箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制

箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制通號(鄭州)電氣化局有限公司新起點QC小組圖1設(shè)計效果圖二0一九年四月箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制目錄前言..........................................................................................................................................................................31選擇課題.............................................................................................................................................................61.1背景分析...............................................................................................................................................61.2需求分析...............................................................................................................................................71.3查新工作............................................................................................................................................101.4提出新思路設(shè)想...............................................................................................................................131.5確定課題............................................................................................................................................132設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析.....................................................................................................................152.1總體目標(biāo)............................................................................................................................................152.2量化目標(biāo)............................................................................................................................................152.3目標(biāo)可行性分析...............................................................................................................................152.4解決問題的能力...............................................................................................................................203提出方案并確定最佳方案..........................................................................................................................213.1提出方案............................................................................................................................................213.2選擇方案............................................................................................................................................223.3確定總體方案...................................................................................................................................263.4方案分解............................................................................................................................................263.5確定最佳方案...................................................................................................................................334制定對策..........................................................................................................................................................335對策實施..........................................................................................................................................................345.1對策實施一：分配梁主體參數(shù)計算、加工制造...................................................................345.2對策實施二：拼接件參數(shù)計算、加工制造............................................................................365.3對策實施三：穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、加工制造.......................................................................385.4對策實施四：統(tǒng)一規(guī)格設(shè)計組裝..............................................................................................405.5對策實施五：組裝實驗及調(diào)試...................................................................................................426效果檢查..........................................................................................................................................................456.1目標(biāo)完成值情況...............................................................................................................................456.2效益分析............................................................477標(biāo)準(zhǔn)化...............................................................................................................................................................497.1納入標(biāo)準(zhǔn)............................................................................................