1、鋼管混凝土勁性骨架拱橋外包混凝土施工方案優化設計 摘要：混凝土拱箱成型時的受力狀態，不僅與結構和荷載有關，還與拱箱施工方法和施工順序密切相關。本文以昭化嘉陵江特大橋為施工背景，采用應力疊加法對鋼管勁性骨架拱橋4種不同的拱箱混凝土澆筑路徑的施工過程進行受力分析，從而對外包混凝土施工方法進行優化設計。關 鍵 詞：拱箱 施工方法 鋼管勁性骨架拱橋 應力疊加法 澆筑路徑 優化設計Arch Bridges Reinforced Concrete Construction Concrete Optimum Design OutsourcingYUAN Zhou(East China, Sichuan Ro

2、ad & 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 methods and construction sequence closely related. In this paper, Zhaohua Jialing River Bridge for constr

3、uction background, stress superposition method using steel arch bridge reinforced with 4 different arch box construction process of concrete pouring mechanical analysis of the path to outsourcing to optimize the design of concrete construction methods.Keywords: arch box；Construction Method；Reinforce

4、d with steel arch bridge；Stress Superposition；Pouring path；Optimization1 大橋概況昭化嘉陵江特大橋跨徑組合為（8×30）米預應力簡支小箱梁+跨徑364米鋼管混凝土勁性骨架拱橋+（8×30）米預應力簡支小箱梁，主橋長364米，引橋長為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8m，縱向采用外形等高5.8m，拱圈一般構造如圖圖1.1 鋼拱桁架結構構造Figure 1.1 The structure of steel arch truss structure拱肋

5、桁片按左右兩幅分幅設置，左右兩幅拱肋設置橫撐。單幅拱肋桁片高5.2m，寬7.2m。拱肋上下弦各設置3根457×14mm，上下弦之間設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桿連接。 拱肋上弦長度為409.54m，下弦長度為401.44m，拱肋沿橋跨中線對稱，單側劃分為6個正式扣掛節段，12個加工節段（即懸拼節段），設置一個跨中合龍段。拱肋桁片構造如下圖所示。圖1.2 節段構造圖Figure 1.2 Structure map segments2 拱圈澆注順序混凝土拱箱成型時的受力狀態，不僅與結構和荷載有關，還與拱箱施工方法和施工順序密切相關。本文研究的拱橋采用纜索吊

6、裝施工勁性骨架，本文考慮混凝土澆筑路徑變化，設計了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拱箱成形時及施工過程中內力和變形的影響。圖2.1 外面砼工作面劃分示意圖Figure 2.1 Schematic division of the outside face of concrete2.1 四種不同拱箱混凝土澆筑順序具體見表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個工作面澆注底板混凝土至合攏，待混凝土達到設計強度后再分6個工作面澆注腹板混凝土至合攏，最后分6個工作面澆注頂板混凝土

7、，每個頂、底、腹板劃分為13個節段澆筑，每次跨越一個腹、弦桿節點。28先分8個工作面澆注底板混凝土至合攏，待混凝土達到設計強度后再分8個工作面澆注腹板混凝土至合攏，最后分8個工作面澆注頂板混凝土，每個頂、底、腹板劃分為10個節段澆筑，每次跨越一個腹、弦桿節點。310先分10個工作面澆注底板混凝土至合攏，待混凝土達到設計強度后再分10個工作面澆注腹板混凝土至合攏，最后分10個工作面澆注頂板混凝土，每個頂、底、腹板劃分為8個節段澆筑，每次跨越一個腹、弦桿節點。412先分12個工作面澆注底、腹板混凝土至合攏，待混凝土達到設計強度后再分12個工作面澆注頂板混凝土至合攏，每個頂、底、腹板劃分為7個節段澆

8、筑，每次跨越一個腹、弦桿節點。3 模型介紹在鋼骨架拱肋澆注外包混凝土計算中，采用MIDAS有限元模型進行模擬。其中鋼骨架采用梁單元，外包混凝土采用板單元，全橋共984個節點，4723個單元，其中梁單元3498個，板單元1225個；荷載除鋼骨架及外包混凝土自重外，還考慮了臨時施工荷載。圖3.1計算模型圖Figure 3.1 Calculation model diagram4 靜力分析采用應力疊加法對鋼管勁性骨架拱橋4種不同的拱箱混凝土澆筑路徑的施工過程進行受力分析。采用應力疊加法分析時，考慮混凝土收縮、徐變對骨架應力的影響，沒有考慮截面應力重分布，忽略了應力從鋼骨架和老混凝土向新混凝土的轉移。

9、4.1 撓度分析不同路徑下裸拱成形時撓曲線見圖4.1圖4.1 不同路徑裸拱成形時撓曲線Figure 4.1 The path to the bare arch forming different deflection從圖4.1可知：裸拱成形時跨中撓度值最小的混凝土澆筑路徑是路徑1(0.303m)，其次是路徑4(0.36m)；跨中撓度值最大的混凝土澆筑路徑是路徑2和3(0.38m)。4.2 應力分析不同路徑下裸拱成形時上弦桿鋼管應力見圖4.2圖4.2 不同路徑裸拱成形時上弦桿鋼管應力Figure 4.2 Different paths winding bar bare steel arch fo

10、rming stress從圖4.2可知：(1)骨架最大壓應力出現在下弦l/8處，其中最大值出現路徑2（252MPa），其次是路徑1(226.4MPa)；最小值出現在路徑4(194.4MPa)；(2)骨架在拱腳處應力一般為壓應力，且拱腳下弦比下弦應力大，其中路徑1骨架在拱腳下弦出現壓應力(226.4MPa)。拱腳上弦應力最大值出現在路徑2(227.2MPa)，其次是路徑3（207.2MPa）；最小值出現在路徑1(173.6MPa)，其次是路徑4(185.6MPa)；圖4.3 不同路徑裸拱成形時下弦桿鋼管應力Figure 4.3 Different Ways to bare steel arch

11、forming chords stress從圖4.3可知：裸拱成形時骨架各截面應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。根據裸拱成形時跨中撓度和骨架應力的計算結果，在設計的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。從計算結果可以看出，骨架應力最小出現在路徑4，路徑4的施工順序是先分12個工作面澆注底、腹板混凝土至合攏，待混凝土達到設計強度后再分12個工作面澆注頂板混凝土至合攏，每個頂、底、腹板劃分為7個節段澆筑，每次跨越一個腹、弦桿節點。底板混凝土越早合攏，為后續腹板及頂板混凝土的澆筑分擔很大一部分內力，從而減小了骨架承擔的內力。從上面的分析可知：工作面分的越多，底板混凝土越早合攏，骨架承擔的內力越小，在實際施工中，應綜合考慮施工工期、施工設備、現場環境以及結構穩定性等因素，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(References)：