三連拱式渡槽支架現(xiàn)澆拱肋的預(yù)拱度研究

覃振洲，何 沁，覃 超

（1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院；2.貴州高速公路集團(tuán)有限公司；3.中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司）

橋梁工程

三連拱式渡槽支架現(xiàn)澆拱肋的預(yù)拱度研究

覃振洲1，何 沁2，覃 超3

（1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院；2.貴州高速公路集團(tuán)有限公司；3.中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司）

以某三連拱式水利渡槽為研究對象，利用施工監(jiān)控實(shí)測、有限元仿真計(jì)算兩種方法進(jìn)行拱肋預(yù)拱度與豎向變形的對比分析。得到拱式渡槽拱肋豎向變形規(guī)律及合理的預(yù)拱度設(shè)置，為類似工程提供借鑒。關(guān)鍵詞：拱式渡槽；預(yù)拱度；豎向變形；施工監(jiān)控；仿真計(jì)算

1 預(yù)拱度與實(shí)際變形對比分析

1.1有限元仿真分析

采用結(jié)構(gòu)分析專用軟件MIDAS CIVIL對該三連拱式渡槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，建立單拱模型，用梁單元模擬渡槽結(jié)構(gòu)。共計(jì)237個(gè)單元，241個(gè)節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型及結(jié)果如圖1～如圖7所示。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）表4.3.10-2的說明，主拱的溫升溫降值可按有效溫度來取值，在溫?zé)岬貐^(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)的最高有效溫度為34℃，最低有效溫度為-3℃。取封拱溫度為：14℃，考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)，溫度荷載設(shè)計(jì)值為：溫度上升值= 1.10×（34-14）=22.0℃；溫度下降值=1.10×（14+ 3）=18.7℃；因僅系統(tǒng)溫降使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生下?lián)献冃?，此處僅列出溫降計(jì)算結(jié)果。

圖1　左拱肋第一階段豎向變形

圖2　右拱肋第一階段豎向變形

1.2渡槽第一階段變形與預(yù)拱度對比分析

在各拱圈關(guān)鍵截面，采取在左、右拱肋頂面預(yù)埋鋼筋頭的方法布置測點(diǎn)，共計(jì)21組，合計(jì)42個(gè)測點(diǎn)。各拱圈第一階段變形如表1所示。

表1　1#拱圈第一階段豎向變形監(jiān)測結(jié)果表

表2　2#拱圈第一階段豎向變形監(jiān)測結(jié)果表

圖3　左拱肋第一階段豎向變形

圖4　右拱肋第一階段豎向變形

表3　3#拱圈第一階段變形監(jiān)測結(jié)果表

圖5　左拱肋第一階段豎向變形

圖6　右拱肋第一階段豎向變形

通過上述對比分析可知，拱式渡槽拱肋各測點(diǎn)第一階段豎向變形小于對應(yīng)預(yù)拱度，且趨勢一致，表明第一階段預(yù)拱度設(shè)置充分合理，能滿足該階段施工及結(jié)構(gòu)變形要求。

1.3渡槽第二階段變形與預(yù)拱度對比分析

渡槽第二階段豎向變形如表4所示，施工完成豎向變形實(shí)測值為渡槽施工過程中同步監(jiān)測所得，因目前渡槽剛施工完畢，十年收縮徐變豎向變形、整體溫降豎向變形、設(shè)計(jì)荷載作用豎向變形暫缺乏實(shí)測數(shù)據(jù)，皆為仿真計(jì)算結(jié)果。渡槽施工過程中拱座無明顯位移，故工作對結(jié)構(gòu)變形的影響暫未計(jì)入。

表4　渡槽第二階段豎向變形與預(yù)拱度對比分析表

續(xù)表4

通過表4及圖8的對比分析可知：（1）拱肋施工完成時(shí)的豎向變形略小于其理論豎向變形，但二者趨勢一致。（2）拱肋預(yù)計(jì)豎向總變形約為總預(yù)拱度的一半，二者趨勢一致。

圖7　第二階段豎向變形與預(yù)拱度對比圖

2 結(jié) 論

（1）預(yù)壓試驗(yàn)、第一階段拱肋變形實(shí)測值與有限元仿真計(jì)算得到的預(yù)拱度計(jì)算值吻合情況較好，計(jì)算值能夠較為準(zhǔn)確的模擬相應(yīng)階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

（2）第二階段拱肋變形實(shí)測值與有限元仿真模擬計(jì)算值有一定的偏差，主要原因是現(xiàn)場復(fù)雜的施工環(huán)境與自然環(huán)境所造成，但是實(shí)測值與計(jì)算值的相對偏差值滿足規(guī)范要求，且變化趨勢統(tǒng)一，因此相應(yīng)計(jì)算值能夠?yàn)閷?shí)際施工提供可靠的控制值。

（3）通過對比分析該渡槽計(jì)算總變形與施工預(yù)拱度得知，實(shí)際豎向變形約為預(yù)期預(yù)拱度的50％，并且二者變化趨勢相符，表明該渡槽預(yù)拱度設(shè)置較為充分，較好的滿足了渡槽結(jié)構(gòu)實(shí)際施工和后期持續(xù)運(yùn)營的需要。

［1］ 梁鵬.鋼管混凝土拱橋拱肋預(yù)拱度的研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2004.

［2］ 孫志偉.鋼管混凝土拱橋拱肋預(yù)拱度研究［D］.西安：長安大學(xué)，2011.

［3］ 公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）［S］.

［4］ 建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ 166-2008）［S］.

［5］ 李書兵.拱橋預(yù)拱度反“M”設(shè)置在陳家溝大橋中的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2002.

TV68

C

1008-3383（2016）09-0101-02

2016-06-20

覃振洲（1987-），男，湖北荊州人，工程師，研究方向：橋梁。