城市综合管廊液压模板台车性能测试与结构优化分析.pdf
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1、Hans Journal of Civil Engineering 土木工程土木工程,2023,12(9),1223-1232 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/hjce https:/doi.org/10.12677/hjce.2023.129142 文章引用文章引用:唐进,万江,陈鹏旭,胡伟山,周迎超,谷昌满.城市综合管廊液压模板台车性能测试与结构优化分析J.土木工程,2023,12(9):1223-1232.DOI:10.12677/hjce.2023.129142 城市综合管廊液
2、压模板台车性能测试与城市综合管廊液压模板台车性能测试与 结构优化分析结构优化分析 唐唐 进,万进,万 江,陈鹏旭,胡伟山,周迎超,谷昌满江,陈鹏旭,胡伟山,周迎超,谷昌满 中国十九冶集团有限公司,四川 成都 收稿日期:2023年8月18日;录用日期:2023年9月9日;发布日期:2023年9月20日 摘摘 要要 为阐明液压模板台车的工作性能,并提出台车结构优化建议,设计了性能测试和工程应用试验,测定了为阐明液压模板台车的工作性能,并提出台车结构优化建议,设计了性能测试和工程应用试验,测定了台车框架、内外模板、加强横背楞和台车框架、内外模板、加强横背楞和对拉螺栓关键节点的应力特征,明确了各关键节
3、点的工作性能,借对拉螺栓关键节点的应力特征,明确了各关键节点的工作性能,借助工程试验验证了台车各部件的适用性,在此基础上提出了台车结构的优化建议。结果表明,台车上横助工程试验验证了台车各部件的适用性,在此基础上提出了台车结构的优化建议。结果表明,台车上横梁和底梁最大应力小于梁和底梁最大应力小于30 MPa,竖梁受力不超过,竖梁受力不超过50 MPa,在混凝土浇筑过程中和浇筑完成后,台车框,在混凝土浇筑过程中和浇筑完成后,台车框架始终处于稳定状态;内外模板最大应力在架始终处于稳定状态;内外模板最大应力在20 MPa左右,外模板应力明显小于内模板,内外模板加强横左右,外模板应力明显小于内模板,内外
4、模板加强横背楞最大应力在背楞最大应力在4050 MPa之间,模板结构满足受力要求;外模板对拉螺栓受力较大,最大值接近之间,模板结构满足受力要求;外模板对拉螺栓受力较大,最大值接近300 MPa,超过了对拉螺栓材料的屈服强度;工程试验证明台车各部件基本满,超过了对拉螺栓材料的屈服强度;工程试验证明台车各部件基本满足管廊建造要求,但是综合分足管廊建造要求,但是综合分析表明工程实践中还需提高外模板对拉螺栓的强度。研究成果可为地下管廊液压模板台车建造技术的应析表明工程实践中还需提高外模板对拉螺栓的强度。研究成果可为地下管廊液压模板台车建造技术的应用提供技术参考。用提供技术参考。关键词关键词 城市管廊,
5、模板台车城市管廊,模板台车,应力测试应力测试,内外模板内外模板,对拉螺栓对拉螺栓,结构优化结构优化 Performance Test and Structure Optimization Analysis of Hydraulic Formwork Trolley for Urban Integrated Pipe Corridor Jin Tang,Jiang Wan,Pengxu Chen,Weishan Hu,Yingchao Zhou,Changman Gu China 19th Metallurgical Group Corporation Limited,Chengdu Sichu
6、an Received:Aug.18th,2023;accepted:Sep.9th,2023;published:Sep.20th,2023 唐进 等 DOI:10.12677/hjce.2023.129142 1224 土木工程 Abstract In order to clarify the working performance of the hydraulic formwork trolley and propose sug-gestions for the optimization of the trolley structure,the performance test and
7、engineering appli-cation test were designed.The stress characteristics of the key joints of the trolley frame,the in-ternal and external formwork,the stiffening cross back and the tension bolt were measured.The working performance of each key node was determined,and the applicability of each compone
8、nt of the trolley was verified by engineering tests.Based on this,the optimization suggestions for the vehicle structure are put forward.The results show that the maximum stress of the beam and bottom beam is less than 30 MPa,and the stress of the vertical beam is less than 50 MPa.The frame of the t
9、rolley is always in a stable state during and after concrete pouring.The maximum stress of the inner and outer formwork is about 20 MPa,the stress of the outer formwork is ob-viously less than that of the inner formwork,and the maximum stress of the inner and outer formwork is between 40 and 50 MPa.
