【正文】 ...... 26 附 錄 .............................................................................................................................................. 27 致 謝 .............................................................................................................................................. 31 第一章 緒 論 1 第一 章 緒 論 選題背景 想要了解橋梁檢修平臺(tái)運(yùn)行機(jī)構(gòu)首先要知道橋梁的概念，只有了解好橋梁才能去研究橋梁檢修的問(wèn)題， 懂得橋梁檢修的方法， 從而去了解橋梁檢修平臺(tái) 的原理結(jié)構(gòu) 。確切的說(shuō)是用來(lái)將交通路線（如道路、鐵路、水道等）或者其他設(shè)施（如管道、電纜等）跨越天然障礙（ 如河流、海峽、峽谷等）或人工障礙（高速公路、鐵路線）的構(gòu)造物。橋可以打橫搭著谷河或海峽兩邊，又或者起在地上升高，檻過(guò)下面的河或者路，讓下面交通暢通無(wú)阻。 橋梁與人類是共同發(fā)展。到了現(xiàn)在，橋梁已經(jīng)不單單是指用來(lái)過(guò)江過(guò)河的橋了，按照使用性來(lái)分，橋梁分為：公路橋 （圖 11） 、公鐵兩用橋 （圖 12） 、人行橋 （圖 13） 、機(jī)耕橋 （圖 14） 、過(guò)水橋 （圖 15） 等；按照跨徑大小和多跨總長(zhǎng)分為：特大橋、大橋、中橋、小橋、涵洞。 圖 11 公路橋 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 2 圖 12 公鐵兩用橋 圖 13 人行橋 圖 14 機(jī)耕橋 圖 15 過(guò)水橋 第一章 緒 論 3 橋梁檢修的概念 在 《建筑工人》 2021 年第 2 期上寫 到正交通部副部長(zhǎng)黃先耀先生在當(dāng)年的“首屆中國(guó)橋梁文化周”透露，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)現(xiàn)有各類橋梁約 50 萬(wàn)座，每年開工建筑的橋梁約為 1 萬(wàn)余座，中國(guó)正由世界“橋梁大國(guó)”向“橋梁強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們對(duì)交通設(shè)施的要求越來(lái)越高了，橋梁就是一個(gè)很重要的交通設(shè)施，特別是聯(lián)系江河兩岸的大橋更是在我們的生活中尤為重要。隨著 我國(guó)交通設(shè)施的迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅度增加，行車密度及車輛載重越來(lái)越大，這也是造成橋梁結(jié)構(gòu)的損傷因素。橋梁的損傷導(dǎo)致橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運(yùn)營(yíng)的安全，由此引起一系列的橋梁損傷問(wèn)題。另一方面，隨著橋梁服役期的增長(zhǎng)，使用養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，病橋危橋的數(shù)量越來(lái)越多，在生產(chǎn)實(shí)踐需要的推動(dòng)下，橋梁結(jié)構(gòu)的維修加固改造技術(shù)得以迅速發(fā)展，越來(lái)越受人們所關(guān) 注，橋梁檢測(cè)與維修加固必將進(jìn)一步地推動(dòng)橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，為確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)橋梁使用壽命起到更加重要的作用。近些年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和交通建設(shè)的飛速發(fā)展，長(zhǎng)期使用的橋梁要定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，養(yǎng)護(hù)維修是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作，一發(fā)現(xiàn)橋梁產(chǎn)生小的缺陷，就必須及時(shí)處理 ， 由養(yǎng)護(hù)部門對(duì)缺陷進(jìn)行修理。補(bǔ)強(qiáng)是通過(guò)對(duì)橋梁構(gòu)件和重大病害進(jìn)行徹底整治來(lái)提高整座橋 梁承載能力作用的加固 ， 稱為永久性的加固。對(duì)舊橋進(jìn)行拓寬，升高橋面，改橋?yàn)楹?，全部更換橋梁主要承重構(gòu)件等工作一般稱為橋梁的改建。 （ 2）掌握橋梁結(jié)構(gòu)，完善基礎(chǔ)資料，為維修加固提供必要條件。 （ 1） 鋼筋銹蝕 引起鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土的密度性不夠以及鋼筋保護(hù)層厚度不足或遭到破壞。我國(guó)南方地區(qū)，因工業(yè)污染形成的“酸雨”普遍存在，加上氣候潮濕，為橋梁鋼筋的銹蝕提供了合適的外部環(huán)境，北方地區(qū)冬季普遍采用撒鹽的方法防止橋面凍冰，富含 CI 的鹽水滲入結(jié)構(gòu)混凝土土體內(nèi)，大大加速了鋼筋的銹蝕。由于種種原因，橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋的銹蝕廣泛存在，為了維持橋梁的正常運(yùn)營(yíng)，需要對(duì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕的橋梁進(jìn)行維修。 （ 3） 橋面鋪裝開裂 混凝土橋面鋪裝層的病害隨處可見，主要表現(xiàn)為較規(guī)則的縱、橫向裂縫，不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫及較嚴(yán)重的破裂等病害。 （ 4）其他病害 橋梁結(jié)構(gòu)中其他常見的病害包括 ： 支座破壞；混凝土保護(hù)層不足；混凝土失效；疏板、脹喜；裂紋甚至脫落；混凝土碳化速度快；碳化深度達(dá)到鋼筋表面；防震擋塊損壞；橋頭跳車嚴(yán)重；橋面排水落石出暢；欄桿及人行道系損壞等。 橋面維修 的方法 (1) 局部修復(fù)鑿補(bǔ)法。 （ 2）橋梁加固可以有各種不同的方式，視舊橋的情況、承載能力的減弱程度以及今后的任務(wù)而變。 （ 4）不管采用何種加固方案、都應(yīng)考慮投資少、工效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好的耐久性等方面的要求。 （ 1）鑿除松脫，剝離已損壞部分混凝土。 （ 3）涂以環(huán)氧膠液等粘結(jié)劑。 （ 5）對(duì)新噴涂或澆筑混凝土面進(jìn)行表面處理。 （ 1） 基礎(chǔ)加固方法。 （ 2） 墩臺(tái)加固方法 常用的有鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固貫通裂縫的墩臺(tái)法 ； 用支撐法或增設(shè)擋土墻法處理墩臺(tái)滑移 ； 用頂升法加固產(chǎn)生過(guò)大沉降的橋梁結(jié)構(gòu)等。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢(shì)態(tài)，先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測(cè)方法和檢測(cè)手段，使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。一些新的方法被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測(cè)，如利用相干激光雷達(dá)測(cè)試橋梁下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測(cè)量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外成像檢測(cè)橋梁混凝土層的損傷，利用磁漏攝動(dòng)檢測(cè)鋼索 、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等?；谡駝?dòng)模態(tài)分析技術(shù)，人們研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)是整體狀態(tài)的一種度量，當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼特性發(fā)生變化時(shí)，選用結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)變化量進(jìn)行加權(quán)處理， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單元損傷的識(shí)別和有效定位。 （ 2） 先進(jìn)的橋梁測(cè)試和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括 全橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線電發(fā)送、精確的差分式全球定位系統(tǒng)測(cè)量橋梁變形、應(yīng)用鋼傳感器對(duì)橋梁超載進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)測(cè)等。 （ 4） 先進(jìn)的銹蝕探測(cè)和評(píng)估技術(shù)，包括磁漏探測(cè)技術(shù)、探測(cè)先張法壓漿空隙的沖擊 — 反射系統(tǒng)、埋入式銹蝕微傳感器以及以磁為基礎(chǔ)的測(cè)量系統(tǒng)。 通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)可以得知 橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，確保其安全使用。 在越來(lái)越先進(jìn)的橋梁檢測(cè)技術(shù)之上，橋梁檢修平臺(tái)的質(zhì)量被提到一個(gè)嶄新的高度，檢橋機(jī)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)變得尤為重要，而運(yùn)行機(jī)構(gòu)更是其中的重中之重 。之后就可以利用數(shù)據(jù)去初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)，制動(dòng)器和減速器的選擇等。 小結(jié) 本章主要通過(guò)對(duì)橋梁的概述去了解橋梁檢修問(wèn)題，利用對(duì)橋梁的主要病害分析和橋梁的維修方法分析去了解橋梁檢修技術(shù)。只有在了解的層面上才能去創(chuàng)新設(shè)計(jì)，才能有系統(tǒng)有計(jì)劃的了解橋梁檢修平臺(tái)。無(wú)論是在我國(guó)還是國(guó)外都有著重要的意義，單是我國(guó)就有超過(guò) 50 萬(wàn)座的橋梁，而且每年還有一批橋梁在興建中。華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 8 第二章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案介紹 橋梁檢測(cè)平臺(tái)的技術(shù)要求 ： 38m ： 40m ： 6m ： 1t ： 15m/min 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 檢橋機(jī)主要為主梁、 2 個(gè)門腿、欄桿、爬梯等組成。上部采用 2 根 25b 槽鋼、下部采用 22a 工字鋼，輔以斜撐、橫撐等組成。 