科研设计院.公路钢箱梁桥面铺装设计与施工指南,交公编字[2006]274号.

公铁两用桥梁 第2篇

3#墩水路浮运方案

编制：长航凤凰股份有限公司 复核： 审核： 批准：

长航凤凰股份有限公司

2012年12月

荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

目 录

一、钢围堰水路浮运方案说明…………………………………………（二、拖轮配置及编队形式………………………………………………（三、浮运时间和起讫点…………………………………………………（四、通过关键航段注意事项及相关安全操作措施……………………（五、运输安全保障措施…………………………………………………（六、根据拖带方案特制定针对存在风险所采取的应急应变措施……（七、业主方应配合的相关事项…………………………………………（2）3）3）3）4）6）9）荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

1、钢围堰浮运方案说明

荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥主桥3#墩钢围堰浮运工程项目，将经过长江水路约35公里的下水运输，需综合考虑沿途水位的变化、航道变迁，雾季等诸多影响船舶航行安全的因素；运输工具的安全可靠性，以及长江通讯保障能力，航道、海事主管部门组织协调能力和特别情况处理的应变能力，这些均构成浮运工程项目对运输安全保证的影响和严格的要求。此次我司在人力，物力、财力、技术、经验等综合实力方面，以及在全程运输组织工作上进行了充分准备，我们经过精心策划和全面组织，将以科学的管理，专业的良好船舶，由专家组成的项目工作组，最优秀船舶的驾驶队伍，享誉长江的浮运业绩，特别是全面、细致、可靠的方案积极参加荆岳铁路公安长江公铁两特大桥主桥3#墩钢围堰的浮运工作。我们的运输方案将以组织工作为核心，从拖轮、人员的配备，航行操作措施，运输安全保障措施，根据钢围堰的拖带方案，特制定针对存在风险所采取的应急应变措施等方面，对钢围堰水路浮运全过程进行精心的设计和认真的准备。钢围堰水路浮运方案，我们是依据中铁大桥局设计分公司制作的《3#墩钢围堰浮运施工工艺》，交通部颁发的安全管理文件，《长江中游分道航行规则》，并且针对性的引入了部分相关的企业安全规章制度、文件和企业标准，如《长航凤凰股份有限公司安全监督管理暂行办法》、《长航凤凰股份有限公司突发事件总体应急预案》和《长航凤凰股份有限公司特种运输航行安全保障预案》、《四会六制》、《长江中下游船队抗风等级规定》、《船舶防碰、防浅、荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

防雾、防风规定》等，对钢围堰水路浮运各个环节，特别是船舶防碰、防风、防搁浅、以及突发事件等方面的安全保障进行了周密详尽的布置。

对于大桥建设工程来说，安全是生命、是效益，没有安全就谈不上效益，这就是我们运输方案的立足点和出发点。以此为起点，我们的全部工作将以精耕细作的方式进行，在荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥主桥3#墩钢围堰浮运工程项目中，更好地为大桥局工程建设做出应有的贡献。

2、拖轮配置及编队形式：

根据目前长江中游水位情况，从流压影响、围堰自身的阻力和船队操纵能力等综合因素计算，配备三艘2640马力（或两艘2640马力和一艘1200马力）拖轮编队航行。船队总尺度为：长115米，宽60米，编组形式为（见上图）。

3、浮运时间和起讫点：

3.1、自长航汉沙船厂水域起拖，至公安长江公铁两用特大桥新桥址3#墩，航程约35公里。

3.2、浮运时间初步定在2013年元月下旬。荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

4、通过关键航段的注意事项及相关安全操作措施

沙市船厂至公安长江公铁两用特大桥新桥址距离全长约35公里，安全航速9KM/H,船队航行时间约四小时，拖轮在起点编队约需四小时，抵新址掉头到定位约三小时。

围堰下水前，拖轮提前两小时到位等候，待围堰下水并稳定后拖轮即开始编队，编队时，厂方需提供一艘小船协助带缆。整个编队时间大约需要四小时。队编好后，原地宿夜。次日7：00 时启航，于11：00时抵新桥址。

此次浮运正值长江中游枯水期，本次浮运航段内重点浅险航段有两处：一是沙市钢管厂下的瓦口子航段，二是马家咀航段。在围堰拖带前，拖轮将对整个浮运航段进行全程测深，并对上述两段重点航段进行往返测深，记录有关数据，做到心中有数。

航行中，过浅区时，提前减速，摆好船位，沿深水航行，浅槽内应提早并小角度转向，避免船位偏出深水航路。在通过浅窄航段前，及时与来船取得联系，及早统一会让意图，并通过海巡艇现场维护，避免在槽内会船。

5、运输安全保障措施

5.1、成立以大件事业部总船长殷涛为总指挥的现场拖带领导小组，成员由三名指导船长、三名拖轮船长、三名轮机长组成。

5.2．钢围堰实施拖带前，由拖带领导小组召开拖带会议，针对航道，水位、拖带计划布置有关航行操作工作，安全措施，以及紧急情况下的应急预案。5.3．拖带前检查钢围堰吃水，系缆等技术状况，对拖轮主机、机电设备和应急设备进行检查保养，使之处于适航状态

5.4．拖轮组队需用直径28毫米钢丝绳，拖缆直径大于30毫米，现场指挥检查确认，强度满足拖带要求后，方可实施拖带计划。

5.5．航行值班人员负责在钢围堰顶部指挥航行操作，并设定专用电话频道，保 荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

证与拖轮驾驶室通讯畅通。执行过程中，指派一名指导船长监航和一名当班驾驶员协助瞭望。

5.6．开航前掌握整个浮运过程的气象情况，当视距达不到要求，风力超过4级或遇雾时，暂缓起拖。

5.7．厂方确保钢围堰缆桩，顶推装置强度满足安全拖带要求。在围堰尾部中间顶推位置，加焊一块长12米、高1米(其中水线下0.2米,水线上0.8米)，水平高0.5米厚钢板的顶推架。施焊在尾部水线上1米的部位，两端各装两个缆桩。围堰两舷中部水线上1米处加装拖轮帮靠的水平护舷材，长10米，高1米(其中水线下0.2米,水线上0.8米)，水平宽0.5米。

为便于拖轮带缆绳及满足拖带强度的需要，要在围堰两侧设置系缆吊耳三组，每只上部基座距水线上1.5米。考虑到在拖带过程中，拖船和围堰运动的复杂性，从安全角度出发，假定瞬间的围堰总阻力由单个吊耳承受（冲击力）。每个受力点处水平拖带力（水平运动方向）按60吨计算，取拖带绳索和水平运动方向夹角为15度，则每个受力点处垂向分力为30吨。要求围堰每侧三个吊耳按首尾35吨、中间60吨的拉力布置。

以上附加设施在围堰建造过程中期，我公司派员到现场考察,最后商定。围堰艏部可考虑配备一口5吨以上的锚及相应钢丝，以备船队应急抛锚使用。

厂方现场准备好系、解缆人员。

5.8．由于浮运船队是特种船队，航行的自由液面相对很窄，航行环境对船队有相当的影响，建议由项目部向海事局申报浮运方案，并要求海事部门在浮运过程中进行航行维护。

6、根据拖带方案特制定针对存在风险所采取的应急应变措施：

6.1、根据《长航凤凰股份有限公司安全监督管理暂行办法》、《长航凤凰股份有限公司突发事件总体应急预案》和《长航凤凰股份有限公司特种运输航行安全保 荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

障预案》等文件制定钢围堰应急应变措施。

6.2、接受拖航任务的三艘拖轮，明确其中的一艘拖轮为指挥船，长航凤凰大件事业部总船长殷涛为总指挥。

6.3、明确指挥船与被指挥船的通信联络频道，确保指挥畅通。

6.4、启航前掌握整个运行过程中的天气情况，当视距不足2KM，达不到航行要求时，或者风力超过4级或遇雷雨天气时暂缓航行，船队在原状态下停靠。6.5、途中如遇风或视线不能满足航行要求等影响航行的外界因素，可在锚地选择公司所属自航船为锚泊船用，或使用两艘拖轮到就近锚地作锚泊船。6.6、参与拖带钢围堰任务船舶需要备有流量为60T/H和10T/H的潜水泵各1台（4艘拖轮共有每小时排水量280吨），以备钢围堰在运行途中出现渗漏应急使用。