................................................497.2貫徹實施............................................................................................................................................507.3申請專利............................................................................................................................................507.4推廣應(yīng)用............................................................................................................................................528總結(jié)和下一步打算........................................................................................................................................538.1新型分配力設(shè)備的創(chuàng)新點............................................................................................................538.2綜合素質(zhì)評價...................................................................................................................................538.3下一步打算........................................................................................................................................54箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制前言1.工地概況上街區(qū)是鄭州都市區(qū)重要的西部組團，位于鄭洛產(chǎn)業(yè)走廊的黃金分割點，是鄭州都市區(qū)建設(shè)大局中規(guī)劃“一城三區(qū)”中重要組成部分。本項目為上街區(qū)汝南路拓寬工程，穿越隴海鐵路下行線、隴海鐵路上行線。新建框架橋采用9+16+9m三孔聯(lián)體結(jié)構(gòu)，框架中心線與隴海鐵路交角為90°。本工程所在項目部獲得了鄭州局集團有限公司2018年度優(yōu)秀項目部。圖2道路縱斷面布置圖圖3道路橫斷面布置圖2.名詞解釋液壓千斤頂：由人力或電力驅(qū)動液壓泵，通過液壓系統(tǒng)傳動，用缸體或活塞作為頂舉件。液壓千斤頂可分為整體式和分離式。液壓千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，能平穩(wěn)頂升重物，起重量最大達(dá)1000噸，行程1.2米，傳動效率較高。傳力柱：箱涵頂進(jìn)傳力設(shè)備配套于分配梁使用。布置在箱涵與后背之間，隨著箱涵頂進(jìn)位置前移不斷增加傳立柱。傳立柱的主要作用是將頂鎬的頂力傳導(dǎo)至后背，通過反作用力推動箱涵前進(jìn)，最終完成箱涵頂進(jìn)工作。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制分配梁：箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備配套于傳力柱、千斤頂使用。布置在傳力柱后，用于分散傳力柱對箱涵的集中力，合理分配千斤頂頂推力，推動箱涵施工，減小應(yīng)力集中現(xiàn)象。3.小組簡介表1小組簡介表小組簡介課題名稱箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制小組名稱新起點QC小組小組成立時2015年7月1日小組注冊編號課題注冊編號活動時間CRSC-ZZDQHJ-QC-WZ01-2015CRSC-ZZDQHJ-QC-TD01-2018課題類型注冊時間活動頻次創(chuàng)新型2018年3月2018年3月13日-2019年3月15日小組成員平均4次/月共50次序號姓張名新職稱文化程度組內(nèi)職務(wù)組長組內(nèi)分工組織指導(dǎo)整體規(guī)劃活動協(xié)調(diào)技術(shù)負(fù)責(zé)活動協(xié)調(diào)流程規(guī)劃現(xiàn)場施工材料管理流程規(guī)劃數(shù)據(jù)分析資料整理技術(shù)負(fù)責(zé)資料整理數(shù)據(jù)分析現(xiàn)場施工資料整理現(xiàn)場施工安全負(fù)責(zé)資料整理施工協(xié)調(diào)1高級工程師本科23陳伯廉高級工程師工程師本科本科本科本科本科本科本科本科本科副組長組員組員組員組員組員組員組員組員宗輝4劉昊夫劉子明經(jīng)濟師5經(jīng)濟師6劉周凱航工程師7工程師8王新國王洪剛張昊旻工程師9工程師10助理工程師14%14%29%設(shè)備組員分工結(jié)構(gòu)技術(shù)安全14%29%箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖4組員分工結(jié)構(gòu)餅狀圖2019年獲中國通號股份公司工程建設(shè)質(zhì)量管理小組特等獎2018年獲中質(zhì)協(xié)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組、中施協(xié)工程建設(shè)質(zhì)量管理小組一等獎、河南省質(zhì)量管理小組一等獎、中國通號股份公司工程建設(shè)質(zhì)量管理小組特等獎小組榮譽2017年獲中施協(xié)工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組、河南省質(zhì)量管理小組一等獎2017年、2018年獲中國鐵路鄭州局集團有限公司優(yōu)秀項目部2017年、2018年獲通號（鄭州）電氣化局先進(jìn)集體制表人：陳伯廉制表日期：2018.3.15箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制1選擇課題1.1背景分析隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度越來越大，上跨和下穿鐵路既有線的施工也越來越多，為了盡量減小施工對鐵路運輸?shù)挠绊懀麓╄F路既有線施工一般采用在限界外預(yù)制，然后架空線路頂進(jìn)到位的方式來完成。而在箱涵架空頂進(jìn)施工過程中，隨著箱涵的不斷前進(jìn)，就要使用分配力設(shè)備以對應(yīng)頂鎬的頂進(jìn)作業(yè)，使箱涵不斷前進(jìn)，直至到達(dá)設(shè)計位置。而在分配梁頂推箱涵時，隨著力和距離的推進(jìn)，就需要分配力設(shè)備作為新的頂點來重新分配推力，也就是“分配梁”。1.1.1提出需求一之前使用的頂推施工沒有規(guī)范模式，而分配力更多是采用報廢鋼軌焊接而成，一般形式為四根鋼軌+兩塊鋼板+若干根抱箍焊接而成。此種形式由于材質(zhì)、焊接工藝、加工精度等等原因，造成在施工的過程中，分配梁經(jīng)常出現(xiàn)變形、脫焊、損壞、受力不均勻等情況，甚至于整體崩潰，俗稱：崩鎬。表22006-2017年頂進(jìn)施工工序損壞程度統(tǒng)計表每個工程使用分配梁平均數(shù)量個每個工程損壞分配梁平均數(shù)量個35工程總數(shù)例工程中分配梁損壞數(shù)量例損壞方式損壞程度%變形損80%30%2818335脫焊11整體崩鎬危害52——28%對人員和設(shè)備安全造成威脅，同時嚴(yán)重影響工期，影響鐵路正常運行。制表人：張新制表日期：2018.3.15所以，在每次架空頂進(jìn)施工前都要投入大量的人力、物力，對分配梁進(jìn)行校正、補焊、整修等工作，既費時、費力、又增加了成本。我們需要減少時間和成箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制本的開銷。1.1.2提出需求二分配力設(shè)備頂推箱涵施工工序：整平場地——安裝分配力設(shè)備——吊運分配力設(shè)備——安裝分配力設(shè)備——吊運分配力設(shè)備——吊運千斤頂——起頂工序復(fù)雜，需要消耗大量人工及時間，才能頂進(jìn)一鎬，在鐵路運營線施工，需要向鐵路局請求要點，才能開工，為不影響鐵路運行，每次申請施工要點平均2個小時。而繁瑣的更換程序，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量，拖延施工時間。1.1.3提出需求三箱涵架空頂進(jìn)施工中，遇到變形、損壞、脫焊、整體崩鎬時，就需要花時間對分配系統(tǒng)進(jìn)行整修乃至更換。表3頂進(jìn)施工工序損壞維修時間統(tǒng)計表每個工程使用分配梁平均數(shù)量個一組傳力分配力系統(tǒng)吊運擺放時間min單個分配梁平均維修時間min一組傳力分配力系統(tǒng)耗時統(tǒng)計min每個工程損壞分配梁平均數(shù)量個損壞方式變形損壞3528112070703540740脫焊整體崩鎬危害————要點施工時延誤時間，要點之后的整修更是費時費力。制表人：劉凱制表日期：2018.3.15要點施工中每分每秒都是關(guān)鍵，一次施工請求要點時間平均2h，而更換分配力設(shè)備，人機配合就需要40min，施工要點之后的整修時間3430min，有的設(shè)備損壞變形到報廢，更是增加工程成本。