第二章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案介紹 9 結(jié)構(gòu)重量估計(jì) 1）檢橋機(jī)主梁三根主材的重量約為 100kg/m，斜撐、橫撐估計(jì)為它的一半為 50kg/m，欄桿估計(jì)為 20kg/m，平鋪 2mm 厚鋼板為 ，初步估計(jì)主梁結(jié)構(gòu)自重 200kg/m， 40m 長(zhǎng)，總重 8t。 3） 其它，如爬梯、檢修平臺(tái)等 1t。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)初步計(jì)算 運(yùn)行機(jī)構(gòu)根據(jù)運(yùn)行速度 15m/min，考慮摩擦阻力、坡度和風(fēng)載荷等初步估計(jì)驅(qū)動(dòng)靜功率為 2kW，初步選擇電機(jī) 2 臺(tái)各 1 kW、 1500rpm。 圖 22 分別驅(qū)動(dòng) 2 條軌道可以采 用鐵路鋼軌 P11（每米 11kg 鐵軌，或者其它輕軌、甚至用工字鋼等型材），施工時(shí)需調(diào)平和壓緊，因此需要軌道壓板和軌道支架等結(jié)構(gòu)件。 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 10 運(yùn)行機(jī)構(gòu)分 2 檔速度運(yùn)行， 15m/min 用于行走， 5m/min 用于對(duì)橋梁的檢修。 圖 23 橋梁檢修平臺(tái)示意圖 圖 24 構(gòu)造示意圖 第二章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案介紹 11 小結(jié) 本章主要是對(duì)橋梁檢修機(jī)的設(shè)計(jì) 方案 作了大體的 介紹。經(jīng)過(guò)計(jì)算決定運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)選用電機(jī)、齒輪箱、制動(dòng)器三件組合一起的“三合一”產(chǎn)品。 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 12 第三章 驅(qū)動(dòng)部分相關(guān)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)選擇 運(yùn)行阻力 運(yùn)行阻力計(jì)算公式： ? ? ?P P P P風(fēng)靜 坡摩 （ 公 斤 ） （ 31） 式中 P 靜 運(yùn)行靜阻力（公斤） P 摩 運(yùn)行摩擦阻力（公斤） P 坡 在有坡度軌道上運(yùn)行時(shí)須克服有重量分力一起的阻力（公斤） P 風(fēng) 運(yùn)行時(shí)由風(fēng)載荷引起的阻力（公斤） 滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力 OO2= Q + G 39。 oK u d KfD ?P 起 附 起摩 輪（ ） （ ） （ 公 斤 ） （ 32） 式中 Q 起 起升載荷重量 (公斤 ) G’O自重（公斤 ） K滾動(dòng)摩擦系數(shù)（厘米）， 見表 31 d軸承內(nèi)徑（厘米） μ 軸承摩擦系數(shù)，見表 32 K 附 附加摩擦系數(shù)，見表 33 D 輪 車輪直徑（厘米） fo摩擦阻力系數(shù) 第二章中介紹主梁重 8t，爬梯等重 1t。 ) (P 坡 坡 超（ 公 斤 ） （ 33） 式中 K 坡 坡度阻力系數(shù)，見表 34 K 坡 = = 0. 00 2 ( 10 00 + 80 00 ) = 18 kgP ?坡 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 14 表 34坡度阻力系數(shù) K坡 軌道型式 在鋼筋混凝土基礎(chǔ)和金屬梁上的軌道 在碎石基礎(chǔ)和枕木上的軌道 起重機(jī)橋架上的小車軌道 K 坡 +FP 風(fēng) 起 物=Cq （ F ） （ 公 斤 ） （ 34） 式中 C風(fēng)載體型系數(shù) q 工作狀態(tài)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓（公斤 /米 2） F 起 起重機(jī)（小車）的擋風(fēng)面積（米 2） F 物 物品的擋風(fēng)面積（米 2） 可取 C= ， q=10（公斤 /米 2） ， F 起 +F 物 取 7 米 2 = 10 7 = 98P k g??風(fēng)? ? ?P P P P 風(fēng)靜 摩 坡 （ 公 斤 ） =+18+98=( 公 斤 ) 初選電動(dòng)機(jī) = ( )1 2 0 mPN 靜靜 υ 千 瓦η (35) 式中 P 靜 起重機(jī)（小車）滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力（公斤） υ 起重機(jī)（小車 ）的運(yùn)行速度（米 /秒） η 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，車采用臥式齒輪減速器時(shí)取 ，車采用立式齒速器時(shí)取 m 電 動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù) v=15m/min=，則 ( 9 5 . 9 4 1 8 9 8 ) 0 . 2 5= 0 . 2 3 2 ( )1 2 0 0 . 9 5 2N ? ? ? ???靜 千 瓦 、龍門起重機(jī)和裝卸橋的大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，可按下式初選電動(dòng)機(jī)： = K NN 電 靜（ 千 瓦 ） （ 36） 式中 K 電 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)為克服慣性的功率增大系數(shù)，對(duì)于在室外工作的龍門起重機(jī)的大、小和裝卸橋的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)為 JZR2 型或 YZR 型時(shí)取 K 電 =~，速度高者取大值 。 ( 39。D )= M + 0 . 9 7 5375k G D n mM tn ???? ??????2起 電 聯(lián)制 靜 制 （ ） （ 公 斤 米 ） （ 39） 式中 M 靜 電動(dòng)機(jī)