6.7、如途中有拖轮出现主机不能出力现象，应及时采取调头措施，6.8主机故障的应急应变措施

1）当主机故障不能执行驾驶台命令时，机舱应立即向驾驶台报告。如需立即停车，应征得驾驶台同意。

2）船长立即接替操作，发出主机故障报警，同时向交管中心报告故障状况，请求应急支持。

3）利用淌航余速向有利于安全的水域用舵，尽量避开主航道抛锚，注意控制好船位防止搁浅和碰撞事故的发生。

4）船长应根据当时情况迅速作出是否采用抛锚制动、抛锚掉头、拖轮协助等决定，以免延误最佳时机。

5）按章显示失控信号，鸣放声号，向过往船舶通报本船动态，请求他船紧急避让。

5）组织人员尽快查明主机故障原因，抢修主机，排除故障。

6）故障排除后向当地指挥中心报告，确认适航并经指挥中心同意后方能续航。6.10、失电的应急应变措施

1）船长立即接替操纵，沉着果断、临危不乱，切勿惊慌失措，尽快弄清车、舵 荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

运行情况，根据车舵可否正常运行果断采取相应措施。

2）按章显示失控信号，鸣放声号，向过往船舶通报本船动态，请求紧急避让；将本船情况及时报告当地指挥中心请求应急支持。

3）如果周围环境、水深、航道条件允许，最大限度利用淌航余速，尽量避开主航道抛锚。

4）情况紧急有碰撞、搁浅等危险时，应立即采取拖锚制动措施，最好拖双锚，出链长度控制在2.5-3.0倍水深，刹住锚链，减少船舶速度，控制好船位后，视当时情况决定后续实施措施。

5）立即组织人员查明断电原因，失电部位，查明原因后及时抢修。6）故障排除确认其设备正常后向当地指挥中心报告，经同意方能续航。6.11、舵机失灵的应急应变措施

1）船长立即接替操作，立即减速或停车，及时启用应急舵控制船舶。2）应急舵失灵，应立即停车或倒车，控制船速，根据当时船舶运动趋势，正确判断，过啊段采取相应措施。

3）章显示失控信号，鸣放声号，航行中通报本船动态，状态，请求紧急避让；将本船情况及时报告当地指挥中心请求应急支持。

4）周围环境、水深、航道条件、正确决定是否采用拖锚制动、拖锚仰制偏转，利用余速尽量避开主航道抛锚。

5）舵机失灵时，如有一定的舵角并整在向有利于安全的方向偏转，在可能情况下待转至安全水域抛锚。如有一定的舵角并正在向不利于安全的方向偏转，立即采取停车或倒车、抛锚制动等措施，仰制船

势，控制船位。6）立即组织人员检查舵机失灵原因，及时抢修，排除故障。

7）舵机故障排除后确认其能正常使用，向当地指挥中心报告，经同意后方能续航。

6.12、能见度不良情况下的应急应变措施）船舶遇能见度不良时，保持高度警惕，及时收听气象预报，了解所经航区及前方航区的水位气况，使用VHF及VTS及来往船舶保持联系，随时通报船位，荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

按章鸣放声号。

2）利用一切有效手段正规了望，用视觉、听觉、望远镜、雷达、VHF、船舶制动识别系统（AIS）获取周围船舶信息，将了望情况随时与雷达图像进行对照，及时排除是否存在碰撞危险。

3）了解各种助航仪器和设备的局限性及使用特点，正确使用各种设备和仪器。4）一定要根据当时能见度不良的程度、通航密度、航道障碍物、港口管理设施的能力、本船助航仪器使用的局限性等因素，采用安全航速航行。

5）掌握船舶操纵特性，清楚船舶运动规律，及早采取避让行动，避免形成紧迫局面。

6）航行中应参考各航标间距和航向、根据当时的航速，推算到达下一标志的时间，利用视距内的天然物标核对船位、航道是否正确。

7）如继续航行无把握或者指挥中心禁止续航时，及早申请锚地抛锚。6.13、碰撞情况下的应急应变措施

1）在碰撞不可避免时，应操纵船舶尽可能避开船体重要部位，改变碰撞角度，降低运动速度，减少碰撞时的冲量。

2）立即报告就近指挥中心和搜救中心，并发出应急警报和求救信号，准备救生设备，请求海事部门和他船援助，按规定显示号灯、号型。

3）碰撞后如本船船艏已插入他船腹部或他船插入本船腹部，切忌盲目倒车，应慢车顶住破洞，以防大量进水。

4）如被撞船有沉没危险，在不严重危及自身安全的情况下，应尽力施救该船乘员和贵重物品。

5）应操纵船舶使破损处处于下风侧，减轻波浪的冲击和进水量，也有利于实施堵漏作业。检查破损位置，根据进水情况，组织人员堵漏排水。

6）当碰撞发生航区附近时有浅滩、被装船有沉没危险时，在不严重危及自身安全的情况下，应操纵本船顶其抢滩或顶到浅滩附近由被撞船自力抢滩。7）将发生碰撞及进水过程详细记入航行日志，相关情况书面报告上级主管机关和海事部门。荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

6.14、搁浅情况下的应急应变措施：

1）立即停车，切记盲目用车用舵以免扩大损失。

2）在船舶周围测深，弄清周围水深和底质，弄清搁浅部位。

3）按规定显示搁浅信号，联系周围船舶注意主动避让。并指挥中心和上级主管部门报告。

4）对各舱室量潮，检查有无渗漏，如有破洞或渗漏应立即排水堵漏，并派专人连续测深和量潮。

5）注意水位、潮汐、风向、风力的变化及其对本船的影响，以确定是否抛锚或采取其他措施。

6）及早制定脱浅方案，布置脱浅措施。

6.15、船舶应配备堵漏的应急木楔、棉絮、砂石等料以防突发海事发生的漏水等。

7、业主方应配合的相关事项

7.1、海事、航道、公安等管理部门的拖带许可审批，航行中的海事维护； 7.2、围堰在施工期间通报我司工程进度，提供相对准确的浮态自重、吃水，以便我司制定出辅拖设施的具体参数和准确安装位置；

7.3、围堰下水前，应在江面或岸上有地位钢缆临时固定围堰，保证围堰下水后处于自由漂浮状；

7.4、浮运全过程业主单位必须有足够人员值班，并确保围堰浮态正常。荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作 荆岳铁路公安长江公铁两用特大桥3#墩水路浮运方案 长航凤凰股份有限公司制作

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150吨公铁两用牵引车设计 第3篇

关键词：牵引车,导向,车钩,液压

1 引言

该车用于牵引1435mm轨距的动车、客车和地铁车辆,在3吨叉车底盘基础上设计,利用底盘车辆的液压控制系统,实现车钩500-1800mm可调高度的要求,利用底盘长度较小的条件,实现牵引一辆车辆通过走台的要求,整车占用空间小,调车转厂检修方便灵活。

2 总体使用条件和技术参数

2.1 使用条件

环境温度-20℃~+45℃

平均相对湿度≤90%

轨距1435mm

最小曲线半径50m

最大坡度4‰

2.2 主要技术参数(见表1)

3 主要设计部类及各系统结构

3.1 主要设计部类

叉车底盘:发动机、升降机构系统、传动系统、冷却系统、转向系统、制动系统、操纵系统、液压系统、燃油系统、电气系统。导向系统:导向油缸、导向框架、轮轴组成等。车钩装置组成:15号钩、半自动车钩、半永久车钩、牵引杆、旋转装置、车钩安装座组成。液压系统:液压油管、接头、液压锁等。

3.2 各系统结构

3.2.1 叉车底盘技术要求

整车设计结构先进,性能优越,并且质量可靠,符合人机工程学,同时驾驶操作舒适、灵活。(1)发动机:为整车提供动力,其额定功率满足45/2500 k W/rpm的要求。(2)升降机构系统:安装在驱动桥上,通过工作油箱供给起升油缸及倾斜油缸的液压油达到起升与倾斜的目的。主要由门架、链条、滑轮、起升油缸和倾斜油缸等组成。(3)传动系统:将原动机产生的运动与扭矩加以一定的变化后传动给驱动车轮,使之产生必要的牵引力。此车采用液力机械式传动系统,主要由液力变矩器。变速器、驱动桥等组成。(4)冷却系统:主要是降低叉车发动机的热量,主要由散热器、风扇、水泵、进水管、出水管、节温器、回水管、水温传感器和水温表等组成。(5)转向系统:是控制叉车的行驶方向或保持叉车直线行驶,其主要由方向盘、全液压转向器、高压油管、转向油缸组成。操作要轻便,加在方向盘上的力要小,转向动作要灵敏;拆装、调正、维修要方便。(6)制动系统:是叉车安全行驶和顺利进行作业必不可少的系统。其应有两套制动装置,一套为行车制动装置,它是由驾驶员通过操纵脚踏板来实现,可以使叉车在行驶中减速直至停止。另一套为停车制动装置,是用于坡道驻车,保证驾驶员离开叉车时也能可靠的停车。(7)操纵系统:主要包括行车制动操纵、手制动操纵、离合器操纵、油门操纵、换挡操纵、熄火操纵、起动器操纵、分配器操纵。其中分配器操纵为四片阀,一个升降操纵、一个倾斜操纵、一个前导向操纵和一个后导向操纵。(8)液压系统:主要由油泵、多路阀、高、低压油管和接头组成,保证了转向系统、制动系统和导向装置的正常工作。(9)燃油系统:只要由燃油表、燃油箱、燃油滤清器组成。(10)电气系统:主要由灯、仪表、开关、蓄电池、起动机、传感器、线束等组成,它们由起动回路,供、充电回路,照明回路构成一个完整的系统。

