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        大跨度拱式管橋施工期拱架聯(lián)合受力分析

        2021-08-08 12:12:38程明偉
        黑龍江水利科技 2021年7期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        程明偉,吳 鴻

        (貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽 550001)

        1 工程概況

        某在建倒虹管以管橋形式跨越 “U”形峽谷,河谷寬約85m,深102m,兩岸為陡壁巖體,上部為緩坡平臺(tái)及斜坡,巖層傾角平緩,邊坡整體穩(wěn)定。倒虹管橋?yàn)橐蛔骺變艨鐬?08m的上承式鋼筋混凝土拱橋,凈矢高21.6m,主拱軸線為懸鏈線,拱軸系數(shù)1.832,拱座底高程1198.956m,起拱高程為1204.418m(詳見圖1)。拱圈采用C50鋼筋混凝土箱形拱,單箱雙室結(jié)構(gòu),寬6.0m,高2.2m,拱箱頂?shù)装搴?0cm,邊腹板、中腹板厚30cm,橫隔板厚度25cm。

        圖1 管橋橫斷面圖

        C50鋼筋混凝土拱圈采用貝雷拱架現(xiàn)澆工藝施工,鋼桁架由加強(qiáng)型”321”貝雷片組成,順橋向桁片以折線形式連接模擬主拱圈的曲線,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度12m(縱向由4片貝雷桁架片組成),沿弧向共有9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段,縱斷面有貝雷桁片36片;拱架橫斷面寬度6.6m,橫向分為5組,每組2片貝雷片,通過橫聯(lián)花架和上下頂面的平聯(lián)連接起來,見圖2。

        圖2 貝雷梁布置圖

        2 監(jiān)控布置

        為了測定和掌握臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼拱架在施工期的受力狀態(tài),防止支架結(jié)構(gòu)在施工過程中局部出現(xiàn)應(yīng)力過大,進(jìn)而影響施工安全和形成工程隱患,實(shí)際實(shí)施過程中對(duì)構(gòu)件關(guān)鍵斷面受力進(jìn)行監(jiān)測,事先在被監(jiān)測斷面布設(shè)應(yīng)變計(jì),跟蹤監(jiān)測拱圈澆筑施工過程中鋼拱架的應(yīng)力變化情況。

        管橋拱架應(yīng)力監(jiān)測主要布置在拱腳、L/8、L/4、3L/8、拱頂?shù)瓤刂平孛嬉约敖?jīng)過結(jié) 構(gòu)計(jì)算最不利受力截面處上、下弦桿進(jìn)行布設(shè),橫橋向按左、中、右進(jìn)行布設(shè),安裝應(yīng) 變計(jì)時(shí),盡可能對(duì)稱布置,以便利用對(duì)稱性進(jìn)行數(shù)據(jù)比較分析。

        混凝土澆筑后,混凝土監(jiān)測斷面與鋼拱架位置相同分別布置在拱腳L/4、3L/8、拱頂截面。

        圖3 監(jiān)測點(diǎn)布置圖

        3 監(jiān)測結(jié)果及分析

        拱圈采用分環(huán)分段澆筑,土分三環(huán)澆筑:第一環(huán)澆筑底板混凝土及 1/5 腹板混凝土,第二環(huán)澆筑剩余腹板和橫隔板混凝土,第三環(huán)澆筑頂板混凝土。第一環(huán)拱圈混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到 90%以上后,再澆筑第二環(huán)拱圈混凝土,第二環(huán)拱圈混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到 90%以上后,再澆筑第三環(huán)拱圈混凝土,每環(huán)澆筑混凝土量相差不大[1]。

        主拱圈分為 5 個(gè)節(jié)段進(jìn)行澆筑,長度分 別為:19.5m、27m、26m、27m、19.5m,主拱圈底板混凝土澆筑順序?yàn)椋和綕仓M(jìn)、 出口拱腳 19.5m 段和拱頂26m段底板混凝土,最后同步澆筑進(jìn)、出口岸 拱腰27m 底板混凝土。拱圈混凝土澆筑完成各個(gè)斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1。

        表1 拱圈澆筑過程中拱架各監(jiān)測斷面應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表 MPa

        表2 拱圈澆筑過程中拱架各監(jiān)測斷面豎向位移表 mm

        從表1-表2中可以看出底板環(huán)澆筑完成后,腹板澆筑階段鋼拱架監(jiān)測截面應(yīng)力及位移增量遠(yuǎn)大于頂板澆筑階段,同時(shí)頂板澆筑完成后鋼拱架各個(gè)監(jiān)測截面應(yīng)力較設(shè)計(jì)計(jì)算值小,說明拱圈底板合攏后底板拱圈混凝土承擔(dān)了部分后續(xù)混凝土的重量[2]。

        4 結(jié) 論

        通過對(duì)某在建鋼筋混凝土拱式管橋施工過程中的檢測數(shù)據(jù)分析,結(jié)合理論計(jì)算得出結(jié)論,對(duì)于大跨度鋼筋混凝土拱式管橋,當(dāng)采用鋼拱架分環(huán)現(xiàn)澆工藝時(shí),先期澆筑合攏的底板鋼筋混凝土與鋼拱架的聯(lián)合受力作用明顯,在以后鋼拱架設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮鋼拱架與底板混凝土的聯(lián)合作用,可以節(jié)省鋼拱架用鋼量。

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