六連拱渡槽施工加載計(jì)算分析

郭杰

摘 要：以黔中水利總干渠渡槽C3標(biāo)青年隊(duì)渡槽為例，對(duì)六連拱渡槽施工加載過(guò)程進(jìn)行了分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：主拱拉應(yīng)力和中墩的承載力均滿足規(guī)范要求，但整個(gè)槽殼加載過(guò)程并未6跨同時(shí)施工，存在一定偏載，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：渡槽 應(yīng)力 承載力 主拱

1.工程概況

黔中水利總干渠渡槽C3標(biāo)由青年隊(duì)渡槽、塔山坡1#渡槽兩座渡槽組成，中間被總干C5標(biāo)馬桑寨渡槽分成兩段。青年隊(duì)渡槽設(shè)計(jì)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(wú)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(duì)渡槽主拱采用6跨同時(shí)對(duì)稱施工，在主拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按擬定程序拆除支架。主拱排架施工時(shí)遵循6跨同時(shí)施工，單跨對(duì)稱的原則，先6跨同時(shí)對(duì)稱按照從拱腳到拱頂?shù)捻樞蚴┕す吧吓偶芏眨偶艿?次加載時(shí)，6跨同時(shí)施工拱腳排架到一定高度；排架第2次加載時(shí)，6跨同時(shí)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(guò)程6跨同時(shí)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(duì)稱加載的順序。

3.主拱施工過(guò)程結(jié)構(gòu)計(jì)算

3 . 1計(jì)算參數(shù)

采用midas civil 2011進(jìn)行了施工過(guò)程靜力計(jì)算。主拱采用C45砼，中墩采用C35砼，混凝土參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1～2。主拱及中墩受力鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，參數(shù)見(jiàn)表3～4。

3 . 2主拱及上部結(jié)構(gòu)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(jì)算模型及邊界條件

整個(gè)模型由六連拱及中墩構(gòu)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(jié)，中墩頂部與拱腳剛性連接，拱腳固結(jié)，整體模型見(jiàn)圖2。

4.計(jì)算結(jié)果分析

4 . 1施工階段應(yīng)力計(jì)算

根據(jù)施工過(guò)程模擬計(jì)算，施工階段應(yīng)力分布如圖3～4所示，由圖3和圖4可知，在整個(gè)施工過(guò)程中拱肋上緣最大法向拉應(yīng)力出現(xiàn)在排架施工完成時(shí)，最大法向拉應(yīng)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(yīng)力出現(xiàn)在槽殼第二次施工完成時(shí)，最大法向拉應(yīng)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(yàn)算

（1）主拱承載力驗(yàn)算

根據(jù)施工過(guò)程模擬計(jì)算，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的主拱承載力進(jìn)行計(jì)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(yàn)算

通過(guò)計(jì)算中墩承載力彎矩如圖5～6可知，槽殼加載不是6跨同時(shí)施工，由于不平衡推力，對(duì)中墩產(chǎn)生的彎矩效應(yīng)不一。在槽殼第2次加載時(shí)，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(shí)，4#中墩頂部彎矩最大，軸力56591KN<359403KN，滿足承載力要求。

5.結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)青年隊(duì)渡槽主拱拱上結(jié)構(gòu)加載的模擬分析，在整個(gè)加載過(guò)程中，主拱拉應(yīng)力均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，中墩的承載力也滿足規(guī)范要求。但整個(gè)槽殼加載過(guò)程并未6跨同時(shí)施工，存在一定偏載，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，仔細(xì)觀測(cè)澆筑過(guò)程中主拱、中墩及邊拱座的位移，如有異常，應(yīng)及時(shí)檢查處理。

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