3.2.2 导向系统

主要由油缸、轮轴、导向轮、弹簧和安装座组成。其中导向轮有足够的强度保证车辆在各种工况正常运行,应有较好的减震、缓冲性能,以减少不良线路对车辆铁路行使带来的不良影响。

3.2.3 车钩装置

该车安装4种车钩,分别为15型车钩、半永久牵引杆(与半永久车钩连挂)、欧洲沙库型车钩(与半自动车钩连挂)、挂板式连接器。这4种车钩安装于同一转台上,分布于转台的四个方向,转动转台可将4个车钩中的任一个置于前方供连挂(接)使用。

旋转台装置能长期承受公铁车牵引载荷;转动部设有防尘结构,以保持持久转动灵活性和传递载荷的可靠性;旋转台设锁定装置,以备不用时锁定。

3.2.4 导向液压系统

该车导向液压系统是控制牵引车前后导向升降的液压装置,其主要由齿轮泵、单向阀、多路阀(溢流阀、换向阀)、液控单向阀、油缸、油箱及管路组成。其原理如图1所示。

4 整车结构及粘着力计算

4.1 整车结构

该车主要由叉车底盘、液压系统、导向系统和车钩装置组成,其结构如图2所示。

4.2 粘着力计算

(1)粘着力计算公式Fμ=μ·Pu(k N),式中Fμ—粘着力,k N;μ—粘着系数;Pu—粘着重量,k N。其中:μ与V应为函数关系,但因缺乏资料,只能用估算值来确定,取其平均值0.6来确定速度V=0时的最大粘着力,随着速度增加,粘着力应递减。

Pu=6.4-6.4×30%(t)=4.48(t)=43.9(k N)

Fμ=μ·Pu=43.9×0.6=26.34(k N)

(2)阻力计算。a)起动阻力Fq:Fq=[(G1+G)·I+G1·ωq′+G·ωq″]·0.00981(k N)。式中:ωq′—铁公车单位起动阻力,一般取5N/k N(参照机车);ωq″—货车单位起动阻力,ωq″=3.5 N/k N;I—计算坡度,0‰;G1—铁公车整备重量,G1=6.4t;G—牵引货车重量,150t。代入公式计算得:Fq=5.56KN。b)运行阻力Fc。Fc=[G1·(I+ωq′)+G·(I+ωq″)]·0.00981(k N)。式中:ωq′—铁公车运行基本阻力。选ωq′=2.37+0.0101V+0.000306V2(N/k N)。ωq″—货车运行基本阻力。选ωq″=0.92+0.0048V+0.000125V2(N/k N)、

运行阻力计算结果见表2。

结果:该牵引车在平直道干燥轨道启动牵引力26.34KN,最大启动阻力5.56KN.

5 结论

该车是公司根据市场需求和客户要求在叉车底盘上设计的牵引车,牵引力满足牵引150顿载荷的要求,车辆安全可靠,整车性能稳定,该车成功设计为今后新产品的开发设计奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]严隽耄,傅茂海.车辆工程.中国铁道出版社,200(08).

[2]鲍维千.机车总体及转向架.中国铁道出版社,2010(08).

公铁两用连续钢桁梁桥荷载试验研究 第4篇

关键词：桥梁工程,钢桁梁,荷载试验,评价标准

1 工程概况

滨州黄河大桥是小滨线上的一座公铁两用桥梁, 铁路等级为地方铁路Ⅰ级, 平纵断面按国铁Ⅰ级设计, 设计活载为单线中—活载;公路等级为一级双向4车道, 车辆荷载采用汽车—超20, 挂—120。

主桥公路、铁路上下层布置, 公路在上层, 铁路在下层;主桥采用 (120+3×180+120) m 5孔平弦连续钢桁梁, 全长781.5 m, 采用有竖杆的平行弦三角桁结构, 桁高18 m, 桁宽11 m, 节间长10 m。拼装式结构形式, 铁路桥面系采用纵横梁体系明桥面。主桥公路面宽19.5 m, 双向4车道, 桥面系由纵梁、横梁及托架组成, 其上设置钢筋混凝土桥面板。主桥3号墩设铰轴固定支座, 其余为滑板活动支座, 结构总体布置见图1[1]。

2 主要评价指标

桥梁荷载试验对结构的评价依据及标准主要有桥梁设计规范与荷载试验规范, 对于铁路桥梁而言, 主要依据《铁路桥梁检定规范》 (以下简称“桥检规”) [2], 相对而言规定较为具体, 但也存在一些局限性和不完善性, 譬如适用范围对列车行车速度及桥梁跨度有一定的规定, 由于近些年大跨铁路桥梁建设的增多, 规范并不能完全适用;其次桥检规与设计规范规定并不完全一致, 如挠跨比等。具体的评价指标主要见表1。

3 试验主要内容

桥梁的荷载试验主要包括桥梁结构理论计算分析、静载试验、动载试验以及结构模态试验。

3.1 理论计算分析

理论计算分析包括静力计算、动力分析等。静力计算时采用Midas Civil建立全桥的平面和空间计算分析模型, 对主要控制杆件进行了计算分析。桥梁动力分析模型为空间有限元模型, 其杆件采用空间梁单元模拟, 公路桥面板采用板单元, 与主桁节点采用弹性连接, 桥墩在计算模型中将其简化为边界条件, 二期恒载作为均布质量分配到主桁梁单元中。

3.2 静载试验

静载试验分为整体加载和公路桥面局部加载2种。整体加载分中跨、边跨和次边跨加载3种工况, 整体加载为公、铁路双层加载, 对控制杆件应力和跨中挠度进行测试。公路面局部加载在中跨公路面第9节间进行, 加载工况为4辆载重汽车车道加载, 分别测试桥面板、纵梁及横梁应力。

3.3 动载试验

动载试验分为铁路加载和公路加载2种, 铁路动载试验使用空重混编的列车按照不同车速行驶, 公路动载采用坑洼模拟试验, 对此分别测试控制杆件应力、跨中挠度、跨中及墩顶振幅、加速度等。

根据试验要求, 铁路加载需使用单机挂重车及空车混编形式进行动载试验, 实际最高试验速度按试验状态、线路条件和机车牵引力综合确定;公路坑洼模拟试验使用1辆重车进行动载试验。

3.4 模态试验

模态试验采用脉动法进行。在环境激励下, 对主桥结构进行模态试验, 测定桥梁整体结构的竖向、横向和扭转自振频率和基本振型。

为了准确地确定主桥结构自振频率, 试验时对桥梁封闭, 进行无载脉动试验 (桥上无车) 。

4 试验结果分析与比较[3,4,5,6]

4.1 静载试验结果

4.1.1 杆件应力

静载试验时布置8个加载轮位, 其中轮位5为公路面横向偏载工况, 其余均为对称加载工况。具体测试应力见表2。

主桁上弦杆A31A32测点的次应力系数最大为1.19。公路局部加载时纵梁最大应力为25.8 MPa, 混凝土桥面板的最大应力为0.9 MPa。

根据测试结果数据, 各轮位主桁测点的静应力实测值与理论值较为接近, 大部分测点结构校验系数小于1;《桥检规》第10.0.8条对各类桥梁结构的校验系数做了规定, 但本桥为双层公铁路桥梁, 而规范仅仅是对同类型的上承式桁梁或下承式桁桥梁有规定, 因此结构各杆件应力校验系数可能略有区别, 尤其是上下弦的校验系数, 通过对实测数据进行比较, 主桁杆件校验系数基本在上、下承桁梁结构参考限值范围之间, 结构具有一定的安全储备。