1.2需求分析1.2.1箱涵頂進(jìn)作業(yè)流程分析箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制準(zhǔn)備工作制作便梁支座架設(shè)施工便梁安裝頂進(jìn)設(shè)備、分配力設(shè)備拉槽出土裝置觀測設(shè)施試頂記錄觀測數(shù)據(jù)測量中線水平記錄數(shù)據(jù)頂進(jìn)挖運土增加頂柱、分配梁否測量或糾偏合格是箱身就位道砟回填，更換軌枕縱移便梁便梁拆除恢復(fù)線路結(jié)束圖5箱涵頂進(jìn)作業(yè)流程圖制圖人：陳伯廉制圖日期：2018.3.16小組成員根據(jù)《鐵路架空箱涵頂進(jìn)作業(yè)指導(dǎo)書》的要求，分析箱涵頂進(jìn)作業(yè)流程如圖5所示。1.2.2分配力設(shè)備使用工況分析表4分配力設(shè)備使用工況分析統(tǒng)計表分配力設(shè)備使用工況分析統(tǒng)計箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制分配力設(shè)備統(tǒng)計數(shù)據(jù)一頂一換單次頂推施工統(tǒng)計數(shù)據(jù)每次吊運擺放更換周期使用壽命施工校正時間40min施工校正成本每個工期報損率80%500元（主要為人工費）施工最大承載壓力施工消耗人工平均單體維修時間70min平均單體維修成本130元500t每組頂推平均10人制表人：宗輝制表日期：2018.3.16根據(jù)統(tǒng)計表我們發(fā)現(xiàn)分配力設(shè)備的維修成本極高，消耗了大量的人工工時，而且每個工程下來，報損率高達(dá)80%以上。1.2.3分配力設(shè)備結(jié)構(gòu)分析表5分配力設(shè)備結(jié)構(gòu)分析統(tǒng)計表分配力設(shè)備結(jié)構(gòu)分析統(tǒng)計圖示設(shè)備參數(shù)GB2585-2007標(biāo)準(zhǔn)鐵路用熱軋鋼軌Q235B,55Q50Mn,U71Mn≥9材質(zhì)斷后伸長率A/%U75v含碳量0.71%——0.8%鋁熱焊接，無縫鋼軌≤8N/mm2抗壓強度500t千斤頂壓力圖6箱涵頂推施工圖10N/mm2制表人：王洪剛制表日期：2018.3.18根據(jù)分配力設(shè)備結(jié)構(gòu)分析統(tǒng)計表，分配力設(shè)備的材質(zhì)薄弱，抗壓能力低，現(xiàn)用的箱涵頂進(jìn)千斤頂?shù)囊?guī)格為500t壓力，每個分配梁承載6個千斤頂，以3㎡的分配梁面積，壓強應(yīng)為10N/mm2，而現(xiàn)有分配梁的抗壓強度為8N/mm2，高壓受力下極易造成，結(jié)構(gòu)變形、損壞、相互間崩鎬現(xiàn)象。小組通過市場調(diào)研，分析發(fā)現(xiàn)，行業(yè)內(nèi)解決此類施工困難的方法，僅僅是加固現(xiàn)有分配梁，依然使用以往設(shè)備分配力的技術(shù)，未能從根本上解決分配梁變形崩鎬的現(xiàn)象。1.2.4確定需求表6頂推施工工序需求統(tǒng)計表箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制問題造成的施工影響需求量化變形、損壞、崩鎬變形崩鎬現(xiàn)象在每次施工、每個設(shè)備中頻頻遇到。變形、損壞、崩鎬率為100%變形、崩鎬率降低至20%崩鎬后需重新用吊機擺放分配力設(shè)備、分配力設(shè)備、頂推力設(shè)備，延誤進(jìn)度工期。每個項目此工序平均誤工時間35天每個項目頂推施工工序平均延長工期消耗人工污染環(huán)境誤工時間0天工作量重復(fù)出現(xiàn)，目標(biāo)難以完成。平均每個項目有12人出現(xiàn)返工，每人返工2次平均每個項目有2人出現(xiàn)返工，每人返工1次需覆土壓實才能施工，產(chǎn)生揚塵，污染環(huán)境。每個工地裝有揚塵監(jiān)測系統(tǒng)，每工地每天AQI超過280；PM10濃度超過500μg/m3無需覆土碾壓，將以往的重度污染降低至輕度污染。AQI≤150返工率不斷消耗人、材、機增加支出；延誤工期，無形中增加成本。平均每個工地：分配梁損壞維修成本5000元；工人返工成本8000元；機械返工成本6500元；延誤工期5000元；合計24500元。平均每個工地：分配梁損壞維修成本降至1000元；工人返工成本降至2000元，機械返工成本1500元；延誤工期0元增加成本制表人：劉子明制表日期：2018.3.20根據(jù)以往下穿箱涵施工工地統(tǒng)計分析，單從頂推施工工序中就造成延長工期、消耗人工、污染環(huán)境、增加成本的眾多問題，以至于每個工地在頂推施工中需浪費24500元造價。因此，本次箱涵頂進(jìn)施工項目的需求是降低變形崩鎬率，優(yōu)化工期，降低成本，環(huán)境保護(hù)。為滿足此課題需求，實現(xiàn)工作效率，保證質(zhì)量和作業(yè)時間，研制一套可行性強、安全性高的分配力設(shè)備解決方案，勢在必行。1.3查新工作1.3.1查新表7查新工作統(tǒng)計表查新工作統(tǒng)計表箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖7專利檢索圖8專利檢索圖9專利檢索1.國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站專利檢索及分析關(guān)于“箱涵頂進(jìn)施工分配梁”的關(guān)鍵詞搜索，無相關(guān)內(nèi)容。2.萬方數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)于“箱涵頂進(jìn)施工分配梁”為關(guān)鍵詞的專利搜索、無相關(guān)內(nèi)容。查新結(jié)果3.SIPO中國及多國專利審查系統(tǒng)檢索關(guān)于“箱涵頂進(jìn)施工分配梁”為關(guān)鍵詞的相關(guān)專利，無相關(guān)內(nèi)容、無可參考文獻(xiàn)。結(jié)論關(guān)于“箱涵頂進(jìn)施工分配梁”的相關(guān)發(fā)明，無可以借簽的任何資料。制表人：王新國制表時間：2018.3.241.3.2借鑒小組在此基礎(chǔ)上對課題創(chuàng)新思路進(jìn)行查新，通過企業(yè)現(xiàn)有手段分析、網(wǎng)絡(luò)查新（國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站、萬方數(shù)據(jù)網(wǎng)、專利審查系統(tǒng)）進(jìn)行專利、論文、進(jìn)行搜索、市場調(diào)研等途徑，發(fā)現(xiàn)共有三種方法可供借鑒。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表8借鑒技術(shù)表借鑒技術(shù)技術(shù)圖鑒技術(shù)經(jīng)驗技術(shù)指標(biāo)蜂窩結(jié)構(gòu)是覆蓋二維平面的最佳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有著優(yōu)秀的幾何力學(xué)性能，因此在材料學(xué)科用有廣泛應(yīng)用。蜂窩式航天器先用金屬制造成蜂窩，然后再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結(jié)構(gòu)。這種蜂窩結(jié)構(gòu)強度很高，重量又很輕，還有益于隔音和隔熱。因此，當(dāng)前的航天飛機、人造衛(wèi)星、宇宙飛船在內(nèi)部大量采用蜂窩結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星的外殼也幾乎全部是蜂窩結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)比其他夾層結(jié)構(gòu)具有更高的強度和剛度,與鉚接結(jié)構(gòu)相比,結(jié)構(gòu)效率可提高15%～30%。蜂窩結(jié)構(gòu)增加其承載力，減輕其整體結(jié)構(gòu)重量50%，降低變形率蜂窩式航天器圖10技術(shù)借鑒圖11技術(shù)借鑒80%。在電力系統(tǒng)中最常用的電力桿塔采用圓柱形設(shè)計，其承載力強，抗裂性能好，抗彎抗剪性能優(yōu)良，維護(hù)方便，空心圓截面的抗彎截面模量比等截面的實心圓截面的抗彎截面模量大，并且空心圓桿的內(nèi)外直徑的比值α越大，其抗彎強度越高。因此，空心桿是同樣重量的實心桿的抗彎強度的2倍?？招膱A柱體結(jié)構(gòu)，減輕其整體結(jié)構(gòu)重量，增加自身抗變形能力，提高承載力30%。圖12技術(shù)借鑒圓形鋼筋混凝土柱圖13技術(shù)借鑒圖14技術(shù)借鑒圖15技術(shù)借鑒橋梁支座承受上部橋梁全部重量，對結(jié)構(gòu)承載力要求較高。支座通過增加貫通肋板及環(huán)裝肋板，加強其整體結(jié)構(gòu)強度。增加肋板，提高其承載力，變形率降低75%。橋梁鋼支座的肋板結(jié)構(gòu)箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制通過法蘭連管道與管道連接處，通過法蘭將其管道法蘭的結(jié)構(gòu)圖16技術(shù)借鑒接，降低管道拼接處損壞率90%。連接，增大了其拼接處的接觸面積，提高管道拼接的穩(wěn)定性。圖17技術(shù)借鑒制表人：劉昊夫制表時間：2018.3.271.4提出新思路設(shè)想根據(jù)分配力設(shè)備的工作原理、機械構(gòu)造，提出初步設(shè)想創(chuàng)新思路，如表9所示：表9創(chuàng)新思路初步設(shè)想表創(chuàng)新思路初步設(shè)想表創(chuàng)新思路效果圖思路梳理1.安全方面：確保人身及設(shè)備安全2.設(shè)備方面：降低變形崩鎬率，優(yōu)化工期，降低成本，環(huán)境保護(hù)3.人工操作：減少工人返工率，拼接簡單，調(diào)運便捷4.