甘河溝大橋臨時(shí)拱座設(shè)計(jì)分析

文遠(yuǎn)松，楊昌盛，吳遠(yuǎn)林

(貴州新聯(lián)爆破工程有限公司，貴州 貴陽 550003)

甘河溝大橋臨時(shí)拱座設(shè)計(jì)分析

文遠(yuǎn)松，楊昌盛，吳遠(yuǎn)林

(貴州新聯(lián)爆破工程有限公司，貴州 貴陽 550003)

為了保證畢節(jié)市雙山新區(qū)梨新大道甘河溝大橋懸拼鋼拱架現(xiàn)澆施工臨時(shí)拱座進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，按照混凝土采用豎向分環(huán)、縱向分段原則進(jìn)行澆筑，采用MIDASCIVIL2010計(jì)算軟件進(jìn)行空間桿件建模，計(jì)算結(jié)果表明臨時(shí)拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲(chǔ)備，施工過程中注意每個(gè)鋼拱座高程必須在同一個(gè)水平面上，支架落架應(yīng)緩慢進(jìn)行卸荷砂箱下降作業(yè)，保證支架下降時(shí)能支承在卸荷砂箱上，使拱架平穩(wěn)就位。

拱座；安全儲(chǔ)備；撓度

1 工程概況

貴州省畢節(jié)市雙山新區(qū)梨新大道甘河溝大橋起訖樁號(hào)：K2+530.000～K2+850.000，全長320 m；采用3×30 m箱梁+125 m箱型拱橋+3×30 m×箱梁,矢跨比f0/L0=1/5，拱軸系數(shù)m=1.756，大橋分為左右兩幅拱橋，每幅橋面寬23.0 m，設(shè)有1.6%縱坡和1.5%橫坡。拱箱截面高度2.2 m，寬度15.6 m，單箱四室截面，主跨上腹孔布置為11×12 m空心板。引橋箱梁、主拱圈、拱上排架和空心板采用現(xiàn)澆施工；引橋橋墩為花瓶型橋墩，承臺(tái)為矩形橋臺(tái)，樁基直徑分為1.5 m和2.2 m兩種形式，橋臺(tái)采用肋板式橋臺(tái)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求甘河溝大橋主拱圈施工采用懸拼鋼拱架現(xiàn)澆施工，甘河溝大橋由左右兩幅橋梁組成，采用“豎向分環(huán)、縱向分段”的原則進(jìn)行澆筑。為滿足施工要求，每幅主拱圈均需進(jìn)行鋼拱架安拆作業(yè)。

2 臨時(shí)拱座設(shè)計(jì)

拱座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號(hào)為C40。臨時(shí)拱座在拱座澆筑完成后開始施工，利用鋼拱座與拱腳鉸接觸，鋼拱座上設(shè)有半圓形弧面鋼板，曲面半徑為160 mm。鋼拱座后方采用預(yù)埋鋼板約束其縱向位移，下方利用卸荷砂箱約束其豎向位移，后期通過卸荷砂箱進(jìn)行拱架整體落架方便拱架拆除。為保證拱架落架時(shí)均勻平穩(wěn)，在鋼拱座與卸荷砂箱之間鋪設(shè)2I45a型鋼作荷載分配梁，使拱架落架安全可靠。

3 拱架計(jì)算工況、位移及反力計(jì)算

為簡化計(jì)算過程和施工時(shí)取值需要，計(jì)算以下幾個(gè)主要工況(鋼筋混凝土自重按26 kN/m3計(jì))滿足施工需要。

工況1：拱架自重(自重系數(shù)為1.3)；

工況2：工況1+施工荷載(拱圈模板、木板和作業(yè)荷載，按1 kN/m2考慮，折算后為2.86 kN/m2)；

工況3：工況2+拱圈底板荷載(折算為27.86 kN/m2)+ 拱圈腹板及橫隔板荷載(折算為21.3 kN/m2)+混凝土振搗荷載(按2 kN/m2考慮)；

工況4：工況2+1.2拱圈底板荷載(預(yù)壓狀態(tài))；

工況5：工況3+整體溫差±15 ℃(僅作參考)。

拱架位移及反力計(jì)算結(jié)果見表1所示。

表1 拱架位移及反力計(jì)算結(jié)果表

4 臨時(shí)拱座驗(yàn)算

臨時(shí)拱座主要構(gòu)造物為鋼拱座和分配梁，根據(jù)拱架施工方法和拱架計(jì)算結(jié)果，臨時(shí)拱座主要計(jì)算以下兩個(gè)工況。

工況1：拱架工況3時(shí)，支點(diǎn)反力；

工況2：拱架落架時(shí)，支點(diǎn)反力(拱架工況2，最不利狀態(tài)：分配梁下方砂箱脫空，該位置拱架反力分擔(dān)到在相鄰兩個(gè)砂箱上)。

工況1：鋼拱座最大板應(yīng)力為：81.7 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大應(yīng)力為：1.43 MPa<[σ]=188.5 MPa。

工況2：鋼拱座最大板應(yīng)力79.9 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大彎拉應(yīng)力79.3 MPa<[σ]=188.5 MPa，最大剪應(yīng)力26.6 MPa<[τ]=110.5 MPa。工況2下分配梁變形僅為1.49 mm,為計(jì)算跨徑3/8 000。由表1臨時(shí)拱座最大豎向力為231.4 t，最大水平力為258.8 t。卸荷砂箱設(shè)計(jì)支承能力為400 t滿足使用要求。同時(shí)臨時(shí)拱座背墻C40混凝土支承能力：[N]=18.4×0.56×0.8×1 000=8243.2 kN=824.32 t；臨時(shí)拱座底座支承能力[P]=18.4×0.72×π/4×1 000=7 081.2 kN=708.12 t。臨時(shí)拱座下基礎(chǔ)和背墻滿足臨時(shí)拱座承載力要求。

5 結(jié) 論

本文通過MIDASCIVIL2010計(jì)算軟件進(jìn)行空間桿件建模受力分析，臨時(shí)拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲(chǔ)備，施工過程中注意每個(gè)鋼拱座高程必須在同一個(gè)水平面上，支架落架應(yīng)緩慢進(jìn)行卸荷砂箱下降作業(yè)，保證支架下降時(shí)能支承在卸荷砂箱上，使拱架平穩(wěn)就位。

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