4.1.2 结构变形及支座位移

结构竖向变形主要对跨中测点最大变形工况进行测试, 主要测试结果见表3。

测试跨最大挠跨比分别为1/1 973、1/1 361和1/1 286, 均小于《桥检规》通常值1/1 250以及《铁路桥涵设计基本规范》要求的边跨不应超过L/900, 中跨不应超过L/750的规定, 说明桥梁具有较好的竖向刚度。[3]

静载试验时0号、1号及2号支座最大位移分别为-8.91 mm、-10.52 mm和-20.36 mm。由于钢结构桥梁对温度的敏感性较强, 试验时尽量避开温度的影响以及缩短测量间隔时间以确保位移测试的准确性。

4.2 动载试验结果

4.2.1 跨中及梁端横向振动

钢桁梁在试验列车作用下跨中下弦节点最大横向振幅为1.71 mm, 上弦节点最大横向振幅为0.69 mm, 均小于相应跨跨中下弦的振幅, 横向振幅均小于《桥检规》的通常值7.40 mm, 也远小于《桥检规》对应安全限值10.60 mm, 表明所测梁跨结构横向刚度满足规范要求。

同一跨跨中下弦横向振幅明显大于相同速度时上弦横向振幅, 分析认为这是由于上弦受到公路桥面板的约束所致。但梁端上弦A0处横向振幅较大, 尤其是列车进入时, 分析可能与主桥和引桥之间的线路不平顺有关。

4.2.2 桥墩墩顶横向振动

实测0号墩、1号墩和2号墩顶在试验列车作用下的最大横向振幅为0.11 mm, 小于《桥检规》通常值, 表明其横向刚度满足规范要求。

4.2.3 桥梁竖向振动

对于桥梁的竖向振幅《桥检规》并未作出规定, 实测试验列车作用下钢桁梁跨中竖向最大振幅为2.18 mm。

4.2.4 梁体横向及竖向加速度

边跨及中跨跨中实测横向振动加速度最大值分别为1.13 m/s2, 振动加速度值随试验列车速度的提高有增大的趋势。对于横向振动加速度的规定, 按照《桥检规》能够适用的规定仅有一处 (10.0.5节第2条) :“当列车通过时, 桥跨结构在荷载平面的横向振动加速度不应超过1.4 m/s2”。实测最大横向振动加速度均小于该规定值。

梁体跨中实测竖向振动加速度最大值分别为1.82 m/s2, 振动加速度值随试验列车速度的提高而有增大的趋势。而对于竖向振动加速度《铁桥检规》则没有规定, 参考《新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定》的规定:“道碴桥面强振频率不大于20 Hz的竖向振动加速度a≤0.35g”。按照欧洲规范规定:“对于明桥面桥梁竖向振动加速度不得大于500 cm/s2”, 测点竖向加速度最大值小于上述参考值。

4.2.5 冲击系数

冲击系数分别根据动挠度和动应力测试结果得出。边跨、次边跨及中跨跨中竖向挠度冲击系数最大分别为1.25、1.07和1.14, 按照《桥检规》以及《铁路桥涵设计基本规范》可知分别为1.18、1.13、1.13, 除次边跨小于《桥检规》冲击系数参考值1.13外, 其余两测试跨均大于《桥检规》冲击系数参考值1.18、1.13, 分析可能是由于该跨线路不平顺、轨道伸缩器处设置较差所致。

根据主桁杆件动应力得出的最大冲击系数为1.14, 略大于《桥检规》参考值1.13;铁路纵、横梁的最大冲击系数分别为1.09、1.14, 小于《桥检规》参考值1.56、1.47;公路纵梁及桥面板的冲击系数最大值分别为1.43、1.44, 按照原设计《公路桥涵设计通用规范》中为1.32, 新《公路桥涵设计通用规范》中对于局部构件冲击系数应为1.3, 均比设计值大, 实测时是对路面进行坑洼模拟所以比正常路面冲击要大, 因此对于公路桥面应尽量避免破损及坑洼不平, 以免造成较大冲击。

4.3 模态试验结果

采用计入桥面板刚度的有限元模型进行自振特性分析得出了桥梁的自振频率及振型, 表4为结构前5阶频率计算及实测值, 图2为横向及竖向1阶振型图。

Hz

主桥结构第1阶空间振型以横弯为主的弯扭耦合振型, 实测基频为0.56 Hz, 计算得到的频率分别为0.59 Hz, 第阶竖向振动实测频率为1.14 Hz, 相应的计算频率为0.78 Hz。

4.4 关于连续钢桁梁桥结构横向刚度的评定

虽然主桥 (120+3×180+120) m连续钢桁梁结构为公铁两用桥, 但结构整体的动力性能主要影响到铁路面车辆的运行安全, 结构的稳定和安全也主要受制于铁路荷载。文献[2]、[3]中对于动力特性有相应规定。其中文献[3]中规定:

(1) 按照跨度为48~80 m下承式钢桁梁结构的横向自振频率f≥1.41 Hz (1.02 Hz) ;

(2) 在列车摇摆力、离心力和风力的作用下, 梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4 000;

(3) 梁的宽跨比 (宽度为主桁或主梁的中心距) :下承式简支钢桁梁和连续桁梁边跨不应小于1/20, 连续桁梁除边跨外其余各跨不应小于1/25。

本桥的宽跨比边跨为11/120=1/11, 中跨为11/180=1/16, 显然是满足其要求的, 文献[3]总则中明确规定该规范适用钢梁跨度为小于或等于168 m, 其次对结构的横向自振频率规定适用范围为48~80 m, 本桥边跨为120 m, 中跨跨度为180 m, 显然已超出了该范围。对于连续钢桁梁横向刚度的评判, 《桥检规》规定:“客货列车正常运行时, 各类简支桥跨结构在荷载平面处跨中横向振幅和最低横向自振频率的通常值 (对于有桥面系的穿式低合金钢桁梁) :实测横向最低自振频率通常值f≥90/L=0.80 Hz (0.50 Hz) ;为了保证空载货车 (或混编货车) 通过时车轮抗脱轨的安全度, 适应不同车速条件的桥跨结构横向自振频率f不宜小于以下值 (对于有桥面系的穿式钢桁梁) :当v≤60 km/h时, f≥1.09 Hz (0.78 Hz) 。”

显然, 本桥连续钢桁梁的横向基频 (0.56 Hz) 略大于通常值 (0.50 Hz) 但小于0.78 Hz, 出现这样的结果究其原因, 可以这样认为:

(1) 由于文献[2]制定的主要依据之一是对大量的我国以往铁路桥梁动力特性和行车响应测试资料进行统计分析, 这些被测试的桥梁跨度一般都较小, 列车行驶速度也都不高, 而且大型桥梁的测试资料较少, 能否将该规范应用于跨度达180 m连续钢桁梁结构存在疑问。

(2) 虽然横向基频正比于桥梁的横向刚度, 但铁路桥梁横向基频低并不意味着列车通过时就会发生大幅的振动, 通常大跨度桥梁的横向基频都很低, 对比国内其他同类型大跨度桥梁, 它们对低频的激励更为敏感, 车辆的激励一般不会引起横向共振, 一个动力系统发生大幅振动除与自身的动力特性有关外, 还与外界激励的幅频特性有关, 铁路桥梁的横向振动除与桥梁自身的横向动力特性有关外, 还与列车车辆的特性、车辆的行驶速度、车辆的蛇行运动、桥上线路平顺程度, 以及它们相互之间的频响关系等有关, 而在车桥系统振动中, 轨道不平顺和车辆蛇形运动是激振源, 线路的不平顺会加大振动响应。因此对于大跨度桥梁, 横向自振频率仅是一个参考指标, 不能作为主要判断指标。

(3) 研究表明, 控制桥梁横向刚度的主要因素是旅客的舒适度指标及脱轨安全度和轮重减载率, 而脱轨安全度和轮重减载率往往与线路的状况———线路及车轮的平顺程度等有关。按照表示人体舒适度的狄克曼指标K计算:

对于竖向振动:当频率f<5 Hz, K=Af2;对于水平振动:当频率f<2 Hz, K=2Af2, 其中A为振幅。

一般人体能忍受短期振动的狄克曼指标K为10, 若采用上述狄克曼指标K对桥梁的横向刚度进行评价, 假如不考虑列车自身的横向振动, 对于本桥其横向基频按0.56 Hz计, 则其横向基频振动的振幅可达到16 mm。

5 结论

(1) 由于铁路桥梁建设的飞速发展, 大跨、多线以及高速铁路桥梁的建成与运营, 给安全行车提出了新的要求, 对于这类桥梁的试验评价指标不同于小跨度桥梁, 因此迫切需要从规范上制定大跨度、新结构桥梁的评价标准。

(2) 由于本桥跨度大, 铁路为单线, 因此与同类型的武汉桥、南京桥相比, 桁高较高, 宽跨比偏小, 主梁的横向刚度和扭转刚度偏小, 这也是导致主桥结构横向自振频率较小的主要原因。总结这几座大桥多年的安全通车经验得出, 即使其横向自振频率较小, 也可满足其横向刚度的要求。

(3) 主桥建模时一定要充分考虑实桥的实际情况, 准确模拟节点、支座的约束情况, 尤其是桥面板的刚度参与程度的模拟更为重要。由于桥梁的理论模型与实际结构相比会存在一定的差异, 在建模的时候应该充分考虑实际情况, 对桥面系、节点、支座的连接情况要有适当处理, 以使理论模型更接近实际模型。

参考文献

[1]中铁大桥 (南京) 桥隧诊治有限公司.小滨线滨州黄河公铁两用大桥主桥 (DK7+933.262) 验收试验报告[R].2009.