工序流程：減少覆土碾壓工序5.維護(hù)方面：沒有折損，無需修補，簡單保養(yǎng)6.功能方面：完全將受到的頂推力傳達(dá)給受力對象，不會自身及相互間消耗壓力制表人：周航制表日期：2018.3.31圖18創(chuàng)新思路效果圖1.5確定課題現(xiàn)有分配力設(shè)備不能滿足箱涵頂進(jìn)的施工需求，通過思路梳理，以及實現(xiàn)課題需求的基礎(chǔ)技術(shù)條件已具備，于是小組根據(jù)創(chuàng)新思路，提出此次QC活動的課箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制題是：《箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制》。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制2設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析2.1總體目標(biāo)箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制。2.2量化目標(biāo)分配力設(shè)備出現(xiàn)變形、崩鎬等破壞現(xiàn)象由原來每個工程35次，目標(biāo)降至7次。變形崩鎬破壞頻次/施工數(shù)值4035302520351510570項目現(xiàn)狀目標(biāo)制圖人：王洪剛制圖時間：2018.4.2圖19目標(biāo)量化圖2.3目標(biāo)可行性分析2.3.1理論分析小組根據(jù)施工原理，提出在頂推施工時，避免崩鎬現(xiàn)象，而變形，損壞現(xiàn)象發(fā)生時，只需更換個別分配梁，以減少安裝、吊運分配力設(shè)備時間，無需重新布局?jǐn)[放頂推施工現(xiàn)場，從而縮短施工時間，施工流程如下。項目分配力設(shè)備材質(zhì)類別理論分析箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表10彎曲應(yīng)變計算表彎曲應(yīng)變計算公式抗彎截面系數(shù)類別實心圓柱鋼材無縫圓柱鋼管長方體鋼構(gòu)截面慣性矩D/a=45備注πd4πd3d—截面W=8.94×103I=64W=32直徑πD3（1?a4）D—大徑d—小徑π（D4?d4）W=原理W=1.27×103I=6464a=d/Da4a3W=15.19×10a—截面I=12W=63邊長正六邊形鋼構(gòu)5√3a45√3a4W=a—截面W=4.43×106I=邊長168分配梁從受力而言是受壓構(gòu)件，它的作用是將后背墻的力集合分配后傳至分配梁，再傳遞給箱體，以往施工時由于結(jié)構(gòu)上缺陷，在施工中當(dāng)單個分配力設(shè)備主體中心不在一條直線上，造成偏載時就會發(fā)生梁、柱彎曲，分配力設(shè)備崩鎬。在構(gòu)件的彎曲中，截面的慣性矩對構(gòu)件的彎曲應(yīng)變、應(yīng)力、剛度、穩(wěn)定性有很重要的影響?？箯澖孛嫦禂?shù)越大,抵抗彎曲的能力就越小，在同樣截面鋼管抗壓穩(wěn)定性和抗彎能力上要比方柱更強。由彎曲應(yīng)變計算表中可以看出，同等尺寸下無縫圓柱鋼管的抗彎截面系數(shù)是長方體鋼構(gòu)的8.23倍。分析P/15.19×10=Pa3理論計算P/1.27×10=Pb3Pb/Pa=12損壞頻次：35/12=2.91次/施工可以達(dá)到項目目標(biāo)7次/施工要求。制表人：周航制表時間：2018.4.52.3.2借鑒分析小組參照借鑒技術(shù)、數(shù)據(jù)、進(jìn)行分析，以此來論證目標(biāo)變形、崩鎬破壞頻次≤7次/施工，是否成立。如下表：表11借鑒技術(shù)理論估算表借鑒技術(shù)借鑒原理理論計算蜂窩結(jié)構(gòu)增加其承載力，減輕其整體結(jié)構(gòu)重量50%，降低變形率80%。蜂窩結(jié)構(gòu)在頂推施工中，分配力設(shè)備變形崩蜂窩式航天器鎬率降低為B1=1-80%=20%空心圓柱體結(jié)構(gòu)，減輕其整體結(jié)構(gòu)重量，增加自身抗變形能力，提高承載力30%。增加肋板，提高其承載圓形鋼筋混凝土柱圓形結(jié)構(gòu)分配梁在頂推施工中，分配力設(shè)備承載力提高為B2=30%橋梁鋼支座的加入肋板自穩(wěn)結(jié)構(gòu)分配梁在頂推施工中，箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制肋板結(jié)構(gòu)力，變形率降低25%分配力設(shè)備變形崩鎬率降低為B3=1-25%=75%管道法蘭的結(jié)通過法蘭連接，降低管道通過拼接設(shè)備增加其接觸面積，降低管道拼接處損壞率降低為B4=1-90%=10%構(gòu)拼接處損壞率90%注釋A=變形崩鎬次數(shù)C=創(chuàng)新前變形崩鎬次數(shù)B=降低變形崩鎬率通過技術(shù)借鑒，分配梁一次施工中變形崩鎬次數(shù)降低至A=C×B1×B2×B3×B4=35×30%×20%×75%×10%=0.16次匯總結(jié)論通過借鑒數(shù)據(jù)分析，施工中變形、崩鎬破壞頻次≤7次/施工，目標(biāo)值成立。制表人：劉昊夫制表時間：2018.4.102.3.3模擬實驗實驗一單個分配力設(shè)備主體軸心受壓極限試驗?zāi)M實驗方法圖例該實驗采用YAW-5000F微機控制電液伺服多功能試驗機進(jìn)行加載。加載前施加預(yù)負(fù)荷2kN使其消除間隙。采用位移控制，加載速率0.5mm/min加載全過程記錄載荷、位移和應(yīng)變。其中載荷數(shù)據(jù)由試驗機采集，位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)由DH3815靜態(tài)應(yīng)變測試儀采集。單個分配梁設(shè)備主體加載至屈曲后荷載值下降，下降幅度達(dá)到極限載荷的5%~10%時停止。圖20加載前圖21極限狀態(tài)箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表12箱涵頂進(jìn)分配梁施工工序極限壓力試驗表材料受壓性能極限載荷長度外徑厚度初始彈性條件屈服極限σ/Mpa356硬化屈曲形態(tài)mmmmmm模量指數(shù)nP/kNE/MPa50037725100037725200037725400037725450037725481232449921234555821432591747971716.76.86.76.76.8相關(guān)屈曲7433.8整體彎曲7387.9整體彎曲7243.8整體彎曲7019.5整體彎曲6988.1323397332實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計363表13分配力設(shè)備極限壓力實驗表材料受壓性能極限載長度外徑厚度初始彈性模量條件屈服極限σ/Mpa252硬化指屈曲形態(tài)荷mmmmmm數(shù)nP/kNE/MPa50037725585223410003772557921232000377255955811400037725602550745003772559971017.17.07.17.17.1相關(guān)屈曲9236.7相關(guān)屈曲9025.3相關(guān)屈曲8926.8整體彎曲8384.6整體彎曲8384.6257245256246結(jié)論實驗證明單個分配力設(shè)備主體承壓能力更大。實驗時間2018年4月12日實驗地點實驗車間制表人：王新國制表時間：2018.4.15實驗二整組分配力設(shè)備軸心受壓試驗?zāi)M實驗方法圖例該試驗采用微機控制電液伺服臥式拉壓試驗機進(jìn)行加載。加載前施加預(yù)壓力10kN左右，使得分配力設(shè)備主體間消除間隙，采用位移控制。圖22實驗儀器表14箱涵頂進(jìn)分配梁施工工序崩鎬試驗表每分2個分配梁主3個分配梁主4個分配梁主實驗序號分配力設(shè)備主體實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計噸位t配力主體長度m體體體偏角弧橫向分力t偏角弧偏角弧橫向橫向分力t分力t度°度°度°箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制1號2000.52號4000.53號5000.54號20015號40016號50017號20028號40020000000000000000000000000000000000000000001組2組0.024.2730.023.490.075.51組9號50020.013.080.054.710.013.0810號20040.054.950.0810.270.1111.7111號40040.0910.130.1813.550.2119.5512號50040.1515.770.2320.510.2727.5513號2004.50.2219.650.2929.510.5347.8214號4004.50.3730.190.5144.770,6853.2515號5004.50.5341.510.7256.710.8268.89表15分配力設(shè)備崩鎬實驗表4組5組2個分配梁主3個分配梁4個分配梁主實驗序號分配噸位每分配力主體長度m體主體體力設(shè)備主體偏角弧橫向分力t偏角弧橫向偏角弧橫向分力tt分力t000000000000000度°0度°0度°01號2000.5001組2號4000.53號5000.500000000004號2002組5號4006號5001112224440000000000000007號200000003組8號4009號500000000000010號200000004組11號40012號500000000000013號2004.55組14號4004.515號5004.5000000000000000箱涵頂進(jìn)分配梁施工工序當(dāng)偏角達(dá)到7°時會發(fā)生崩鎬，而試驗設(shè)備后最大限度的將所受力集中在軸心，可最大限度的發(fā)揮分配梁的抗壓特性，在施工過程中合力中心位置不變，變形崩鎬率大幅度降低，頂推時間縮短。