鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工技術(shù)探析

孫春娥，孟麗娟，彭真 （中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

隨著大型鋼筋混凝土拱橋勁性骨架廣泛應(yīng)用，需要構(gòu)建鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工優(yōu)化模型，結(jié)合施工參數(shù)分析方法，構(gòu)建鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工的承載力分析模型，通過(guò)對(duì)模型中最大載荷作用點(diǎn)的分析，結(jié)合地基承載分析方法在砂土、粉土、沖積砂土層中優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工，提高鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的彈性模量[1]。在拱橋施工過(guò)程中，受到初始荷載取值影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中的承載效率不穩(wěn)定[2]。針對(duì)當(dāng)前鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工存在的問(wèn)題，本文提出基于組合結(jié)構(gòu)及拉鋼筋應(yīng)變參數(shù)分析的鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工控制技術(shù)。采用節(jié)點(diǎn)錨固性能參數(shù)分析的方法，構(gòu)建鋼筋混凝土拱橋勁性的非線(xiàn)性分布的平衡力矩模型，進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的屈服應(yīng)力響應(yīng)測(cè)試，根據(jù)極限承載力的最大載荷，采用高效線(xiàn)彈性迭代方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土拱橋勁性參數(shù)分析和應(yīng)力承載力控制。最后進(jìn)行實(shí)例測(cè)試，展示了鋼筋混凝土拱橋勁性骨架可靠性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)越性能。

2 鋼筋混凝土拱橋勁性框架結(jié)構(gòu)極限承載力和幾何參數(shù)分析

為了實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工技術(shù)優(yōu)化，結(jié)合鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的幾何特性和材料特性，建立鋼筋混凝土拱橋勁性框架結(jié)構(gòu)極限承載分析模型，通過(guò)平面內(nèi)受力結(jié)構(gòu)分析[3]，結(jié)合構(gòu)件截面幾何特性和材料特性的密切關(guān)系，采用節(jié)點(diǎn)錨固性能參數(shù)分析的方法，構(gòu)建鋼筋混凝土拱橋勁性的非線(xiàn)性分布的平衡力矩模型，表示為：

其中，xi,r表示線(xiàn)性廣義屈服參數(shù)，結(jié)合鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工的方法，得到扭矩和翹曲力矩的單元數(shù)di=2F(M)，計(jì)算軸向強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，得到鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的抗拉力為：

根據(jù)對(duì)鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的抗拉力技術(shù)結(jié)果，采用軸向彎矩My共同作用的方法分析鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的加固和特征，鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的最大基元破壞系數(shù)滿(mǎn)足i=π2V/d2。其中，V和d分別為對(duì)應(yīng)于Nx和My的無(wú)量綱力矩。進(jìn)一步分析和推導(dǎo)，得到承載應(yīng)力預(yù)測(cè)值：

其中，Qk為截面的幾何特性參數(shù)[4]。根據(jù)上述對(duì)極限承載力的計(jì)算結(jié)果，以及混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的屈服應(yīng)力響應(yīng)。

3 鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工的參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的材料配置數(shù)量、配置參數(shù)以及屈服強(qiáng)度等參數(shù)，當(dāng)鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的縱向鋼筋為HRB400級(jí)，采用SMA材料作為鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的配筋，通過(guò)荷載—位移混合控制加載的方法[5]，建立在彈性階段、屈服階段的鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的彈性參數(shù)分析模型，低周反復(fù)荷載作用下，得到極限拉應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?yōu)椋?/p>

其中，xi+1為節(jié)點(diǎn)宏觀(guān)力學(xué)參數(shù)，yi為箍筋間距，Δx為混凝土極限壓應(yīng)變參數(shù)，Δy為Kent-Park混凝土結(jié)構(gòu)分布參數(shù)，根據(jù)鋼筋極限應(yīng)力，分析混凝土圓柱體抗壓強(qiáng)度為：

4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

采用數(shù)值模型分析的方法，通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工的參數(shù)配置分析，單元類(lèi)型選用beam189，跨度L和層高H均為3 m，得到參數(shù)配置見(jiàn)表1所示。

根據(jù)表1的參數(shù)配置，解析鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工參數(shù)，分析不同階次HGYF的擬合精度和方差，見(jiàn)表2所示。

參數(shù)配置 表1

不同階次HGYF的擬合精度和方差 表2

分析表2得知，本文方法進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工參數(shù)解析，擬合精度較高，可逆系數(shù)穩(wěn)定在0.99，在屈服強(qiáng)度為σs=200 MPa下，測(cè)試彈性模量，如圖1所示。

分析圖1得知，本文方法進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工的可靠度較高，大大降低了離散自由度，彈性模量的振蕩性較低，說(shuō)明施工技術(shù)穩(wěn)定可靠。

圖1 彈性模量測(cè)試

5 結(jié)論

本文提出基于組合結(jié)構(gòu)及拉力鋼筋應(yīng)變參數(shù)分析的鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工控制技術(shù)。結(jié)合彈性模量調(diào)整，建立工字型截面，進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)節(jié)點(diǎn)整體性分析，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的屈服應(yīng)力響應(yīng)測(cè)試，根據(jù)極限承載力的最大載荷，采用高效線(xiàn)彈性迭代方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土拱橋勁性參數(shù)分析和應(yīng)力承載力控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工技術(shù)優(yōu)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和性能分析得知，設(shè)計(jì)方案降低了離散自由度，提高了鋼筋混凝土拱橋勁性骨架的可靠度，具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。