[2]铁运函[2004]120号.铁路桥梁检定规范[S].

[3]TB10002.1—2005铁路桥涵设计基本规范[S].

[4]TB10002.2—2005铁路桥梁钢结构设计规范[S].

[5]JTGD60—2004公路桥涵设计通用规范[S].

公铁两用桥梁 第5篇

关键词：特大桥,面板,预制,施工

1 工程简介

郑州黄河公铁两用桥为石武铁路客运专线及中原黄河公路大桥跨越黄河的共用特大桥梁。主桥为连续钢桁梁斜拉桥和连续钢桁梁结合梁桥。共分两联布置，总长1684m。钢梁上部为预应力钢筋混凝土桥面板结构。公路桥混凝土桥面板全宽32.5m，支撑于钢桁梁上弦，混凝土桥面板与钢桁梁上弦及端横梁通过Φ22圆柱剪力钉结合后共同受力。混凝土桥面板结构分为预制与现浇两部分，为减少混凝土收缩徐变对结构产生的不利影响，预制板存放时间不少于6个月。公路混凝土桥面板共840块布置为：横桥向分为2块，普通预制板每块长1572cm，宽340cm，重约53t;主塔处预制板每块长1493.5cm，宽340cm，重约50t，沿中桁中心线对称布置;预制板采用四点起吊。桥面板纵、横向均布设受力的普通钢筋、预应力钢束及预应力精轧螺纹钢筋。

2 施工方案

2.1 施工场地布置

公路桥面板预制场分为预制区和存放区，场内设置四台60T龙门吊机用于公路桥面板的预制和吊装。预制区设置32个预制台座，12个钢筋绑扎台座，存放区设置44个存放台座。存放台座为混凝土条形基础整体结构，横向可并排存放4片板，高度方向可分5层叠放。

2.2 总体方案

公路桥面板在预制台座上集中预制。底模采用C60混凝土底模或钢模板、侧模均采用钢模板。因BA′带有锯齿块所以底模板采用钢模板，其它类型均采用混凝土底模板。底模直接与预制台座的预埋角钢焊接牢固，钢筋在钢筋加工区加工至半成品，搬运到钢筋绑扎台座上绑扎至成品，用龙门吊吊至预制台座，然后立侧模。混凝土采用搅拌车运送到预制场，再用料斗将混凝土浇筑入模的方法进行施工。

3 施工方法及步骤

3.1 钢筋的加工、安装

公路桥面板所用普通钢筋有Ф20mm和Ф12mm等Ⅱ级螺纹钢，Ф10mmⅠ级光圆钢筋。Ф20mm的钢筋接头采用闪光对焊的方式进行连接。钢筋接头错开布置，同一截面的钢筋接头面积不超过钢筋总面积的50%。采用闪光对焊时应符合下列规定：a.每批钢筋焊接前，应先选定焊接工艺和参数，按实际条件进行试焊，并检验接头外观质量及规定的力学性能。在试焊质量合格和焊接工艺(参数)确定后，方可成批焊接。b.每个闪光对焊接头的外观应符合下列要求：接头周缘应有适当的镦粗部分，并呈均匀的毛刺外形;钢筋表面不应有明显的烧伤或裂纹;接头弯折的角度不得大于4o;接头轴线的偏移不得大于0.1d，并不得大于2mm。外观检查不合格的接头，经剔出重焊后方可提交二次验收。在同条件下，完成并经外观检查合格的焊接接头，以200个作为一批，从中切取6个试件，3个做拉力试验，3个做冷弯试验，进行质量检查。在钢筋加工完之后直接在模具上进行绑扎，待钢筋绑扎完之后进行初步验收，然后用门吊吊至到预制台座上进行调整。

3.2 模板安装

由于桥面板外露的钢筋是箍筋，钢模板整体体无法安装，必须把模板分成一块一块的进行安装，以便利于拆模。在前期为了保证钢筋间距在钢模板上进行氧气割槽安装，最后拆模板的时候非常困难。施工的过程中不断的摸索、改善，最后把钢模板在底模板变化处进行割断，上面切割任何槽口直接进行安装，然后在箍筋的上面采用木条割槽与钢模板结合最后用铁丝与主筋绑扎，这样即节省拆模时间和安装模板时间。

3.3 剪力钉位置控制

采取的措施：在预制好的台座上进行画线，把尺寸在台座上画出，然后由测量组进行复核，在钢筋网片吊装调整好之后在安装剪力钉位置的模板，在内侧用直径12钢筋与主筋进行焊接，防止打灰振捣是剪力钉几何尺寸发生变化，在浇注之前再次请测量组进行复核。

3.4 预应力和波纹管

为保证后期拼装施工，对梁体中波纹管的预埋位置偏差要求必须在规范范围之内，否则不允许进入下道工序施工。每次在报检之前对每块桥面板的每根预应力都进行测量，不合格的及时调整。在浇注的过程中为防止振捣时振破波纹管导致漏浆所以在每个预应力里面都穿有芯棒，在浇注施工时有专人负责来回抽动。

3.5 预应力张拉及压浆

3.5.1 张拉

桥面板预应力分横向束和纵向束两种。横向采用三孔和五孔扁锚钢绞线，三孔在起吊时进行张拉，五孔在后期拼装完之后进行张拉，纵向采用Φ25粗钢筋进行张拉，张拉采用的是穿心式千斤顶。在张拉前，千斤顶必须经过校正。校正系数不大于1.05，校正有效期为1个月，且横向张拉不超过500次作业，纵向张拉不超过200次作业。桥面板整体比较薄，根据图纸要求张拉之前必须进行随梁试件的试压，强度达到设计强度的100%才允许张拉，张拉时严格按照施工工艺要求作业。张拉时要注意的细节：1)张拉时以张拉力与张拉延伸量双控，实测延伸量与计算延伸量允许±6%的误差，张拉应遵循“对称均衡张拉”的原则。2)千斤顶就位、对中，将预应力粗钢筋的张拉端螺杆拧入千斤顶的张拉头。3)张拉前再次检查千斤顶是否对准孔道中心，如有偏差及时校正，在检查合格后开始进油，正式张拉。不得在有偏心条件下进行正式张拉。4)先张拉到初始应力，停止张拉缸进油，螺杆上坐标记，作为测量预应力筋伸长值的起点，然后继续加载，最后张拉到控制应力，持荷2分钟，测量并记录伸长值，拧紧螺帽锚固，回油松顶，拆除张拉设备，完成一根钢筋的张拉。

3.5.2 压浆

在张拉完梁体吊放至存放区以后就立即对孔道压浆以保护预应力筋，并使预应力筋与构件形成整体。水泥浆的强度要符合设计规定，不低于30Mpa，孔道灌浆满足强度和粘结力要求，且具有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。压浆采用普通压浆法进行压浆，在压浆前对孔道应用压力水冲刷，确保孔道湿润、洁净及畅通。在出浆口有出现原浆之后把出浆口用木楔进行封闭，然后在进行保压关闭阀门。