目標(biāo)可行。結(jié)論實驗時間2018年4月20日實驗地點實驗車間制表人：劉凱制表時間：2018.4.22箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制2.4解決問題的能力圖23能力分析圖制圖人：劉子明制圖時間：2018.4.29箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制3提出方案并確定最佳方案3.1提出方案3.1.1預(yù)定目標(biāo)方案小組成員首先明確設(shè)計思路，分配力設(shè)備的設(shè)計由三個層次構(gòu)成：方案的設(shè)計選取、各結(jié)構(gòu)的功能選擇、各結(jié)構(gòu)的設(shè)計及材料選擇。結(jié)構(gòu)材料制作各結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料的選擇、制作根據(jù)功能實現(xiàn)確定各個模塊的組成根據(jù)目標(biāo)需求及實現(xiàn)目標(biāo)的各種方案模塊一模塊二模塊三方案一方案二方案三圖24設(shè)計思路圖制圖人：陳伯廉制圖時間：2018.5.1小組成員通過借鑒查新，根據(jù)實際施工經(jīng)驗，通過頭腦風(fēng)暴法，以解決變形崩鎬、縮短施工時間，保護(hù)環(huán)境、降低成本為目的，提出以下三種研制思路，并用親和圖整理：箱涵頂進(jìn)施工中分配梁的研制方案高精度分配力設(shè)備現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備分配梁主體傳力精確短小便攜分配力設(shè)備相互間設(shè)置連接器鋼筋混凝土分配梁整體無需拼裝不設(shè)置連接器承載力大穩(wěn)定性強相互連接便捷精確承載力大自重小根據(jù)拼接設(shè)備現(xiàn)場連接設(shè)置分配力自穩(wěn)設(shè)備其他形式分配力設(shè)備穩(wěn)定性強的棱臺式分配力設(shè)備鋼絞線卷揚機拉力設(shè)備增加滑動支點減少分配梁壓力降低自重蜂窩式混凝土傳力設(shè)備千斤頂直接用作于受理對象圖25親和圖制圖人：張新制圖時間：2018.5.5箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制小組將親和圖中所提出的設(shè)計觀點，加以整理，根據(jù)不同的原理擬出以下方案：短小便攜分配力設(shè)備現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備新型相互間設(shè)置連接器根據(jù)拼接設(shè)備現(xiàn)場連接箱涵頂進(jìn)鋼筋混凝土分配梁整體整體鋼混式分配力設(shè)備無需拼裝不設(shè)置連接器施工分配梁承載力大穩(wěn)定性強分配梁主體傳力精確相互連接便捷精確承載力大自重小高精度分配力設(shè)備設(shè)置分配力自穩(wěn)設(shè)備圖26總體方案樹樁圖制圖人：宗輝制圖時間：2018.5.63.2選擇方案為進(jìn)一步明確總體目標(biāo)，小組成員對方案進(jìn)行實驗、分析結(jié)果如下：方案現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備高精度分配力設(shè)備受力分析圖27受力分析圖圖28受力分析圖圖29受力分析圖1.進(jìn)行分配力設(shè)備軸心受壓穩(wěn)定性實驗。2.理論分析，分配力設(shè)備軸心受壓穩(wěn)定性能進(jìn)行分析。實驗3.對設(shè)備實體建模與網(wǎng)格劃分，采用ABAQUS/Standard分析模塊，作為建模基礎(chǔ)。對創(chuàng)方法新前后的設(shè)備進(jìn)行軸壓性能仿真實驗。4.將分配力設(shè)備軸心受壓穩(wěn)定性實驗與仿真模型進(jìn)行比對。5.得出結(jié)論。實驗過程軸心受壓穩(wěn)定實驗現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備高精度分配力設(shè)備箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表16軸心受壓穩(wěn)定實驗統(tǒng)計對比表三種方案軸心受壓穩(wěn)定實驗統(tǒng)計對比對應(yīng)分配梁數(shù)量對應(yīng)千斤頂噸位t200現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備高精度分配力設(shè)備分配梁規(guī)格偏角弧度°0橫向分力t0偏角弧度°0橫向分力t0偏角弧度°0橫向分力t02根6m組8m組3根4根2根3根4根2根400500200400500200400500000000000000000000000000000000000000000010m組3根4根000.020.074.275.080.054.71三種方案都不同程度的降低了崩鎬率，但方案一、方案二也存在橫向分力，無法結(jié)論完全避免崩鎬現(xiàn)象。1.本模型的選擇：本文選用Ramberg-Osgood所提出的鋼材應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的模型。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式為σε0.2=0.2+0.0020E式中：σ0.2為材料應(yīng)變?yōu)?.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力。在應(yīng)變較大時關(guān)系為：σ?σ0.2σ?σ+εu(σu?σ0.2)m+ε0.20.2ε=E0.2理論分析E0E0.2=1+0.002n/eσ0.2e=E0σm=1+3.5(0.2)σuεu=1?σσ0.2uσu的取值依據(jù)鋼材牌號確定。2.根據(jù)分析進(jìn)行實體建模。1.實體建模與網(wǎng)格劃分：仿真采用ABAQUS/Standard分析模塊作為建模基礎(chǔ)。模型中分配梁對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，柱體與拼接設(shè)備均采用實體建模的方式建立，并在裝配板塊中將建立的各部件裝配。模型中試件的拼接設(shè)備與柱體在網(wǎng)格劃分時將其設(shè)為六面體單元。仿真實驗可行性網(wǎng)格劃分如圖：箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖30網(wǎng)格劃分圖31邊界條件與加載方向2.界面接觸及邊界條件：仿真的研究對象為分配梁軸向受壓，模型邊界條件與加載方向見圖。在試件下拼接設(shè)備施加固端約束。在試件上拼接設(shè)備也施加約束，約束其上部X、Y兩個方向的線位移及三個方向的轉(zhuǎn)動位移，同時在Z方向施加線位移進(jìn)行加載。在受力全過程模擬分析中，加載通過位移控制，在分配梁上拼接設(shè)備沿Z負(fù)方向施加50mm位移。3.有限元模型驗證：為驗證有限元模型的合理性，采用實驗方式對分配梁軸向受壓進(jìn)行實驗。各試件的荷載變形曲線如圖所示。傳力設(shè)備受壓實驗應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)力600460470仿真值4404002000395335實驗值2551450應(yīng)變00.020.040.060.08ε圖32分配力設(shè)備受壓實驗應(yīng)變關(guān)系曲線圖模擬荷載變形曲線與實驗結(jié)果擬合較好，兩者最大誤差為3.64%，在合理范圍內(nèi)。結(jié)論因此可以利用限元模型對分配梁軸心受壓力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)分析。仿真實驗現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備高精度分配力設(shè)備圖34仿真模型應(yīng)力分布圖圖35仿真模型應(yīng)力分布圖圖33仿真模型應(yīng)力分布圖仿真結(jié)果顯示，分配梁中部有明顯的環(huán)狀鼓曲，與實驗在高壓受力下，混凝土發(fā)出劈啪聲。由仿真與實驗可見，試在軸向高壓受力下，高精度穩(wěn)定形分配力設(shè)備的應(yīng)力箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制所得吻合，分配梁在軸向受壓情況下受力集中在中部的邊棱附近。件中部的應(yīng)力水平較高，端部分布均勻，整體性強，整體應(yīng)力水平低。較低；峰值時，鋼筋混凝土大部分區(qū)域應(yīng)力水平偏高。有效性模擬實驗可被汽車調(diào)運，可在后背墻與箱涵間作為受力與分配力對象可被汽車調(diào)運，可在后背墻與箱涵間作為受力與分配力對象可被汽車調(diào)運，可在后背墻與箱涵間作為受力與分配力對象3組400t分偏角弧橫向分力3組400t分偏角弧橫向分3組400t偏角弧度°橫向分可實施性實驗結(jié)論滿足結(jié)論結(jié)論滿足配力設(shè)備度°t配力設(shè)備度°力t分配力設(shè)備力t需求方案0000需求方案00需求方案0000不滿足0.024.27可靠性模擬實驗混凝土分配力設(shè)備大部分區(qū)域應(yīng)力水平偏高應(yīng)力分布均勻，整體應(yīng)力水平低中部的邊棱附近應(yīng)力較大經(jīng)濟性單價為：800元/組。滿足經(jīng)單價為：350元/組。滿足經(jīng)濟單價為：1200元/組。滿足濟要求。要求。經(jīng)濟要求。實驗實驗是否達(dá)到實驗實驗人數(shù)8人8人8人8人是否達(dá)到實驗實驗人數(shù)6人6人6人6人是否達(dá)到耗時耗時耗時序號人數(shù)6人6人6人6人預(yù)期時間序號預(yù)期時間序號預(yù)期時間12343h12min4h03min5h10min3h38min是是否是12344h30min4h07min3h53min4h21min否否是否12342h20min2h18min2h35min2h30min是是是是時間性根據(jù)實際施工經(jīng)驗，目標(biāo)值設(shè)為4h。