下承式系桿拱拱肋支架拆除順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響

張銀

摘要：關(guān)鳳大道雙線大橋?yàn)樵颇鲜V通至大理鐵路擴(kuò)能改造工程七標(biāo)段重難點(diǎn)工程，該橋拱肋采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，受拱肋跨度、矢高較大影響，現(xiàn)澆支架拆除過程會(huì)導(dǎo)致拱腳位置及拱肋本身產(chǎn)生不平衡力，這將影響本橋后期運(yùn)營(yíng)安全、質(zhì)量及拱肋線型，針對(duì)現(xiàn)澆支架拆除順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響，以關(guān)鳳大道雙線大橋拱肋施工為研究對(duì)象，建立有限元仿真計(jì)算模型，分析了不同落架方案對(duì)拱肋變形和應(yīng)力的影響，確定了大跨度拱肋現(xiàn)澆支架合理的拆除方案，采用中間向兩側(cè)同時(shí)落架，對(duì)結(jié)構(gòu)安全比較有利，為類似工程的落架方案提供有力依據(jù)。

關(guān)鍵詞：拱肋；落架方案；仿真計(jì)算

0引言

系桿拱橋是拱與梁的組合結(jié)構(gòu)，系梁與拱肋為剛性連接，拱的推力變化由系桿承受而不傳給墩臺(tái)，所以對(duì)系梁及下部結(jié)構(gòu)無影響。在系桿拱設(shè)計(jì)過程中，雖然可通過適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)來防止系桿拱橋在使用階段拱腳處發(fā)生水平位移，但由于施工條件等因素限制，無法保證在施工過程中拱腳的水平推力相互平衡。對(duì)于采用滿堂支架施工的拱肋，尤其是在落架過程中，不合理的落架方式會(huì)導(dǎo)致拱肋及拱腳位置截面處產(chǎn)生較大水平推力差值，從而影響拱腳變形，對(duì)結(jié)構(gòu)以及后期的施工安全產(chǎn)生影響。因此，拱肋現(xiàn)澆支架在落架過程的應(yīng)力變化是影響結(jié)構(gòu)安全的重要因素，故須選擇合理的落架方案，確保結(jié)構(gòu)的施工安全。本文以關(guān)鳳大道雙線大橋?yàn)檠芯繉?duì)象，建立有限元仿真計(jì)算模型，通過施工過程的仿真模擬，分析不同落架方案對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影Ⅱ向，提出合理的落架方案指導(dǎo)施工。

1工程概況

關(guān)鳳大道雙線大橋全長(zhǎng)262.26m，本橋6跨，采用32m+80m+4*32m，主跨跨越關(guān)鳳大道，跨越結(jié)構(gòu)為1-80m系桿拱，理論矢高16m，矢跨比1/5。拱肋為鋼筋混凝土構(gòu)件，箱形截面，高2.3m，拱肋寬1.2m。兩拱肋之間設(shè)三根鋼筋混凝土橫撐與拱肋連接。橫撐為箱形截面，高1.9m，寬0.8m。在與拱肋交接處采用折線過渡，拱肋采用碗扣式滿堂支架施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，拱肋采用C55混凝土，實(shí)測(cè)28天混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為61.5MPa，混凝土容重取26.5kN/m3，彈性模量實(shí)測(cè)值取36.2GPa。

2施工階段落架方案及仿真模擬

2.1拱肋支架落架方案

拱肋采用在已澆筑系梁上搭設(shè)滿堂支架方式澆筑，在支架實(shí)際拆除過程中，很難實(shí)現(xiàn)滿堂支架同時(shí)一次性拆除，需要按照一定順序沿順橋向逐根拆除。這種拆除方式對(duì)拱肋的影響如何，需要進(jìn)行理論計(jì)算，從而確定最優(yōu)支架拆除順序。本文為了計(jì)算方便，將拱肋支架對(duì)稱劃分為17個(gè)階，從拱腳往拱頂依次編號(hào)為支架1～支架17，采用拱橋橫向、縱向?qū)ΨQ布置。如圖1所示。

拱肋支架拆除方案為：方案1：從中間往兩邊順序拆除即支架拆除1#-17#：方案2：從兩邊往中間順序拆除即支架拆除17#-1#；方案3：采用跳著拆除方式，即從17#-15#-13#……方式拆除。

2.2拱肋支架落架方案

本模型不考慮場(chǎng)地變形對(duì)支架拆除的影響，采用橋梁通用有限元軟件Midas Civil 8.3.2對(duì)拱肋落架過程進(jìn)行仿真模擬計(jì)算分析，拱肋劃分為58個(gè)單元，拱腳與系梁采用彈性連接模擬：支架模擬方式采用節(jié)點(diǎn)彈性連接與節(jié)點(diǎn)剛性連接，實(shí)現(xiàn)滿堂支架在系梁上的搭設(shè)方式與傳力機(jī)理，如圖2所示。

3計(jì)算結(jié)果及分析

采用Midas Civil對(duì)三種支架拆除順序進(jìn)行模擬，分別分析支架拆除過程中以及支架拆除后撓度變化情況。

3.1方案1：從拱頂向拱腳逐步對(duì)稱拆除（表1）

3.2方案2：從拱腳向拱頂逐步對(duì)稱拆除（表2）

3.3方案3：跳著拆除（表3）

通過對(duì)上述三種方案計(jì)算分析，在支架拆除過程中，拱腳下緣均出現(xiàn)了0.5MPa-0.6MPa的拉應(yīng)力，在支架拆除完成后，拱腳無拉應(yīng)力出現(xiàn)；在拆除支架過程中小于0.7xftk，0.7x0.9x2.74MPa=1.73MPa（拆除支架時(shí)以混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%強(qiáng)度計(jì)），混凝土不會(huì)出現(xiàn)開裂。拱肋支架拆除中最大撓度為5.3mm，變形值小于規(guī)范L/800規(guī)定。

拱肋支架拆除方案結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，不論采用三種支架拆除方式中任何一種，拱肋支架拆除完成后，拱肋變形、應(yīng)力相差不大，拱肋支架拆除完成后拱肋均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，拆除過程中應(yīng)力、變形水平均滿足規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)均處于安全。

4結(jié)語

利用有限元軟件Midas Civil對(duì)拱肋現(xiàn)澆支架的三種拆除方案進(jìn)行模擬，拆除過程中的拱肋應(yīng)力、變形兩個(gè)方面，對(duì)三種拆除方案進(jìn)行了對(duì)比分析。通過對(duì)比分析，不論采用何種支架拆除方案，拱肋在支架拆除過程中和支架拆除完成后的變形和應(yīng)力相差不大，均滿足規(guī)范限值。但是由于采用只能受壓的彈性連接的模擬滿堂支架方式，無法正確反映支架的受壓屈服破壞，考慮到實(shí)際拆卸安全，建議拱肋支架拆除采用從拱肋中間延順橋向?qū)ΨQ向兩邊拆除；系梁支架采用從邊跨支架拆除向跨中支架方向拆除。endprint