4 结语

公铁两用桥梁 第6篇

黄冈长江大桥是新建武汉至黄冈城际铁路及黄冈至鄂州高速公路的关键性控制工程, 大桥位于长江黄州河段上端三江口附近、唐家渡综合码头上游约240m位置, 上距阳逻长江大桥约37km, 下距鄂黄长江大桥约17km。主桥采用 (81+243+567+243+81) m钢桁斜拉桥方案, 长1215m, 公铁合建。钢桁梁主梁采用双片桁式结构。两片主桁倾斜使钢梁成上宽下窄倒梯形横截面形式, 主桁倾斜角度为20.3532°。主梁采用N形桁架, 倒梯形横截面。主桁桁高为15.5m, 上弦主桁系统线间距27.5m, 下弦主桁系统线间距16.0m, 腹杆倾斜设置。上弦公路桥面结构采用正交异性板纵横梁结构体系, 下弦铁路桥面结构采用密横梁结构体系。

2 航道水文条件

桥位处航段为武汉~安庆航道, 航运繁忙, 通航5000吨级海船和4.8万吨级内河船队。而2#主桥墩至鄂州长江大堤、3#主桥墩至黄冈长江大堤之间由于施工栈桥的存在阻隔了可航水域, 没有可供船舶通过的空间。所有船舶只能在主跨侧进行通航, 主跨侧可通航区域约450米。上水船只能靠黄冈岸岸边上行, 洪水期桥止处跨中流速达3.5m/s, 若钢梁架设期间进一步改变航道的话, 上水船只通航困难。

3 钢梁运输总体方案

根据桥位处的航道水文情况, 钢梁架设时, 钢梁杆件只能在边跨侧取梁进行架设。钢梁杆件在厂家生产后, 通过水路运输到工地, 利用黄冈岸的120t码头吊机上岸, 采用轮胎式运梁台车通过码头栈桥运输至钢梁预拼场进行预拼存放。黄冈岸钢梁杆件通过边跨侧架梁吊机在栈桥上取梁进行架设;鄂州岸水上钢梁直接通过边跨侧架梁吊机在水上取梁进行架设, 岸上钢梁通过边跨侧架梁吊机在栈桥上取梁进行架设。主跨侧钢梁由边跨侧架梁吊机取梁回转1800吊装至公路桥面上的轮胎式运梁台车上, 通过运梁台车运输至主跨侧进行架设。

正交异性桥面板不上岸, 直接存放在水中驳船上。

4 黄冈岸钢梁运输

4.1 上下弦杆、竖杆、斜杆、横联运输方案

黄冈岸钢梁架设时, 上下弦杆、竖杆、斜杆、横联直接采用轮胎式运梁台车从钢梁预拼场通过栈桥运输至边跨侧架梁吊机下方, 边跨侧钢梁杆件直接通过架梁吊机取梁后进行架设, 主跨侧钢梁杆件利用边跨侧架梁吊机吊装至公路桥面上的运梁台车上, 运输至主跨侧, 再通过主跨侧架梁吊机取梁后进行架设。

4.2 正交异性钢桥面板运输方案

黄冈岸正交异性钢桥面直接存放在水中驳船上, 架设3#墩至4#墩水中钢梁时, 边跨侧正交异性钢桥面板直接通过边跨侧架梁吊机在水中驳船上取梁进行架设, 主跨侧桥面板通过边跨侧架梁吊机将其起吊至公路桥面上的运梁台车上, 运送至主跨侧, 再通过主跨侧架梁吊机取梁后进行架设。黄冈岸水上钢梁运输见图2。

架设4#墩至5#墩岸上的钢梁时, 由于水中桥面板无法直接运输到边跨侧架梁吊机下方, 需要利用120t码头吊机将桥面板吊装上岸, 通过运梁台车运输至边跨侧, 边跨侧桥面板直接通过边跨侧架梁吊机取梁进行架设;主跨侧桥面板通过边跨侧架梁吊机将其吊装至公路桥面上的运梁台车上, 运输至主跨侧, 通过主跨侧架梁吊机取梁进行架设。黄冈岸岸上钢梁运输见图3。

5 鄂州岸钢梁运输

5.1 上下弦杆、竖杆、斜杆、横联运输方案

架设2#至1#墩水上钢梁时, 钢梁杆件从预拼场通过运梁台车运输至120t码头吊机后, 利用码头吊机将钢梁杆件下河, 通过水路运输至边跨侧, 边跨侧钢梁直接通过边跨侧架梁吊机在水上驳船取梁进行架设;主跨侧钢梁通过边跨侧架梁吊机从水中驳船上取梁后起吊至公路桥面上的运梁台车上, 运输至主跨侧, 通过主跨侧架梁吊机取梁进行架设。鄂州岸水上钢梁运输见图4。

架设1#墩至0#墩岸上钢梁时, 钢梁杆件通过120t码头吊机下河后, 无法直接通过驳船运输到边跨侧架梁吊机下方, 则需要通过布置在2#墩上游侧的100浮吊将钢梁杆件起吊上岸, 利用运梁台车经栈桥将钢梁杆件运输至边跨侧架梁吊机下方, 边跨侧钢梁直接通过边跨侧架梁吊机取梁进行架设;主跨侧钢梁通过边跨侧架梁吊机起吊至公路桥面上的运梁台车上, 运输至主跨侧, 通过主跨侧架梁吊机在运梁台车上取梁进行架设。

架设大堤外侧最后三个节间钢梁时, 钢梁杆件在黄冈岸下河后, 通过驳船运输至2#墩上游侧的100t浮吊位置, 通过浮吊上岸后, 钢梁杆件通过运梁台车仍无法运输至边跨侧架梁吊机下方, 只能将钢梁运输至大堤上, 则边跨侧最后三个节间钢梁需要边跨侧架梁吊机回转到大堤上取梁架设最后三个节间钢梁。架设最后一个节间钢梁时, 架梁吊机需要站位在倒数第三个节间钢梁上进行取梁架设。鄂州岸岸上钢梁运输见图5。

5.2 正交异性钢桥面板运输方案

鄂州岸正交异性钢桥面板同黄冈侧桥面板均存放在水上驳船上, 架设2#墩至1#墩水上钢梁时, 正交异性钢桥面板通过水中驳船运输到边跨侧架梁吊机下方, 边跨侧桥面板直接通过边跨侧架梁吊机取梁进行架设;主跨侧桥面板通过边跨侧架梁吊机取梁后吊装至公路桥面上的运梁台车上, 通过运梁台车将桥面板运输至主跨侧, 主跨侧架梁吊机从运梁台车上取梁进行架设。

架设1#墩至0#墩岸上钢梁时, 水上驳船无法将正交异性桥面板直接运输至边跨侧架梁吊机下方, 则需要通过布置在2#墩上游侧的100浮吊将桥面板吊装上岸后, 利用运梁台车经栈桥运输至边跨侧架梁吊机下方, 边跨侧桥面板直接通过边跨侧架梁吊机从运梁台车上取梁进行架设;主跨侧桥面板通过边跨侧架梁吊机取梁后吊装至公路桥面上的运梁台车上, 运输至主跨侧, 主跨侧架梁吊机直接从运梁台车上取梁进行架设。

架设大堤外侧最后三个节间钢梁时, 正交异性桥面板同其他钢梁钢件一样, 通过布置在2#墩上游侧的100t浮吊起吊上岸后, 扔无法直接运输至边跨侧架梁吊机下方, 只能将桥面板运输至大堤上, 同样需要边跨侧架梁吊机回转到大堤上取梁, 进行最后三个节间的正交异性钢桥面板的架设。架设最后一个节间桥面板时, 架梁吊机需要站位在倒数第三个节间钢梁上进行取梁架设。

6 结语

黄冈长江大桥的钢梁运输方案, 安全实用, 经济高效, 投入机械设备少, 不占用航道, 轮胎式运梁台车使用灵活, 通过受力计算分析验证其可行性, 该方案已在黄冈桥钢梁架设中成功实施, 实现了钢梁架设的快速化施工。

参考文献

[1]黄冈公铁两用长江大桥主桥钢桁梁施工图.中铁大桥勘测设计院有限公司.

[2]斜拉桥手册 (周孟波主编) 人民交通出版社.2004年3月.

[3]姚发海.《武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥钢桁梁整体节段架设可行性分析》.桥梁建设2007年第6期.

[4]《武汉天兴洲公铁两用长江大桥钢梁架设边跨合拢施工技术》.桥梁建设.2008年第6期.

[5]邓永锋, 佘巧宁, 邓永锋, 周明星, 《黄冈公铁两用长江大桥钢桁梁架设技术研究》, 桥梁建设.2013年第2期.