實驗時，25%不能按時間要求進(jìn)行。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，目標(biāo)值設(shè)為4h。實驗時，75%不能按時間要求進(jìn)行。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，目標(biāo)值設(shè)為4h。實驗時，都可以按時間要求進(jìn)行。結(jié)論結(jié)論結(jié)論1.作業(yè)設(shè)備進(jìn)行性能和安全檢查，符合有關(guān)安全規(guī)定；1.作業(yè)設(shè)備進(jìn)行性能和安全檢查，符合有關(guān)安全規(guī)定；1.作業(yè)設(shè)備進(jìn)行性能和安全檢查，符合有關(guān)安全規(guī)定；安全性2.采用管棚超前支護(hù)和水平2.采用管棚超前支護(hù)和水2.采用管棚超前支護(hù)和水平旋噴樁超前支護(hù)方法，控制路基變形在安全范圍內(nèi)。安全性符合要求。旋噴樁超前支護(hù)方法，控制路基變形在安全范圍內(nèi)。安全性符合要求。平旋噴樁超前支護(hù)方法，控制路基變形在安全范圍內(nèi)。安全性符合要求。技術(shù)指標(biāo)滿足要求，ε3.491e，施工時間可以控制在4h內(nèi)，需對分配力設(shè)備進(jìn)行研究設(shè)計，技術(shù)難度較高。技術(shù)指標(biāo)滿足要求，邊棱部技術(shù)指標(biāo)滿足要求，容易發(fā)生位應(yīng)力較大，ε3.962e，施工整體應(yīng)力集中，ε3.678e施工總結(jié)時間超出4h時間不易控制超出4h，技術(shù)難技術(shù)難度較高。度較高。制表人：王洪剛制表時間：2018.5.10根據(jù)以上三種方案實驗分析，小組對比結(jié)果整理。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表17實驗方案選擇分析表實驗方案選擇分析要求：1.工效提高3倍，施工時間≤4h30min；2.變形崩鎬頻次≤7；3.無安全隱患；4.實驗投入成本≤1000元/組；5.滿足進(jìn)度推進(jìn)表≤10天。評價序號選定方案可實施性經(jīng)濟性時間性可靠性有效性安全性方案現(xiàn)場拆裝式分配力設(shè)備整體鋼混式分配力設(shè)備高精度分配力設(shè)備123滿足不滿足不滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足滿足不滿足不滿足滿足滿足√制表人：劉凱制表時間：2018.5.123.3確定總體方案至此，小組得出了分配力設(shè)備的總方案，基于該方案，小組繪制了總方案設(shè)計草圖，如下圖所示：圖36總方案設(shè)計圖制圖人：張新制圖時間：2018.5.153.4方案分解根據(jù)分配力設(shè)備的方案草圖，小組對總方案進(jìn)行分解。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制無縫鋼管鋼筋混凝土管鋼板分配梁主體拼接件高精度分配力設(shè)備鋼筋混凝土板鋼構(gòu)件穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土構(gòu)件統(tǒng)一規(guī)格構(gòu)件匹配方式多規(guī)格組裝圖37方案分解樹狀圖制圖人：周航制圖時間：2018.5.153.4.1設(shè)備主體-分配梁主體無縫鋼管鋼筋混凝土管分級方案圖38模擬圖圖39模擬圖比選項量化單位F≥4900KN承受壓力值比選依據(jù)彎曲度≤1.5mm/m；性能指標(biāo)破壞程度不能出現(xiàn)任何裂紋等表面破壞特征成本控制1500元Q345無縫鋼管、C50鋼筋混凝土管φ400mm，壁厚40mm，通過壓力實驗，測試兩種材質(zhì)的承壓能力與彎曲度、表面破壞特征等破壞程度實驗設(shè)計圖41混凝土管加壓試驗圖40無縫鋼管加壓試驗箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制表18實驗方案參數(shù)選擇分析表序號項目材質(zhì)無縫鋼管Q345鋼筋混凝土管C50123456形狀圓柱型±1mm圓柱型±1mm尺寸誤差橫向壓力荷載類型承壓極限500t500t模擬實驗垂直負(fù)重0-800t垂直負(fù)重0-800t千斤頂參數(shù)100t300t500t800t破彎曲度0-0-0.30.7變形、破壞參數(shù)壞程度mm/m7輕微裂紋裂紋貫通外觀比選項量化值比選項量化值承受承受性性能指標(biāo)實驗結(jié)果壓力值F=4900KN壓力值F=4900KN能指標(biāo)破壞程度破壞程度混凝土表面已有輕微裂紋彎曲度=0.3mm/m單位成本結(jié)論無縫鋼管造價920元/m鋼筋混凝土管造價780元/m采用不采用制表人：宗輝時間：2018.5.173.4.2設(shè)備主體-拼接件20mm鋼板20mm鋼筋混凝土板分級方案圖42模擬圖圖43模擬圖比選項量化單位不平度≤27mm鐮刀彎≤1.6mm300元比選依據(jù)平整度性能指標(biāo)貼合度成本控制實驗Q345鋼板、C50鋼筋混凝土板為400×400×20mm，通過加壓實驗，測設(shè)計試平整度、貼合度指標(biāo)箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖44鋼板加壓試驗圖45混凝土板加壓試驗表19實驗方案不平整度選擇分析表不平度mm≤公稱厚度公稱寬度方案平整度實驗mmmm規(guī)定的屈服強度Re＞320MPa規(guī)范鋼板＞2≤1200271320400鋼筋混凝土板2040032表20實驗方案鐮刀彎選擇分析表公稱長度mm公稱寬度mm鐮刀彎mm≤方案不切邊，實際長度×0.4%貼合度規(guī)范鋼板＜5000400≤6004001.61.3鋼筋混凝土板4004001.6比選項量化值比選項量化值性能指標(biāo)平整度性平整實驗結(jié)果不平度≤13不平度≤32能指標(biāo)度貼合度貼合度鐮刀彎≤1.3鐮刀彎≤1.6單位成本鋼板造價150元/塊鋼筋混凝土板造價98元/塊1.需要高密度機床加工，不斷校核，1.需要高密度模板澆筑，使之成為完全平面使之成為完全平面制作工藝2.現(xiàn)場運輸簡單滿足條件2.由于混凝土脆性大，現(xiàn)場運輸復(fù)雜不滿足條件結(jié)論采用不采用制表人：張新制表時間：2018.5.213.4.3設(shè)備主體-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)分級鋼構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制方案圖46模擬圖圖47模擬圖比選項量化單位承受壓力值F≥4900KN比選依據(jù)屈服強度≥100N/mm2性能指標(biāo)屈服強度不能出現(xiàn)任何裂紋等表面破壞特征成本控制500元Q345鋼板、C50鋼筋混凝土板為6000×450×40mm，通過集中壓力實驗，測試屈服強度實驗設(shè)計圖48實驗儀器圖49實驗儀器表21實驗方案力學(xué)性能選擇表力學(xué)性能選擇標(biāo)準(zhǔn)公稱厚度>1.5-2.5>2.5-3.0>3.0-4.0屈服強度(Mpa)≤290抗拉強度(Mpa)≥310伸長率A50mm%180度彎曲試驗D=0a≥38≥38≥40≤290≥300D=0a≤290≥300D=1/2a表22實驗方案外觀選擇分析表千斤頂參數(shù)100t300t500t800t外觀選擇標(biāo)準(zhǔn)破壞程度彎曲度0-0-0.30.7mm/m輕微裂紋裂紋貫通外觀箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制比選項量化值比選項量化值力學(xué)力學(xué)性能指標(biāo)性能指標(biāo)實驗結(jié)果實驗結(jié)果外觀值屈服強度290Mpa實驗結(jié)果外觀值屈服強度50Mpa混凝土表面已有輕微裂紋無彎曲變形單位成本結(jié)論造價為320元/m造價為430元/m采用不采用制表人：劉子明制表時間：2018.5.273.4.4設(shè)備布局-構(gòu)配件匹配方式統(tǒng)一規(guī)格多規(guī)格組裝分級方案圖50模擬圖圖51模擬圖比選項比選要求能夠完全承載傳來的壓力，并完全將力傳遞于連接物體比選依據(jù)功能性性能指標(biāo)穩(wěn)定性抗壓能力強、無斷裂、變形現(xiàn)象對接難度，拼裝時間拼裝工藝通過現(xiàn)場試驗比對，測試兩種型號規(guī)格配套的組裝形式，分別從功能性、穩(wěn)定性、拼裝工藝進(jìn)行對比分析試驗設(shè)計圖52模擬圖圖53模擬圖整體布局偏差也是傳力變形、崩鎬的重要因素。方案分析整體布局關(guān)鍵點在于工人拼裝問題，雖然在設(shè)計、制作分配力設(shè)備達(dá)到了精密程度，但因為施工特點，現(xiàn)場拼裝完全依靠機械吊裝后工人手工調(diào)配，是影響分配力設(shè)備完全重合的重要因素之一。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖55現(xiàn)場施工頂推資料圖54現(xiàn)場施工頂推資料一臺千斤頂需配套30根×1000cm一臺千斤頂需配套7根×4000cm傳傳力柱力柱+2根×1000cm傳力柱。拼裝工藝需要高密度機床加工，不斷校核鋼減小了拼接次數(shù)，降低了工人拼接難板，使之內(nèi)嵌于鋼管中不滿足條件度，更保證了傳力性能滿足條件1.能夠保證分配力設(shè)備完全承載1.能夠保證分配力設(shè)備完全承載千比功千斤頂壓力選能2.完全將力傳遞于連接主體，不2.很難完全將力傳遞于連接主體，斤頂壓力結(jié)性發(fā)生分解壓力現(xiàn)象偶爾會發(fā)生分解壓力現(xiàn)象不滿足條件果滿足條件1.