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移动模架造桥机成套技术研究与应用公示信息


省科学技术奖推荐公示
项目名称:移动模架造桥机成套技术研究与工程应用 完成单位:长安大学 山东恒堃机械有限公司 中交路桥华东工程有限公司 完成人: 吕彭民 秘嘉川 王斌华 应红 张春国 闫朔 谢毅 王小山 王龙奉 王瑞 刘兴峰 陈学鲁 邵雨虹 高子渝 江明坤 向清怡 李瑶 党权交 吴乾坤 项目简介: 移动模架造桥机是一种自带模板,利用承台或墩柱作为支撑,对桥梁进行现 场浇筑的机电液一体化先进的施工装备,该装备具有不受桥上或桥下净空限制, 不占用地面空间,不需要预制梁场、不影响地面交通、整体浇筑桥梁质量高等优 点,正在被广泛应用于现代桥梁建设之中。根据现有文献可知,移动模架造桥机 的设计者和桥梁建造者追求的主要目标是施工安全和施工效率的改进, 并也取得 了一些成绩(例如防滑装置、施工检测、千斤顶装置,复合式移动模架、模架的 拼装、转运等)。但是进一步扩大功能、提升施工效率和安全,尚需综合移动模 架的施工工法、结构特点和桥梁建设要求开展深入研究。因此,项目组经过十余 年的努力,从控制系统(同步油缸控制、监控)、施工工法(钢筋绑扎、双幅施 工)、机构设计(例如推进小车、后横梁等)、结构性能提高(焊接性能改进、 结构修复、 钢箱梁极限承载力挖掘) 等四个方面开展移动模架造桥机成套技术系 统研究,推动我国桥梁施工机械和施工工法的技术进步,赶超世界先进水平。该 技术具有良好的市场前景和长远的战略意义。 本项目采用理论研究、试验研究、装备开发和工程应用相结合的技术路线, 进行移动模架造桥机系列关键技术创新、装备开发与工程应用。 实现了如下技术 创新: (1) 基于复杂空间避让技术和同步控制技术,发明了外模板自动折叠装置和

模板液压同步控制系统,突破了双幅移动模架内侧外模板的开合模问题和复 杂的模板液压系统中油缸联动同步技术难题,开发了双幅整体浇筑移动模架 造桥机,首次实现了双幅桥梁同步整体模架施工; (2) 发明了钢筋骨架整体绑扎吊装与浇筑并行施工成套技术,改变了现行移

动模架造桥机施工工艺,并研制了成套设备,工程应用后使施工效率提高 30%以上;
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(3)

开发了移动模架施工质量和安全实时监控系统,通过同步控制技术、无

线传输技术,实现了施工过程中的结构强度、刚度、稳定性和同步性的实时 监控,保障了施工安全和施工质量; (4) 进行了提高造桥机钢结构性能的创新性应用基础研究。针对造桥机钢箱

梁焊接结构,发明了“软+硬”相结合的双层焊接工艺,进行了含缓冲层有 效延寿的物理结构及裂纹扩展机理研究,有效提高了焊缝部位机械性能和耐 久性;针对钢结构损伤金属结构加固问题,完成了粘接界面断裂与增韧机理 研究,为实现复合材料加固金属结构、提高结构耐久性提供了技术基础;完 成了钢箱梁极限承载力的理论研究与实验研究,对螺栓群连接进行了深入研 究等。这些应用基础技术研究成果为造桥机结构优化和修复重新利用提供技 术支持。现已发表 SCI 收录论文 12 篇,处于国际领先水平。 (5) 通过对推进小车、托梁倒运、前支腿防倾覆系统、移动模架防滑装置、

主梁支撑用平衡梁装置、后横梁与主梁的连接结构、变幅宽移动模架技术、 移动模架整体连续后退方法、双作用自锁液压缸等机构的系列创新,使造桥 机使用更安全可靠、效率更高、受力更合理、适用面更广。 本项目的系列关键技术成果,填补了移动模架相关技术的空白,提高了移动 模架造桥机的使用范围、施工效率、施工安全和自动化程度。本项目已获发明专 利 15 项,实用新型专利 4 项,研究成果已成功应用于装备开发中,研发装备已 成功应用于萨瓦河大桥(欧洲)、行北渭河特大桥扩建工程(陕西省)、九峰岷 江特大桥(四川省)、临岳高速洞庭湖大桥(湖南省)、灵昆特大桥(浙江省)、 三门湾大桥(浙江省)和海南铺前大桥(海南省)等 20 余项国内外工程,采用 该技术近 3 年已完成项目共产生经济效益约 10 亿元人民币,取得了显著的经济 效益和社会效益,具有广泛的推广应用前景。 主要知识产权目录: 国别
中国 中国 中国

知识产权类别
发明专利 发明专利 发明专利

项目名称

申请号

授权号(批准号)

ZL201510018530. 上行式移动模架钢筋整体绑扎 201510018530.3 3 吊装施工工法与施工装置 ZL201410485302. 一种移动模架钢筋网片转运装 201410485302.2 2 置 ZL201410207507. 一种双幅移动模架外模板折叠 201410207507.4 4 装置
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中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国

发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型

一种移动模架多功能小车 新型移动模架推进小车 一种移动模架移动小车 一种托梁倒运装置

201510767466.9 201410142029.3 201510432919.2 201410641194.3

ZL201510767466. 9 ZL201410142029. 3 ZL201510432919. 2 ZL201410641194. 3

ZL201410438054. 一种移动模架主梁支撑用平衡 201410438054.6 6 梁装置 ZL201510052066. 自行式移动模架后横梁与主梁 201510052066.X X 连接结构 移动模架防滑装置 201510579443.5 ZL201510579443. 5