公铁两用桥梁 第7篇

为了改善交通环境和提高城市交通安全性,公路清扫车和有轨电车轨道清扫车已广泛应用[1,2,3,4]。吸尘系统是清扫车的核心子系统,其工作性能直接影响清扫车的吸扫性能。王翔[5]提出了城市道路清扫车吸尘系统的设计约束,为吸尘口结构设计提供了参考。姜兆文[6]提出了公路清扫车吸尘系统吸尘口的最小风速、压力损失等参数的理论计算方法。文献[7,8,9]运用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对公路清扫车吸尘系统进行仿真分析和优化,为吸尘系统结构的优化提供了参考。公铁两用清扫车兼有公路清扫和轨道清扫功能,其吸尘系统集公路清扫车吸尘系统和轨道清扫车吸尘系统于一体。本文研究公铁两用清扫车吸尘系统,理论计算吸尘系统相关参数,利用CFD方法对其进行仿真和优化,并对清扫车吸尘系统的工作性能进行实车测试。

1 公铁两用清扫车吸尘系统分析

公铁两用清扫车是在传统的公路清扫车基础上改装而成的,清扫车吸尘系统由风机、吸尘口、风道、箱体等组成,其结构简图如图1所示。其中,吸尘口由公路吸尘口和轨道吸尘口组成,它们独立工作,分别用于吸取路面垃圾和轨道垃圾。吸尘系统工作性能直接关系到公铁两用清扫车的清扫能力、清扫效率、最大吸入垃圾粒度。根据国家标准,清扫车吸尘系统须达到的性能指标为:最大吸入质量0.1kg~0.2kg;最大吸入颗粒度(当量直径):50mm(路面),30 mm(轨道槽);清扫效率≥90%。

2 吸尘系统理论分析

2.1 吸尘口最小风速计算

城市公路和轨道中的垃圾主要有3类:颗粒块状物、棍状物和片状物。根据文献[5],这3类清扫对象能被吸起的吸尘口最小气流速度计算公式如下:

(1)对于小颗粒块状物,吸口最小气流速度v1min(m/s)为:

其中:k为影响系数,k=0.8~1.10;ρs为清扫对象的密度,取清扫对象最大密度值,铁屑的密度为5.5×103kg/m3;ρ为空气密度,ρ=1.23kg/m3;dk为颗粒块状物最大当量直径,m,路面取0.05m、轨道取0.03m。

(2)对于棍状物,当其长度方向平行于吸尘口时,吸口最小气流速度v2min(m/s)为:

当其长度方向垂直于吸尘口时,吸口最小气流速度v3min(m/s)为:

其中:ρs为清扫对象的密度,取清扫对象最大密度值,对于棍状物,树枝的密度为0.75×103kg/m3;dg为棍状物横截面的最大长度尺寸,取0.008m;lg为棍状物的实际长度,取0.1m。

(3)片状物主要是枯叶和纸片等,密度和体积比颗粒物小得多。因此,若小石粒和树枝能被吸起,那么片状物一定也能被吸起。

将相关参数代入式(1)~式(3),经计算得到:v1min=39.2m/s;v2min=9.14m/s;v3min=37.2m/s。

因此,为了保证吸尘系统的吸尘能力能达到国家标准,将各类目标清扫对象全部吸起时,吸尘口最小风速应满足:vmin≥39.2m/s。

2.2 风机的风量和风压计算

在吸尘管道(包括吸尘口与风道管路)中存在压力损失,根据文献[6],吸尘口处压力损失Δp1(Pa)的经验计算公式为:

其中:c1为阻力系数,取2~3;v为吸尘口处最小气流速度,取40m/s;μ为混合比,取0.5~2;K1为阻力系数,取0.3~1。

风道垂直管路压力损失Δp2(Pa)的计算公式为:

其中:γ为空气与管路的摩擦系数,取0.015~0.07;h为垂直管路高度,公路取1.5m、轨道取2.0m;K2为垂直管路的阻力系数,取0.5~1;D为垂直管路的直径,公路取0.2m、轨道取0.08m;va为垂直管路平均流速,取50m/s。

吸尘管道的总压力损失Δp为:

将相关参数代入式(4)~式(6)计算得:公路吸尘管道总压力损失Δp公路=4 320Pa,轨道吸尘管道总压力损失Δp轨道=4 972Pa。因此,吸尘系统全压应根据轨道吸尘管道总压力损失来计算,即Δp=Δp轨道=4 972Pa。吸尘系统全压计算公式为:

其中:p为风机全压,Pa;Ψ为设计裕量,取1.2。

根据文献[7],吸尘系统风量Q0(m3/h)计算公式为:

考虑设计裕量,吸尘系统总风量的计算公式为:

其中:θ为设计裕量,取1.2。

经计算得:风机全压p=5 736Pa;风机风量Q=5 425.92m3/h。考虑到压力损失理论计算误差,选取风机具体参数如下:风机风压为7 000Pa,风机风量为8 346m3/h。

一般允许吸尘管道总压力损失最大超过理论计算值5%。综上理论分析,得吸尘系统应满足的参数指标如表1所示。

3吸尘装置流场仿真分析

流场仿真分析主要是根据关键位置的速度大小和压力大小判断流场分布的合理性。根据所选风机,设定边界条件为:出口静压-7 000Pa,入口静压0Pa。开始进行仿真计算。

数值计算结束后,得公路吸尘口中心截面和轨道吸尘口中心截面的速度场分布图和压力场分布图,如图2~图5所示。分析得到的吸尘口流速和吸尘管道压力损失如表2所示。

由表2可知,公路吸尘口和轨道吸尘口处的风速都在39.2m以上,满足吸尘口最小风速要求,因此该吸尘系统可将垃圾吸起;公路吸尘管道总压力损失为4 480Pa左右,和理论计算值相近;轨道吸尘管道的总压力损失为5 280Pa左右,压力损失值偏大。由图5可以看出,流场在轨道风道管路折弯处有较大的压力变化,对轨道吸尘管道总压力损失影响较大。因此,需对此结构进行优化。

4轨道槽吸尘管道结构优化

轨道吸尘风道管路结构示意图如图6所示。在风道管内径、风道管进口与出口间的轴线距离已设计好的基础上,通过改变轨道风道管折弯处半径,在不同的折弯半径下进行多组仿真,找到最优值。定义折弯结构系数为:

其中:RZ为风道管折弯半径,m;Dg为风道管内径,m。

考虑到折弯半径受整体结构尺寸的限制,在这里取(L为实车轨道风道管进口与出口间的轴线距离),即,此时折弯处管道是个半圆,两折弯中间没有直道。选取折弯系数为0.33、0.5、1、2、3、4、κmax分别做仿真分析,得到轨道吸尘管道在不同折弯结构系数下的总压力损失,如表3所示。

由仿真分析可知,当折弯系数取κmax时,即折弯处是个半圆结构时,轨道吸尘管道总压力损失最小,吸口最小风速也有所提高,因此此时结构相对最优。

通过样机测试,清扫车的各项性能基本达到指标要求。

5结论

本文结合公铁两用清扫车设计工程实践,进行了理论计算和CFD仿真分析,并优化了其吸尘系统,得出以下结论:(1)理论计算为吸尘系统设计提供了理论依据;(2)CFD仿真技术是对清扫车吸尘系统进行性能分析的有效手段,为系统结构优化提供了依据,利用仿真技术可减少物理样机试制的工作量,极大降低成本,明显加快产品研发速度,缩短产品研发周期。

摘要：针对清扫对象的特点,对公铁两用清扫车吸尘系统的风机风量、吸尘口最小风速等参数进行了理论计算。利用CFD方法分析和优化了吸尘系统,并对清扫车的吸扫性能进行了实车测试。

关键词：公铁两用清扫车,吸尘系统,优化设计,仿真

参考文献

[1]吴新芳,何子燚.大型多功能道路清扫车总体设计分析[J].专用汽车,2014(6):87-89.

[2]Prassler E,Rohrmoser B,Schmidl G,et al.System design of a robotic road sweeper[C]//International Conference on Robotics&Automation.San Francisco:[s.n.],2000.

[3]姜超.现代有轨电车工程槽型轨道清洗车设计[J].轨道交通装备与技术,2015(2):1-3.

[4]Gareth Peel,Maarten Michielen,Graham Parker.Some aspects of road sweeping vehicle automation[C]//Proceedings of IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics.[s.l.]:IEEE,2001:337-342.

[5]王翔.城市道路吸扫车吸尘系统的结构设计和流场分析[D].武汉:武汉理工大学,2013:20-24.

[6]姜兆文.吸扫式扫路车总体设计及气力输送系统研究[D].长春:吉林大学,2013:66-101.