抗壓能力強，完全可以承受實驗1.抗壓能力強，完全可以承受實驗壓穩(wěn)壓力力定2.沒有發(fā)生斷裂現(xiàn)象性3.沒有發(fā)生變形現(xiàn)象滿足條件2.沒有發(fā)生斷裂現(xiàn)象3.沒有發(fā)生變形現(xiàn)象滿足條件結(jié)論采用不采用制表人：劉昊夫制表時間：2018.5.31箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制3.5確定最佳方案分配梁主體拼接件無縫鋼管高精度分配力設(shè)備鋼板穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件構(gòu)件匹配方式統(tǒng)一規(guī)格組裝實驗裝置檢驗圖56最佳方案樹狀圖制圖人：陳伯廉制圖時間：2018.6.44制定對策小組根據(jù)設(shè)計方案，利用5W1H的原則制定了對策表，并且為了合理安排時間，發(fā)揮最大效率，盡快將材料投入精益生產(chǎn)過程中，從2018年6月5日開始制定對策。表23對策實施表對策實施序號對策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人張新地點時間分配梁主體尺寸100%符合設(shè)計要求。（45熱軋無縫鋼管長度允許誤差1.分配梁主體參數(shù)設(shè)計2.設(shè)計分配梁主體尺寸3.繪制分配梁主體零件圖紙分配梁主體參數(shù)計對策實施一加工6.21車間-7.8算、加工制造±0.5mm；正圓率允4.按圖紙加工制作分配梁主體許差±0.5）拼接件尺寸100%符合設(shè)計要求。（鋼板長度允許誤差±1.拼接件參數(shù)設(shè)計2.設(shè)計拼接件尺寸拼接件參數(shù)計對策實施二加工7.9-車間7.303.繪制拼接件零件圖紙陳伯廉算、加0.5mm；寬度允許誤工制造差±0.5mm；厚度允許誤差±0.5mm）4.按圖紙加工制作拼接件箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、加工制造穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸100%符合設(shè)計要求。1.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計對策實施三7.31加工（加強筋長度允許誤差±0.5mm；寬度2.設(shè)計穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸劉子明-車間3.繪制穩(wěn)定結(jié)構(gòu)零件圖紙8.20允許誤差±0.5mm）4.按圖紙加工制作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)分配梁整體長度、1.按設(shè)計要求繪制分配梁圖紙對策實施四統(tǒng)一規(guī)格設(shè)計組裝寬度、高度、直徑8.21-2.按圖紙對分配梁進(jìn)行裝配加工車間100%符合設(shè)計要王新國宗輝求。（長度允許誤3.按設(shè)計要求繪制分配梁頂推9.15差±0.5mm）根據(jù)活動目標(biāo)設(shè)定：變形、崩鎬頻次為7；施工拼裝時間≤4h30min；施工工程圖1.進(jìn)行重載壓力實驗，測試變形崩鎬頻次9.16-對策實施五組裝實驗及調(diào)試實驗2.測試施工拼裝時間3.形成檢測報告車間10.15制表人：劉凱制表時間：2018.6.205對策實施5.1對策實施一：分配梁主體參數(shù)計算、加工制造實施分配梁主體參數(shù)計算、加工制造一分配梁主體尺寸100%符合設(shè)計要求目標(biāo)（45熱軋無縫鋼管長度允許誤差±0.5mm；正圓率允許誤差±0.5）措施1：分配梁主體參數(shù)設(shè)計表24分配梁主體參數(shù)設(shè)計表分配梁主體參數(shù)設(shè)計配合施工千斤頂尺寸參數(shù)千斤頂型號千斤頂額定頂力行程QYS320320T千斤頂極限頂力千斤頂外徑450T1200mm400mm實施過程配合施工傳力柱尺寸參數(shù)傳力柱型號H500、H1000、H2000、H4000500mm、1000mm、2000mm、4000mm外徑φ377、內(nèi)徑φ327傳力柱長度直徑拼接尺寸L400×L400mm分配梁主體尺寸參數(shù)設(shè)計1.分配梁主體設(shè)計為多組裝圓柱體。2.施工中安全系數(shù)為1.25，450×1.25=562.5。故分配梁主體承載力達(dá)到562t時可以確保安全可靠。3.45熱軋無縫鋼管屈服點為3620Kg/cm，取安全系數(shù)1.5，許用應(yīng)力2箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制=2413kg/cm。2.4.經(jīng)計算，2=297cm。故分配力設(shè)備選用外徑φ89mm，內(nèi)徑φ85mm×.的鋼管可以滿足要求。5.現(xiàn)場施工頂鎬最大行程為1200mm。在頂進(jìn)過程中，頂鎬每次頂進(jìn)1000mm，通過使用500mm、1000mm、2000mm、4000mm傳力柱，不斷使箱涵前進(jìn)。分配梁設(shè)計寬度300mm配合頂距。傳力柱拼接尺寸為400mm，7個傳力柱分配于一個分配梁，每個傳力柱間歇空400mm，分配梁設(shè)計長度6000mm配合分配梁布局。結(jié)論分配梁主體外觀尺寸設(shè)計為：6000×450×300mm分配梁主體為圓柱體，外徑φ89mm，內(nèi)徑φ85mm，長度220mm，267個均勻分布措施2：設(shè)計分配力設(shè)備尺寸8985220圖57設(shè)計效果圖圖58設(shè)計效果圖措施3：繪制分配梁主體零件圖紙圖59設(shè)計圖措施4：按圖紙加工制作分配梁主體箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖60分配梁主體加工圖圖61分配梁主體加工圖按設(shè)計要求對材料，尺寸逐一進(jìn)行檢查：表25分配梁主體尺寸檢查表分配梁主體尺寸檢查表單位：mm目標(biāo)檢查主體長度6000主體寬度450主體厚度300單節(jié)長度220軸徑φ89設(shè)計尺寸±0.56000.3±0.5450.3±0.5300.1±0.5220.1±0.589實測尺寸結(jié)論經(jīng)實測檢驗，目標(biāo)達(dá)到尺寸要求完成時間完成地點負(fù)責(zé)人2018年6月21日-7月8日加工車間張新制表人：張新制表時間：2018.7.85.2對策實施二：拼接件參數(shù)計算、加工制造實施拼接件參數(shù)計算、加工制造二拼接件尺寸100%符合設(shè)計要求目標(biāo)（鋼板長度允許誤差±0.5mm；寬度允許誤差±0.5mm）措施1：拼接件參數(shù)設(shè)計表26拼接件參數(shù)設(shè)計表拼接設(shè)備參數(shù)設(shè)計配合分配力設(shè)備尺寸參數(shù)實施過程分配梁主體型號單個分配梁主體外徑φ377mm內(nèi)徑φ327mm分配梁主體外觀尺寸6000×450×300mm拼接件尺寸參數(shù)設(shè)計1.分配梁主體設(shè)計為圓柱體，現(xiàn)場場地?zé)o法保證絕對平整，為方便傳力柱擺放，故需在兩端加裝大于縱向5個分配梁主體的圓柱直徑的正方形拼接設(shè)備。箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制2.千斤頂高400mm，其中心高200，傳力柱尺寸400×400mm，分配梁中心必須與傳力柱中心、千斤頂中心保持同一直線，故拼接件尺寸確定為450mm×300mm長方體。拼接設(shè)備為正方體結(jié)論尺寸設(shè)計為：450×300×20mm措施2：設(shè)計拼接設(shè)備尺寸30020圖62設(shè)計效果圖圖63設(shè)計效果圖措施3：繪制拼接設(shè)備零件圖紙圖64設(shè)計圖措施4：按圖紙加工制作拼接設(shè)備圖65現(xiàn)場加工設(shè)備按設(shè)計要求對材料，尺寸逐一進(jìn)行檢查：目標(biāo)檢查表27拼接設(shè)備尺寸檢查表拼接設(shè)備尺寸檢查表單位：mm箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制鋼板長度450鋼板寬度300鋼板厚度20設(shè)計尺寸±0.5450.3±0.5300.1±0.520實測尺寸結(jié)論經(jīng)實測檢驗，目標(biāo)達(dá)到尺寸要求完成時間完成地點負(fù)責(zé)人2018年7月9日-7月30日加工車間陳伯廉制表人：陳伯廉制表時間：2018.7.305.3對策實施三：穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、加工制造實施穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、加工制造三穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸100%符合設(shè)計要求目標(biāo)（加強筋長度允許誤差±0.5mm；寬度允許誤差±0.5mm）措施1：穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計表28穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計表穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計配合分配梁主體、拼接件尺寸參數(shù)分配梁主體型號單個分配梁主體外φ377mm內(nèi)徑φ327mm徑外觀尺寸設(shè)計6000×450×300mm拼接件型號外觀尺寸設(shè)計450×300×20mm實施過程穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計1.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鋼板壁厚40mm2.