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3D打印仿古桥主拱施工难点与解决方案

更新时间: 2024-10-24 11:15:48  查看次数: 123    
主拱轮廓拼接的一个施工难点就是能不能保证拼接的精度。主拱用 3D 打印是卧式的,各个角点因为成型方式,打印完成后是弧形过渡的,所以整个拱圈没有明显的控制点。在打印构件之前,通过对打印路径进行研判发现了这个难点。设计上通过在打印过程结束后,让机械臂同步加上固定坐标点的方式来形成控制点。在拼接的过程中,利用全站仪对控制点的精度进行实时数据采集,同时利用采集到的数据对主拱轮廓拼接进行设计修正,最终让精度满足要求。
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主拱内部填充有两个施工难点。第一个难点是,因为主拱的失跨比设定受到地形条件和悬链线拱轴系数确定的限制,没办法满足在整体升降温等荷载作用下主拱全截面受压,所以需要采用加韧的方式来提升主拱的强度。主拱内部填充的第二个难点在于,单片主拱横向设计宽度受到三个因素的限制,也就是横向拼接数量、主拱施工时的稳定性、主拱轮廓成型过程中轮廓的强度。横向拼接数量要尽可能少,就需要单片主拱横向宽度尽可能大,这样能获得更大的拱圈稳定性。但是横向宽度过大又会导致主拱轮廓过高,在浇筑的时候轮廓结构会产生裂缝甚至强度不足而破裂。所以,主拱横向宽度设计也就是打印高度设计是由施工过程来控制的。本文根据材料特性,参考《公路桥涵施工技术规范》,利用 Midas/Civil 有限元软件通过板单元模拟对主拱浇筑进行计算控制,来确定打印高度。
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主拱是异形细长曲杆结构,在吊装过程中强度和稳定性需要满足相应要求。同时,要保证主拱吊装过程中主拱不发生较大变形,主拱合拢的时候拱轴线要和设计拱轴线保持一致。所以设计上采用在主拱卧式布置的时候,在拱脚施加临时预应力的措施来控制以上过程。并且采用 Midas/Civil 有限元软件对施工过程的强度、变形进行校核,为控制主拱拱轴线稳定和施工安全提供指导,也为上述解决方案提供理论支持。