[7]曾广银,肖田元,李欣峰等.公路清扫车集尘系统仿真设计与优化[J].计算机仿真,2004,21(9):157-159.

[8]徐云,李欣峰,肖田元等.计算流体力学在清扫车仿真分析中的应用研究[J].系统仿真学报,2004,16(2):270-273.

公铁两用桥梁 第8篇

近年来,GNSS连续运行参考站系统( GNSS Continuously Operating Reference Stations,简称CORS)技术由于其全天候、高精度、方便快速等特点被广泛应用到各类特大型工程建设中[1~3]。与常规( 即单基准站) RTK相比,该方法的主要优点是覆盖面广、定位精度高、可靠性好,可实时提供厘米级定位。文献[2] 指出,相比区域或城市CORS系统,工程CORS具有定位精度、系统实时性和稳定性要求更高等特点。随着技术水平的发展和越来越多的超级工程的建设,工程CORS的应用前景将更为广阔。

结合项目特点,本项目采用目前最先进的CORS技术建立连续运行参考站系统( 简称PTDQCORS) ,为勘察设计、施工定位、健康监控和营运监测提供测量定位服务,保证大桥工程建设可靠、高效、顺利进行。本文介绍PTDQ-CORS系统的组成、总体结构,分析了系统建设中的关键点,以及参考站联测、高精度似大地水准面模型的确定及系统精度等内容。

1 系统总体设计

1. 1 系统组成与结构

PTDQ-CORS由4 个连续运行的参考站、1 个数据中心( 即控制中心) 组成。4 个参考站分别设于长乐市松下镇的松下村( SONX ) 、 午山村( WUSH) ,平潭县苏澳镇的和平村( HEPN) 、桔树安村( JUSA) ,平均站间距约12km,系统提供的GNSS差分信号能覆盖整个大桥工程的施工区域。数据中心设在长乐市。PTDQ-CORS站址分布如图1所示。

四个参考站与数据中心之间的数据通信均采用TCP / IP专线光纤实现, 服务器采用Trimble Pivot Platform进行数据解算、存储,并通过网络实时发送差分数据信号,流动站用户通过授权账号登录并接收相关信号,即可获得厘米级精度的实时定位结果。此外,在两岸的WUSH和HEPN两个参考站上配置无线电台,用户可通过接收无线电台的差分信号,实现单基站RTK定位。

1. 2 系统性能设计

系统性能设计的指标应达到表1 的规定要求。

2 建设实施

2. 1 参考站选址与测试

(1)选址

经过多次现场反复踏勘、比选,四个参考站站址均视野开阔,附近无易产生多路径效应地物和强电磁场等,且地质条件良好,其中一个是基岩点,三个是岩石层点。

( 2) 建站前测试

文献[4] 指出,CORS站址的观测环境是影响CORS系统整体性能的重要环节之一。因此,对拟选站址进行建站前的测试和分析,从而判断拟选站址是否适合建站,是重要的一项准备工作。测试内容包括: 整个区域无线电信号测试、沿途流动站Internet通讯和各个参考站址不少于24h静态数据测试。通过对实测数据分析得出,测试位置无线电台信号最佳频点为411. 05MHz,无线电台信号覆盖大桥工程施工区域。表2 采用TEQC软件对各个参考站不少于24h静态数据分析,从表2 可知,四个拟选参考站址GPS信号接收状况良好,满足建站要求。

注: MP1 MP2 分别为GPS的L1 L2 信号所受的多路径影响

2. 2 基础建设

参考站基础建设包括数据中心机房、观测墩、参考站房的建设,以及电力、通讯、防雷、防护栏等配套设施工程的建设,其中观测墩的稳定性是衡量系统质量的关键因素,采用钢筋混凝土结构。基础建设主要工程按 “先设计,后施工” 的原则实施,执行不低于相关国家规范的要求,严格按图纸施工,整个施工过程中进行过程质量把关的验收制度。

2. 3 联测方案与实施

( 1) 平面坐标联测: PTDQ-CORS的4 个参考站与IGS站点、桥址附近3 个福建省FJCORS参考站、11 个大桥施工首级控制点按国家B级技术要求进行联测。 其中PTDQ-CORS站、 IGS站、FJCORS站组成框架网,共联测7d; PTDQ-CORS与大桥施工首级控制点组成工程网,共联测4d。

基线采用GAMIT进行解算,表3、4 分别为基线向量重复性统计表和基线改正数区间个数统计表。从表3、4 可知,基线解算的精度较高。

(m)(m)

平面网平差采用Power Adj。平差后主要指标:平均基线绝对误差0. 071cm,最弱基线相对误差1 /313182 ( 对应边长为277. 413m) ,最弱点点位误差0. 130cm; 可见,控制点的解算精度较高。

( 2) 高程联测: 以首级控制点的高程作为已知数据,联测4 个PTDQ-CORS站的高程。为了保证高程成果的质量和可靠精度,外业观测在PTDQCORS站观测墩足够稳定后开始。 高程系统为1985 国家高程基准, 与建网成果保持一致。PTDQ-CORS观测墩基础水准标钉与首级控制点间的水准联测按国家二等水准测量精度施测; 观测墩基础水准标钉与墩顶标志中心的高差采用倒尺法施测。

2. 4 高精度似大地水准面模型的建立

武汉大学学者李建成曾研究在我国似大地水准面计算时采用Airy-Heiskanen地形均衡归算模型,计算出我国2'!2'地形均衡异常[6]。同时,陈俊勇研究得出: ( 似) 大地水准面计算的最终成果的质量、分辨率和精度主要取决于数据的质量、分辨率和精度[7]。项目委托武汉大学建立了工程区域高精度似大地水准面模型,在具体计算中使用了113 个点重力数据和工程网中15 个GNSS水准点资料进行计算,求取大桥区域分辨率为2'!2'似大地水准面成果,并采用线性方法加密分辨率为1'!1'成果,将模型成果编辑成系统所识别的格网数据模型,将该模型导入系统中从而实现在线转换,流动站用户即可通过网络RTK接收到高精度工程正常高成果。

表5 为15 个GNSS水准点高程与似大地水准面计算高程的比较结果,表6 为15 个GNSS水准与重力似大地水准面的差值统计结果。

从表6 可知,15 个GNSS水准成果其标准差为 ± 0. 008m,去掉系统偏移量- 0. 166m后的最大值和最小值分别为0. 015m、 - 0. 018m。本项目将重力似大地水准面移去- 0. 166m作为最终成果。

(m)(m)

注: 将平均值视为系统偏移量

3 实时定位精度测试

3. 1 测试方案与实施

在PTDQ-CORS网内共19 个已知控制点上,分时段使用流动站在网络RTK作业模式下进行多次测量,对比测试点CGCS2000 空间直角坐标、工程坐标及国家85 高程( 即项目所采用高程系统) ,统计系统的中误差,并评定系统精度。系统中误差计算公式如式( 1) 、( 2) :

设^l为观测值向量L = [l1,l2,…ln]T的已知值,各观测值相对于已知值的偏差:

由所有观测值计算的中误差( 系统的外符合精度) 为:

式(2)中:m—测试点个数

nj—第j个测试点观测次数

3. 2 结果与分析

所有测试点的观测值按式( 1) 求每个测试点的改正值,再按式( 2) 统计中误差,即系统实时定位的外符合精度,统计结果见表7。

(mm)(mm)

由表7 可知,系统实时动态定位精度: 平面优于 ± 20mm,高程优于 ± 30mm,达到系统设计的精度指标,满足本工程建设的需要。

4 结论

( 1) 平潭海峡公铁两用大桥连续运行参考站系统( PTDQ-CORS) 采用目前世界上先进的GNSS参考站设备和系统软件技术,设计方案合理,设备先进,具备完善的安全设施,系统运行稳定可靠PTDQ-CORS提供了两种定位服务方式: 网络RTK和电台RTK,系统服务范围完全覆盖大桥工程区域。

( 2) 建立了工程区域的高精度似大地水准面精化模型,并成功应用到PTDQ-CORS,结果表明似大地水准面模型精度优于 ± 8mm,提高了系统实时定位的高程精度,实现了网络RTK实时定位精度“平面优于 ± 20mm、高程优于 ± 30mm” 的设计目标。满足平潭海峡公铁两用大桥海上施工定位的建设需求。

( 3) 系统具有较强的可扩展性和兼容性,可应用于桥梁运营期间的健康监测。具体实施方案和过程,需要更进一步的研究。

参考文献

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