[發明專利]一種橋梁施工棚架掉塊沖擊力預測方法

在審

• 申請號: 201910573037.6
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110362891A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 陳利民;王戒燥;徐騰飛;王宏坤;江湧;張家偉;張武;劉錦軍;婁松
• 申請（專利權）人: 上海東華地方鐵路開發有限公司;中鐵大橋局武漢橋梁特種技術有限公司;西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E01D22/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

本發明公開了一種橋梁施工棚架掉塊沖擊力預測方法，包括以下步驟：步驟1：計算施工棚架的質量m₁，測試棚架不同位置在相同荷載m_cg作用下的位移d_i，其中i為測試點標號；步驟2：根據步驟1測試結果計算測試點剛度K_i；步驟3：確定現場可能掉落的最大物體質量m₀；步驟4：計算棚架可能受到的最大沖擊力F_max；本發明解決了施工棚架使用過程中沖擊力無法確定、施工安全性無法保障的難題，使得施工棚架可以基于沖擊力進行設計，使棚架結構更為科學合理。

技術領域

本發明涉及橋梁工程，具體涉及一種橋梁施工棚架掉塊沖擊力的預測方法。

背景技術

大量的鋼筋混凝土橋面板在長期服役后，由于車輛荷載、老化等原因，需要對橋面板進行修復或更換，以使橋梁繼續使用。例如，由于混凝土橋面板的破壞，日本67％的鋼橋需要更換其橋面板。在橋梁施工過程中，往往需要架設施工棚架，施工棚架是為工人施工、設備安放提供了工作平臺。同時由于其防止重物直接掉落至橋下而保障了橋下交通運輸的安全。由此可見，施工棚架對于橋梁維護起到了至關重要的作用。然而在工程中關于施工棚架的損傷及破壞屢見不鮮。根據相關文獻，在棚架失效的案例中，有35％的棚架失效是由于沖擊荷載引起的。沖擊荷載產生于掉落的混凝土塊、施工設備等重物。

其荷載大小將影響棚架的使用，棚架的失效，可能由于支撐構件，如梁、柱等的屈服，也可能由于面層的破壞。而施工棚架失效帶來的后果是嚴重的。例如：施工人員的傷亡、施工設備的損壞，橋下車輛的阻滯，社會對基建的質疑等；因此對沖擊荷載的預估是安全使用施工棚架的一個重要前提。

我國現行的《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50-2011)中并未對施工棚架沖擊力提出計算公式；在《公路橋涵設計通用規范》(JTG/T D60-2015)中僅對汽車荷載產生的平面沖擊力提出了計算公式，與施工棚架受到的豎向沖擊力不同。歐洲規范中(BS EN 1991-1-7)給出了沖擊力的計算公式：F＝v_r×(km)^0.5，其中v_r是沖擊中物體的速率，k是物體的等效彈性剛度，m是碰撞物體的質量；但是該公式并未考慮施工棚架自身結構的差異，因此該公式得出的沖擊力并不準確。材料力學中對沖擊荷載的計算，假定了重物與被沖擊構件一起運動，假定了沖擊過程中沒有能量損失，忽略了被沖擊構件的質量，在這些假定下沖擊力的計算過于理想化，與實際情況不符，因而其計算的沖擊力不準確。

發明內容

本發明提供一種沖擊力確定更加準確，施工安全性更高，考慮被沖擊物質量及沖擊過程共同振動的橋梁施工棚架掉塊沖擊力的預測方法。

本發明采用的技術方案是：一種橋梁施工棚架掉塊沖擊力預測方法，包括以下步驟：

步驟1：計算施工棚架的質量m₁，建立有限元模型，得出棚架不同位置的柔度δ_i，其中i為測試點標號；

步驟2：根據步驟1的有限元分析結果計算測試點剛度K_i；

步驟3：確定現場可能掉落的最大物體質量m₀；

步驟4：計算棚架可能受到的最大沖擊力F_max；