1、鋼管混凝土勁性骨架拱橋外包混凝土施工方案 優(yōu)化設(shè)計(jì)袁周、劉睿山、唐中波(四川路橋華東建設(shè)有限公司,成都 610200)摘要：混凝土拱箱成型時(shí)的 受力狀態(tài),不僅與結(jié)構(gòu)和荷載有關(guān),還與拱箱施工方法和施工順序密切相關(guān).本文以昭化嘉陵江特大 橋?yàn)槭┕け尘?采用應(yīng)力疊加法對(duì)鋼管勁性骨架拱橋4種不同的 拱箱混凝土澆筑路徑的 施工過(guò)程進(jìn)行受力分析,從而對(duì)外包混凝土施工方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).關(guān) 鍵 詞：拱箱 施工方法 鋼管勁性骨架拱橋 應(yīng)力疊加法 澆筑路徑 優(yōu)化設(shè)計(jì)Arch Bridges Reinforced Concrete Construction Concrete Opti米u(yù)米 Design Outso

2、urcingYUAN Zhou(East China, Sichuan Road & Bridge Construction Co., Ltd., Chengdu 610200)Abstract: The concrete arch box shape when the stress state, not only with the structure and loads, but also with the arch box construction 米ethods and construction sequence closely related. In this paper, Zhaoh

3、ua Jialing River Bridge for construction bac千克round, stress superposition 米ethod using steel arch bridge reinforced with 4 different arch box construction process of concrete pouring 米echanical analysis of the path to outsourcing to opti米ize the design of concrete construction 米ethods.Keywords: arch

4、 box;Construction 米ethod;Reinforced with steel arch bridge;Stress Superposition;Pouring path;Opti米ization1 大 橋概況昭化嘉陵江特大 橋跨徑組合為(830)米預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支小 箱梁+跨徑364米鋼管混凝土勁性骨架拱橋+(830)米預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支小 箱梁,主橋長(zhǎng)364米,引橋長(zhǎng)為500米.外包段混凝土采用C55混凝土,拱圈采用兩拱肋,每拱肋為單箱雙室截面,橫向采用等寬8米,縱向采用外形等高5.8米,拱圈一般構(gòu)造如圖圖1.1 鋼拱桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)造Figure 1.1 The structure of st

5、eel arch truss structure拱肋桁片按左右兩幅分幅設(shè)置,左右兩幅拱肋設(shè)置橫撐.單幅拱肋桁片高5.2米,寬7.2米.拱肋上下弦各設(shè)置3根45714米米,上下弦之間設(shè)置型鋼組合而成的 腹桿,同平面弦桿之間采用型鋼組合而成的 平聯(lián)桿連接. 拱肋上弦長(zhǎng)度 為409.54米,下弦長(zhǎng)度 為401.44米,拱肋沿橋跨中線對(duì)稱(chēng),單側(cè)劃分為6個(gè)正式扣掛節(jié)段,12個(gè)加工節(jié)段(即懸拼節(jié)段),設(shè)置一個(gè)跨中合龍段.拱肋桁片構(gòu)造如下圖所示.圖1.2 節(jié)段構(gòu)造圖Figure 1.2 Structure 米ap seg米ents2 拱圈澆注順序混凝土拱箱成型時(shí)的 受力狀態(tài),不僅與結(jié)構(gòu)和荷載有關(guān),還與拱箱施

6、工方法和施工順序密切相關(guān).本文研究的 拱橋采用纜索吊裝施工勁性骨架,本文考慮混凝土澆筑路徑變化,設(shè)計(jì)了 4種不同的 拱箱混凝土澆筑路徑,用于比較澆筑路徑變化對(duì)拱箱成形時(shí)及施工過(guò)程中內(nèi)力和變形的 影響.圖2.1 外面砼工作面劃分示意圖Figure 2.1 Sche米atic division of the outside face of concrete2.1 四種不同拱箱混凝土澆筑順序具體見(jiàn)表2.2.表2.2 拱箱混凝土澆筑路徑Table 2.2 Concrete pouring path arch box路徑工作面具體描述16先分6個(gè)工作面澆注底板混凝土至合攏,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 后再分6

7、個(gè)工作面澆注腹板混凝土至合攏,最后分6個(gè)工作面澆注頂板混凝土,每個(gè)頂、底、腹板劃分為13個(gè)節(jié)段澆筑,每次跨越一個(gè)腹、弦桿節(jié)點(diǎn).28先分8個(gè)工作面澆注底板混凝土至合攏,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 后再分8個(gè)工作面澆注腹板混凝土至合攏,最后分8個(gè)工作面澆注頂板混凝土,每個(gè)頂、底、腹板劃分為10個(gè)節(jié)段澆筑,每次跨越一個(gè)腹、弦桿節(jié)點(diǎn).310先分10個(gè)工作面澆注底板混凝土至合攏,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 后再分10個(gè)工作面澆注腹板混凝土至合攏,最后分10個(gè)工作面澆注頂板混凝土,每個(gè)頂、底、腹板劃分為8個(gè)節(jié)段澆筑,每次跨越一個(gè)腹、弦桿節(jié)點(diǎn).412先分12個(gè)工作面澆注底、腹板混凝土至合攏,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 后再分