10、Therefore,the formwork structure meets the stress re-quirements.The tensile force of the outer formwork on the tension bolt is large,and the maximum value is close to 300 MPa,which exceeds the yield strength of the tension bolt material.The engi-neering test proves that the components of the trolley
11、 basically meet the requirements of pipe gallery construction,but the comprehensive analysis shows that the strength of the outer form-work on the bolt should be improved in engineering practice.The research results can provide technical reference for the construction technology of hydraulic formwor
12、k trolley for under-ground pipe corridor.Keywords Urban Integrated Pipe Corridor,Formwork Trolley,Stress Testing,Internal and External Formwork,Tension Bolt,Structure Optimization Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution Internat
13、ional License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 随着中国城市建设的迅速发展,城市人口数量的急剧增长,电力传输、交通及能源问题日益突出。城市综合管廊的建设能够明显缓解人口增长带来的城市问题,对城市发展具有重大意义,也是现代化城市建设中一项比较关键的任务1。2013 年 9 月国务院关于加强城市基础建设的意见指出开展城市地下综合管廊试点,开展了为期 3 年在全国 36 个大中城市全面启动地下综合管廊建设试点工程。2014 年 6月,国务院办公厅发布关于地下管线建设的指导意见,通过试点示范效应,带动具
14、备条件的城市结合新区建设、旧城改造、道路新(改、扩)建,在重要地段和管线密集区建设综合管廊2。2015 年 4 月 10 日,建设部、财政部公布计划 3 年内在建设地下综合走廊 389 公里,总投资 351 亿元。2016 年 3 月 5 日,政府工作报告中指出:开工建设城市地下综合管廊 2000 公里以上。2016 年 5 月 26 日,建设部、国家能源局印发推进电力管线纳入城市地下综合管廊的意见,协调电力管线入廊,进一步增加管廊的综合使用功能3。2022 年,国务院关于印发扎实稳住经济一揽子政策措施的通知和“十四五”全国城市基础设施建设规划 中指出各地要因地制宜推进城市管廊建设,合理布局规
15、划城市管廊系统4 5。目前,全国各省市都在进行地下综合管廊规划,因此完善城市地下管廊综合建造技术具有重要意义。Open AccessOpen Access唐进 等 DOI:10.12677/hjce.2023.129142 1225 土木工程 随着技术的进步,现代地下综合管廊施工建造工艺出现了多种方法,主要包括现浇施工、全预制拼装施工、现浇预制结合施工和钢制波纹管施工等。现浇施工技术是最为常见的一种方法,现浇法建造管廊的施工工艺简单,技术风险可控。但是,现浇法具有施工周期长,劳动力需求量大,土方开挖量大,箱涵段间容易渗漏,地下水对施工的影响大,主体结构容易出现裂纹等特点,限制了自身发展6 7
16、8。全预制拼装施工技术具体成本低、效益高、闭水性能好等优点,但产品规格、地方要求不统一给施工和设计带来困难9 10。预制管廊产品质量要求不一致,设计也无依据,给最终检测和测试数据带来难度。结合预制管廊和现浇管廊的特点,现浇预制施工技术也是一优势选择11,但依然无法解决目前的难题。钢制波纹管施工技术跟预制拼装技术相似,是一个预制施工技术,具有施工周期短、工程质量优、安全性高等特点12 13。然而,钢制材料的耐久性不足,很难达到城市综合管廊设计年限 100 年。其次,钢制波纹管施工技术在防渗漏和相邻接口连接都是难点,容易造成质量缺陷。因此,亟需一种劳动力人口依存度低、更加环保、能实现工业化生产的施
17、工方式,结合现浇法,采用液压模板台车进行城市综合管廊建造技术应运而生。该技术保留现浇工艺操作简单、安全等技术优势,借助台车实现全自动移动作业,高效且有效减少了劳动力的依存度,并且满足绿色环保的建造要求。但是,目前对液压模板台车结构优化分析的相关研究还较少14。鉴于此,设计了液压模板台车性能测试试验和工程应用试验,对液压模板台车的台车框架、内外模板、加强横背楞和对拉螺栓进行应力测试,分析各关键节点的受力特征,借助工程试验分析了液压模板台车各部件设计的适用性,提出了液压模板结构优化方案,研究成果可望为液压模板台车的工程应用推广提供技术参考。2.台车结构与试验方案台车结构与试验方案 2.1.台车结构
18、台车结构 Figure 1.Section view of formwork trolley 图图 1.模板台车剖视图 液压模板台车由台车、行走机构、内模板、外模板、液压系统和外模防倾翻装置等部分组成。其中,台车框架部分与内顶模板连接,承受模板压力,采用整体性焊接结构。行走机构包括行走轮和行走轨道。每个台车底部设置 4 个行走轮,对称布置在单节台车底部纵梁下,其中主动轮 2 套,从动轮 2 套,均为ABCA:台车横梁B:台车竖梁C:台车底梁D:台车车轮E:内侧模板F:内顶模板G:内侧模板 加强横背楞H:管廊顶侧板I:管廊底板J:外侧模板K:外侧模板 加强横背楞L:外模防倾翻 装置EEFGGGG
19、DDHIJJKKKKLL唐进 等 DOI:10.12677/hjce.2023.129142 1226 土木工程 直径 250 mm 的槽形轮,可实现台车的纵向行走运动。走行前轮的设计成万向轮,可随下部的弯轨实现转向的功能。行走轨道为 16 kg/m 的轻轨。台车行走速度约 5 m/min,配低转速大扭矩液压马达。内外模板采用定型钢模板,厚度为 5 mm,两侧铣边。模板竖筋为 10#槽钢,间距 500 mm,模板两边用角钢钻孔做成法兰盘,与相邻模板连接。每侧模板设 2 道横背楞,采用双 16#槽钢,每道横背楞上安装 4 套(共 8 根)直径 18 mm 的 3 段式对拉螺栓,与台车上的螺旋丝杆
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