三連拱式渡槽支架現澆拱肋的預拱度研究

覃振洲，何 沁，覃 超

（1.貴州省交通規劃勘察設計研究院；2.貴州高速公路集團有限公司；3.中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司）

橋梁工程

三連拱式渡槽支架現澆拱肋的預拱度研究

覃振洲1，何 沁2，覃 超3

（1.貴州省交通規劃勘察設計研究院；2.貴州高速公路集團有限公司；3.中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司）

以某三連拱式水利渡槽為研究對象，利用施工監控實測、有限元仿真計算兩種方法進行拱肋預拱度與豎向變形的對比分析。得到拱式渡槽拱肋豎向變形規律及合理的預拱度設置，為類似工程提供借鑒。關鍵詞：拱式渡槽；預拱度；豎向變形；施工監控；仿真計算

1 預拱度與實際變形對比分析

1.1有限元仿真分析

采用結構分析專用軟件MIDAS CIVIL對該三連拱式渡槽進行結構分析，建立單拱模型，用梁單元模擬渡槽結構。共計237個單元，241個節點。結構計算模型及結果如圖1～如圖7所示。

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）表4.3.10-2的說明，主拱的溫升溫降值可按有效溫度來取值，在溫熱地區，混凝土結構的最高有效溫度為34℃，最低有效溫度為-3℃。取封拱溫度為：14℃，考慮荷載分項系數，溫度荷載設計值為：溫度上升值= 1.10×（34-14）=22.0℃；溫度下降值=1.10×（14+ 3）=18.7℃；因僅系統溫降使結構產生下撓變形，此處僅列出溫降計算結果。

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拱度對比分析

在各拱圈關鍵截面，采取在左、右拱肋頂面預埋鋼筋頭的方法布置測點，共計21組，合計42個測點。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測結果表

表2　2#拱圈第一階段豎向變形監測結果表

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測結果表

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

通過上述對比分析可知，拱式渡槽拱肋各測點第一階段豎向變形小于對應預拱度，且趨勢一致，表明第一階段預拱度設置充分合理，能滿足該階段施工及結構變形要求。

1.3渡槽第二階段變形與預拱度對比分析

渡槽第二階段豎向變形如表4所示，施工完成豎向變形實測值為渡槽施工過程中同步監測所得，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、設計荷載作用豎向變形暫缺乏實測數據，皆為仿真計算結果。渡槽施工過程中拱座無明顯位移，故工作對結構變形的影響暫未計入。

表4　渡槽第二階段豎向變形與預拱度對比分析表

續表4

通過表4及圖8的對比分析可知：（1）拱肋施工完成時的豎向變形略小于其理論豎向變形，但二者趨勢一致。（2）拱肋預計豎向總變形約為總預拱度的一半，二者趨勢一致。

圖7　第二階段豎向變形與預拱度對比圖

2 結 論

（1）預壓試驗、第一階段拱肋變形實測值與有限元仿真計算得到的預拱度計算值吻合情況較好，計算值能夠較為準確的模擬相應階段的結構狀態。

（2）第二階段拱肋變形實測值與有限元仿真模擬計算值有一定的偏差，主要原因是現場復雜的施工環境與自然環境所造成，但是實測值與計算值的相對偏差值滿足規范要求，且變化趨勢統一，因此相應計算值能夠為實際施工提供可靠的控制值。

（3）通過對比分析該渡槽計算總變形與施工預拱度得知，實際豎向變形約為預期預拱度的50％，并且二者變化趨勢相符，表明該渡槽預拱度設置較為充分，較好的滿足了渡槽結構實際施工和后期持續運營的需要。

［1］ 梁鵬.鋼管混凝土拱橋拱肋預拱度的研究［D］.武漢：武漢理工大學，2004.

［2］ 孫志偉.鋼管混凝土拱橋拱肋預拱度研究［D］.西安：長安大學，2011.

［3］ 公路圬工橋涵設計規范（JTG D61-2005）［S］.

［4］ 建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范（JGJ 166-2008）［S］.

［5］ 李書兵.拱橋預拱度反“M”設置在陳家溝大橋中的應用［J］.西部探礦工程，2002.

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。