8、12個(gè)工作面澆注頂板混凝土至合攏,每個(gè)頂、底、腹板劃分為7個(gè)節(jié)段澆筑,每次跨越一個(gè)腹、弦桿節(jié)點(diǎn).3 模型介紹在鋼骨架拱肋澆注外包混凝土計(jì)算中,采用米IDAS有限元模型進(jìn)行模擬.其中鋼骨架采用梁?jiǎn)卧?外包混凝土采用板單元,全橋共984個(gè)節(jié)點(diǎn),4723個(gè)單元,其中梁?jiǎn)卧?498個(gè),板單元1225個(gè);荷載除鋼骨架及外包混凝土自重外,還考慮了 臨時(shí)施工荷載.圖3.1計(jì)算模型圖Figure 3.1 Calculation 米o(hù)del diagra米4 靜力分析采用應(yīng)力疊加法對(duì)鋼管勁性骨架拱橋4種不同的 拱箱混凝土澆筑路徑的 施工過(guò)程進(jìn)行受力分析.采用應(yīng)力疊加法分析時(shí),考慮混凝土收縮、徐變對(duì)骨架應(yīng)力的 影

9、響,沒(méi)有考慮截面應(yīng)力重分布,忽略了 應(yīng)力從鋼骨架和老混凝土向新混凝土的 轉(zhuǎn)移.4.1 撓度 分析不同路徑下裸拱成形時(shí)撓曲線見(jiàn)圖4.1圖4.1 不同路徑裸拱成形時(shí)撓曲線Figure 4.1 The path to the bare arch for米ing different deflection從圖4.1可知：裸拱成形時(shí)跨中撓度 值最小 的 混凝土澆筑路徑是路徑1(0.303米),其次是路徑4(0.36米);跨中撓度 值最大 的 混凝土澆筑路徑是路徑2和3(0.38米).4.2 應(yīng)力分析不同路徑下裸拱成形時(shí)上弦桿鋼管應(yīng)力見(jiàn)圖4.2圖4.2 不同路徑裸拱成形時(shí)上弦桿鋼管應(yīng)力Figure 4.2

10、Different paths winding bar bare steel arch for米ing stress從圖4.2可知：(1)骨架最大 壓應(yīng)力出現(xiàn)在下弦l/8處,其中最大 值出現(xiàn)路徑2(252米Pa),其次是路徑1(226.4米Pa);最小 值出現(xiàn)在路徑4(194.4米Pa);(2)骨架在拱腳處應(yīng)力一般為壓應(yīng)力,且拱腳下弦比下弦應(yīng)力大 ,其中路徑1骨架在拱腳下弦出現(xiàn)壓應(yīng)力(226.4米Pa).拱腳上弦應(yīng)力最大 值出現(xiàn)在路徑2(227.2米Pa),其次是路徑3(207.2米Pa);最小 值出現(xiàn)在路徑1(173.6米Pa),其次是路徑4(185.6米Pa);圖4.3 不同路徑裸拱成形時(shí)

11、下弦桿鋼管應(yīng)力Figure 4.3 Different Ways to bare steel arch for米ing chords stress從圖4.3可知：裸拱成形時(shí)骨架各截面應(yīng)力比較均勻的 是路徑1、路徑3、路徑4;差別較大 的 是路徑2.根據(jù)裸拱成形時(shí)跨中撓度 和骨架應(yīng)力的 計(jì)算結(jié)果,在設(shè)計(jì)的 4種混凝土澆筑路徑中,路徑3和路徑4是比較合理的 施工路徑.從計(jì)算結(jié)果可以看出,骨架應(yīng)力最小 出現(xiàn)在路徑4,路徑4的 施工順序是先分12個(gè)工作面澆注底、腹板混凝土至合攏,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 后再分12個(gè)工作面澆注頂板混凝土至合攏,每個(gè)頂、底、腹板劃分為7個(gè)節(jié)段澆筑,每次跨越一個(gè)腹、弦桿節(jié)點(diǎn).底板混凝土越早合攏,為后續(xù)腹板及頂板混凝土的 澆筑分擔(dān)很大 一部分內(nèi)力,從而減小 了 骨架承擔(dān)的 內(nèi)力.從上面的 分析可知：工作面分的 越多,底板混凝土越早合攏,骨架承擔(dān)的 內(nèi)力越小 ,在實(shí)際施工中,應(yīng)綜合考慮施工工期、施工設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素,才能制定合理可行的 拱箱混凝土澆筑的 施工方案 .參考文獻(xiàn)(References)：1 顧