ZL201611017073. 移动模架梁面整体连续后退方 201611017073.7 7 法 ZL201210182751. 一种变幅宽曲线桥移动模架 201210182751.0 0 ZL201420778615. 一种对残余应力测试点进行预 201420778615.2 2 处理的腐蚀装置 ZL201520009547. 一种用于板材焊接微变形的测 201520009547.8 8 量装置 ZL201310156643. 一种U型螺栓拉伸试验专用工 201310156643.0 0 装 ZL201620136382. 一种移动模架前支腿防倾覆系 201620136382.5 5 统 双作用自锁液压缸 201520065993.0 ZL201520065993. 0 ZL201420556922. 6 ZL 201620136346.9

一种移动模架模板控制系统 201420556922.6 一种移动模架中后支腿升降及 应力监控系统 201620136346.9

已发表论文: [1] 吕彭民, 杨龙飞, 王斌华. 变幅宽移动模架结构的有限元分析与试验研究 [J]. 郑州大学学报(工学版), 2015, 36(02):43-46. [2] 吕彭民,王斌华等.大型造桥机工作状态数值模拟与试验[J].长安大学学报(自 然科学版) [J].2008(02):104-107. [3] 秘嘉川,吕彭民,关泽强,双幅整套浇筑造桥机安全性分析与试验[J].中国工 程机械学报,2017,15(4) :365-369
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[4] 王斌华,吕彭民,吴记生. 造桥机主梁高强螺栓群的有限元计算 [J]. 长安大 学学报(自然科学版) [J].2006(01):97-100. [5] 王龙奉 , 吕彭民 , 徐田 . 剪力作用下大型钢箱梁极限承载力研究 [J]. 湘潭大 学自科学报, 2015(4):29-36. [6] 史妍妮, 吕彭民, 梁佳. MSS50 双幅整体浇筑式移动模架力学性能仿真分析 [J]. 筑路机械与施工机械化, 2016, 33(11):98-102. [7] 陈一馨,吕彭民,李大涛,U 肋与横隔板焊接构造细节疲劳强度研究[J].,桥 梁建设,2014 44(3) :63-68 [8] 卢强,王斌华,王刚,移动模架桁架导梁的螺栓群设计分析[J].,建设机械技 术与管理,2017,30(10) :70-73 [9] 周飞虎, 高子渝, 岳海姣,等. 基于 PLC 的移动模架安全监控系统的研究[J]. 北方交通, 2015(4):1-4. [10] Wang Long-feng, Lu Peng-min, Xu Tian, Stress Analysis of High-strength Bolts for Steel Box, The International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering (MACE 2011), M95635, 2011 [11] Chunguo Zhang, Pengmin Lu, Xiaozhi Hu, Xuding Song. Residual stress-induced deformation and fatigue crack growth in weld-repaired high-strength low-alloy steel with soft buffer layer[J]. Materials Science and Engineering A, 2013, 564: 147-157. [12] Chunguo Zhang, Pengmin Lu, Xiaozhi Hu. Residual stress and softening in welded high-strength low-alloy steel with a buffering layer[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2014, 214: 229-237. [13] Chunguo Zhang, Xiaozhi Hu, Pengmin Lu, Gaiping Zhang. Tensile overload-induced plastic deformation and fatigue behavior in weld-repaired high-strength low-alloy steel. Journal of Materials Processing Technology[J], 2013, 213: 2005-2014. [14] Chunguo Zhang, Pengmin Lu, Xiaozhi Hu, Xuding Song. Effect of buffer layer and notch location on fatigue behavior in welded high-strength low-alloy. Journal of Materials Processing Technology[J], 2012, 212:2091-2101. [15] Chunguo Zhang, Songxu Ding, Pengmin Lu, Xiaozhi Hu. Effect of
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microstructure on mechanical properties in weld-repaired high strength low alloy steel[J]. Materials & Design, 2012, 36: 233-242. [16] Chunguo Zhang, Xiaozhi Hu, Pengmin Lu. Fatigue and hardness effects of a thin buffer layer on the heat affected zone of a weld repaired Bisplate80[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2012, 212: 393-401. [17] Chunguo Zhang, Stefan van der Vyer, Xiaozhi Hu, Pengmin Lu. Fatigue crack growth behaviour in weld-repaired high strength low alloy steel[J], Engineering Fracture Mechanics, 2011, 78: 1862-1875 [18] Binhua Hua, Yuxuan Bai, Xiaozhi Hu,Pengmin Lu. Enhanced epoxy adhesion between steel plates by surface treatment and CNT-short-fibre reinforcement[J], Composites Science and Technology, 2016.3 [19] Binhua Hua, Xiaozhi Hu,Pengmin Lu. Improvement of adhesive bonding of grit-blasted steel substrates by using diluted resin as a primer[J], International Journal of Adhesion and Adhesives, 2016.12 [20] Binhua Hua, Yuxuan Bai, Xiaozhi Hu,Pengmin Lu. Shear strength of epoxy adhesive joint between steel substrates with indented patterns[J], The Journal of Adhesion, 2016.1 [21] Binhua Hua, Xiaozhi Hu , Jizhuang Hui , Pengmin Lu , Bin Jiang. CNT reinforced adhesive joint between grit blasted steel substrates fabricated by simple resin pre coating method[J], The Journal of Adhesion, 2017.3 [22] Binhua Hua, Pengmin Lu,Yuhong Shao. Research on rib-to-diaphragm welded connection by means of hot spot stress approach[J], Steel and Composite Structures, 2015.1

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