六連拱渡槽施工加載計算分析

郭杰

摘 要：以黔中水利總干渠渡槽C3標青年隊渡槽為例，對六連拱渡槽施工加載過程進行了分析計算，計算結果表明：主拱拉應力和中墩的承載力均滿足規(guī)范要求，但整個槽殼加載過程并未6跨同時施工，存在一定偏載，施工過程中應加強監(jiān)測。

關鍵詞：渡槽 應力 承載力 主拱

1.工程概況

黔中水利總干渠渡槽C3標由青年隊渡槽、塔山坡1#渡槽兩座渡槽組成，中間被總干C5標馬桑寨渡槽分成兩段。青年隊渡槽設計流量17.729m3/s，加大流量20.938m3/s，底坡1/1750，上游接明渠、下游接明渠。下部拱式支承為六連拱體系，采用懸鏈線無鉸拱，單跨108m，拱高27m，矢高比1/4，拱軸系數(shù)1.738，拱圈為C 4 5砼箱型拱，截面尺寸6.0m×2.2m，頂?shù)装搴駷?.3m，腹板厚度為0.4m。每跨拱上布置10副排架，用于支承渡槽槽殼，排架間距11.5m，采用C25砼單排架。渡槽槽殼為U型槽殼，采用C30混凝土，寬5.3m，高4.45m。渡槽總布置圖及單孔支架布置圖如圖1所示。

2.施工加載程序

青年隊渡槽主拱采用6跨同時對稱施工，在主拱混凝土強度達到100%設計強度后，按擬定程序拆除支架。主拱排架施工時遵循6跨同時施工，單跨對稱的原則，先6跨同時對稱按照從拱腳到拱頂?shù)捻樞蚴┕す吧吓偶芏?，排架?次加載時，6跨同時施工拱腳排架到一定高度；排架第2次加載時，6跨同時施工完成拱頂排架的，施工拱腳排架到一定高度；之后加載過程6跨同時從拱頂往拱腳處施工，并逐步施工拱腳排架直至全部排架完成。槽殼加載遵循從拱頂向拱腳對稱加載的順序。

3.主拱施工過程結構計算

3 . 1計算參數(shù)

采用midas civil 2011進行了施工過程靜力計算。主拱采用C45砼，中墩采用C35砼，混凝土參數(shù)指標見表1～2。主拱及中墩受力鋼筋采用HRB400級鋼筋，參數(shù)見表3～4。

3 . 2主拱及上部結構恒載

（1）鋼筋混凝土密度：26KN/m3；

（2）拱上恒載（槽殼+模板）：141.8KN/m；

（3）拱上恒載（排架+排架底梁）：以集中力的形式作用。3 . 3計算模型及邊界條件

整個模型由六連拱及中墩構成。其中主拱為C45砼，截面為單箱雙室斷面，截面高度為2.2m，截面寬度為6.0m，頂、底板厚0.3m，腹板厚0.4m。主拱交界墩為C40砼變截空心墩。模型邊界為：中墩底部固結，中墩頂部與拱腳剛性連接，拱腳固結，整體模型見圖2。

4.計算結果分析

4 . 1施工階段應力計算

根據(jù)施工過程模擬計算，施工階段應力分布如圖3～4所示，由圖3和圖4可知，在整個施工過程中拱肋上緣最大法向拉應力出現(xiàn)在排架施工完成時，最大法向拉應力為1.27MPa，小于0.7ftk'=1.757MPa，滿足規(guī)范要求；拱肋下緣最大法向拉應力出現(xiàn)在槽殼第二次施工完成時，最大法向拉應力為1.18MPa，小于0.7ftk'=1.757MPa，滿足規(guī)范要求。

4 . 2施工階段承載力驗算

（1）主拱承載力驗算

根據(jù)施工過程模擬計算，對整個施工過程的主拱承載力進行計算。各階段主拱的承載力均滿足規(guī)范要求。最大軸力31654KN<61823KN。

（2）中墩承載力驗算

通過計算中墩承載力彎矩如圖5～6可知，槽殼加載不是6跨同時施工，由于不平衡推力，對中墩產(chǎn)生的彎矩效應不一。在槽殼第2次加載時，2#中墩底部彎矩最大，軸力80840KN<367949KN，滿足承載力要求；在槽殼第8次加載時，4#中墩頂部彎矩最大，軸力56591KN<359403KN，滿足承載力要求。

5.結語

根據(jù)對青年隊渡槽主拱拱上結構加載的模擬分析，在整個加載過程中，主拱拉應力均在規(guī)范允許范圍內，中墩的承載力也滿足規(guī)范要求。但整個槽殼加載過程并未6跨同時施工，存在一定偏載，施工過程中應加強監(jiān)測，仔細觀測澆筑過程中主拱、中墩及邊拱座的位移，如有異常，應及時檢查處理。

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