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(duì)象,利用施工監(jiān)控實(shí)測(cè)、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(duì)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
1.1有限元仿真分析
采用結(jié)構(gòu)分析專用軟件MIDAS CIVIL對(duì)該三連拱式渡槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,建立單拱模型,用梁?jiǎn)卧M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(shuō)明,主拱的溫升溫降值可按有效溫度來(lái)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)献冃危颂巸H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(duì)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(cè)點(diǎn),共計(jì)21組,合計(jì)42個(gè)測(cè)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(cè)結(jié)果表
表2 2#拱圈第一階段豎向變形監(jiān)測(cè)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(cè)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(guò)上述對(duì)比分析可知,拱式渡槽拱肋各測(cè)點(diǎn)第一階段豎向變形小于對(duì)應(yīng)預(yù)拱度,且趨勢(shì)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(duì)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(cè)值為渡槽施工過(guò)程中同步監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù),皆為仿真計(jì)算結(jié)果。渡槽施工過(guò)程中拱座無(wú)明顯位移,故工作對(duì)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(duì)比分析表
續(xù)表4
通過(guò)表4及圖8的對(duì)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(shì)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(shì)一致。
圖7 第二階段豎向變形與預(yù)拱度對(duì)比圖
(1)預(yù)壓試驗(yàn)、第一階段拱肋變形實(shí)測(cè)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(cè)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(chǎng)復(fù)雜的施工環(huán)境與自然環(huán)境所造成,但是實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的相對(duì)偏差值滿足規(guī)范要求,且變化趨勢(shì)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(guò)對(duì)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(shì)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(yíng)的需要。
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[2] 孫志偉.鋼管混凝土拱橋拱肋預(yù)拱度研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2011.
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TV68
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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。