鋼板長度：（89+20）×54+40×2+17×2=6000mm3.鋼板寬度：450mm穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為長方體結(jié)論尺寸設(shè)計為：6000mm×450mm×40mm措施2：設(shè)計穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖66設(shè)計效果圖措施3：繪制穩(wěn)定結(jié)構(gòu)零件圖紙圖67設(shè)計圖圖68設(shè)計圖措施4：按圖紙加工制作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)圖69現(xiàn)場加工圖圖70現(xiàn)場加工圖箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制按設(shè)計要求對材料，尺寸逐一進(jìn)行檢查：表29穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸檢查表穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸檢查表單位：mm目標(biāo)檢查鋼板長度鋼板寬度鋼板厚度40設(shè)計尺寸6000±0.56000.3450±0.5450.3±0.540實測尺寸結(jié)論經(jīng)實測檢驗，目標(biāo)達(dá)到尺寸要求完成時間完成地點負(fù)責(zé)人2018年7月31日-8月20日加工車間王新國制表人：劉子明制表時間：2018.8.205.4對策實施四：統(tǒng)一規(guī)格設(shè)計組裝實施統(tǒng)一規(guī)格設(shè)計組裝四分配梁整體長度、寬度、高度、直徑100%符合設(shè)計要求（長度允許誤差±0.5mm）目標(biāo)措施1：按設(shè)計要求繪制分配力設(shè)備圖紙實施過程圖71分配梁圖紙措施2：按圖紙對分配梁進(jìn)行裝配箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖72分配梁加工圖圖73焊接完成的分配梁措施3：按設(shè)計要求繪制分配力設(shè)備頂推施工工程圖圖74框架橋平面布置圖圖75頂進(jìn)施工平面圖箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制對分配梁裝配尺寸進(jìn)行確認(rèn)：表30分配梁裝配尺寸檢查表分配梁裝配尺寸檢查表單位：mm分級方案分配梁主體6000（±0.5）×450（±0.5）×300（±0.5）；φ89（±0.5）拼接件穩(wěn)定結(jié)構(gòu)目標(biāo)檢查450（±0.5）×6000（±0.5）×設(shè)計裝配尺寸300（±0.5）×450（±0.5）×4020（±0.5）（±0.5）6000.3×450.3×450.3×300.1×300.1；φ89實測裝配尺寸結(jié)論6000.3×450.3×4020經(jīng)實測檢驗，目標(biāo)達(dá)到尺寸要求完成時間完成地點負(fù)責(zé)人2018年8月21日-9月15日加工車間王新國制表人：王新國制表時間：2018.9.155.5對策實施五：組裝實驗及調(diào)試實施組裝實驗及調(diào)試五根據(jù)活動目標(biāo)設(shè)定：施工拼裝時間≤4h30min；變形、崩鎬頻次≤7次目標(biāo)/施工。措施1：測試施工拼裝時間表31設(shè)備拼裝時間實驗記錄表設(shè)備拼裝時間實驗記錄實測分配力設(shè)備拼裝所需時間，得出平均擺放時間，以推測施工實驗?zāi)康乃钑r間。實驗設(shè)備20T汽車吊1臺、吊裝帶、分配梁、傳力柱、千斤頂、秒表根據(jù)現(xiàn)場施工情況，千斤頂頂程為1.2米，分配梁寬度0.45米、傳力柱尺寸為0.5米、1米、2米、4米?，F(xiàn)場盡量選取較長的傳力柱，減少接頭個數(shù)，保證整體穩(wěn)定性。0.5米傳力柱為調(diào)整用。故組裝分配梁時存在以下情況（以32米的箱涵，每孔需8列傳力柱為例）：（1）拼裝0.5米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；實施過程（2）拼裝1個1米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；實驗原理（3）拼裝1個2米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；（4）拼裝1個4米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；（5）撤下1個0.5米傳力柱，拼裝1米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；（5）撤下1個1米傳力柱，拼裝2米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制（6）撤下1個1米傳力柱，撤下1個2米傳力柱，拼裝1個4米傳力柱，8列傳力柱排列一組分配梁；1.吊車現(xiàn)場選好支點，做好吊裝前準(zhǔn)備2.每孔有8列傳力柱，故一次吊裝一排共8個，8列傳力柱需一個分配梁實驗步驟3.分配梁擺放完成后，安放千斤頂實驗過程測量第一組第二組第三組第四組第五組平均時間拼0.5米*1排（8個）23min27min31min29min29min27.8min30min33min34min32min35min27.2min31min32min35min33min31min32.4min51min57min54min59min55min55.2min拼1米*1排（8個）拼2米*1排（8個）拼4米*1排（8個）撤0.5米*1排（8個），拼1米*1排（8個）撤1米*1排（873min80min74min77min69min74.6min個），拼2米*1134min140min128min152min122min135.2min排（8個）撤1米*1排（8個），撤2米*1排（8個），拼4米*1排（8個）197min201min188min190min189min193min1.第一組平均用時27.8分鐘;2.第二組平均用時27.2分鐘;3.第三組平均用時32.4分鐘;實驗結(jié)果4.第四組平均用時55.2分鐘;5.第五組平均用時74.6分鐘;6.第六組平均用時135.2分鐘;7.第七組平均用時193分鐘。高精度分配力設(shè)備縮短了施工拼裝時間，使同等規(guī)模施工工序降結(jié)論至為3h13min，達(dá)到了實驗?zāi)繕?biāo)4h30min。制表人：宗輝制表時間：2018.9.30箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制措施2：進(jìn)行重載壓力實驗，測試變形崩鎬率表32分配梁重載壓力實驗設(shè)備拼裝時間實驗記錄實驗?zāi)康膶崪y分配力設(shè)備變形崩鎬次數(shù)，得出變形崩鎬率。實驗設(shè)備20T汽車吊1臺、吊裝帶、分配梁、傳力柱、千斤頂、秒表實驗過程2個分配梁主3個分配梁主4個分配梁主實驗序號分配力設(shè)備主體噸位t每分配力主體長度m體體體偏角弧橫向分力t偏角弧橫向分力t偏角弧橫向分力t度°0度°0度°01號2000.50001組2號4000.53號5000.50000000000004號2002組5號4006號5001112224440000000000000000007號2000000003組8號4009號50000000000000010號2000000004組11號40012號50000000000000013號2004.55組14號4004.515號5004.5000000000000000000實驗結(jié)果1.第一組分配力設(shè)備變形崩鎬頻次=0；2.第二組分配力設(shè)備變形崩鎬頻次=0；3.第三組分配力設(shè)備變形崩鎬頻次=0；4.第四組分配力設(shè)備變形崩鎬頻次=0；5.第五組分配力設(shè)備變形崩鎬頻次=0。結(jié)論高精度分配力設(shè)備降低了變形崩鎬頻次，不僅達(dá)到了目標(biāo)值≤7次/施工，致使施工變形崩鎬次數(shù)為0。制表人：宗輝制表時間：2018.10.10措施3：通車后形成檢測報告箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制圖76檢測報告使用高精度分配力設(shè)備，施工拼裝時間≤4h30min；變形、崩鎬頻次為0。并通過國家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的監(jiān)測，產(chǎn)品合格。結(jié)論完成時間完成地點負(fù)責(zé)人2018年9月16日-10月15日加工車間宗輝制表人：宗輝制表時間：2018.10.156效果檢查6.1目標(biāo)完成值情況新型分配力設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，施工安全，成本降低，特別是有效的減小了變形箱涵頂進(jìn)分配力設(shè)備的研制崩鎬率，縮短了頂推施工時間，保持了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證了箱涵頂進(jìn)施工的順利進(jìn)行，鐵路線路的正常運營。變形崩鎬率較《鐵路工程施工技術(shù)手冊-橋涵》中，同等土質(zhì)及同等規(guī)模施工頂進(jìn)降低了50%。本例頂力為4800t，箱涵自重3891t,實測施工時間如下表。表33頂推施工時間記錄表頂推施工時間記錄壓力數(shù)頂鎬數(shù)量臺頂力頂程（累積）施工累積時施工日期箱涵位置MPAT間h10.1610.1810.1910.20試頂72012141418680.52025304前端入土下滑板1211151920.51920.52626.48.513.521.5接近一半涵身入土10.22161631913629.580%10.2410.26全入土到位1816163618.63657