六连拱渡槽施工加载计算分析

郭杰

摘 要：以黔中水利总干渠渡槽C3标青年队渡槽为例，对六连拱渡槽施工加载过程进行了分析计算，计算结果表明：主拱拉应力和中墩的承载力均满足规范要求，但整个槽壳加载过程并未6跨同时施工，存在一定偏载，施工过程中应加强监测。

关键词：渡槽 应力 承载力 主拱

1.工程概况

黔中水利总干渠渡槽C3标由青年队渡槽、塔山坡1#渡槽两座渡槽组成，中间被总干C5标马桑寨渡槽分成两段。青年队渡槽设计流量17.729m3/s，加大流量20.938m3/s，底坡1/1750，上游接明渠、下游接明渠。下部拱式支承为六连拱体系，采用悬链线无铰拱，单跨108m，拱高27m，矢高比1/4，拱轴系数1.738，拱圈为C 4 5砼箱型拱，截面尺寸6.0m×2.2m，顶底板厚为0.3m，腹板厚度为0.4m。每跨拱上布置10副排架，用于支承渡槽槽壳，排架间距11.5m，采用C25砼单排架。渡槽槽壳为U型槽壳，采用C30混凝土，宽5.3m，高4.45m。渡槽总布置图及单孔支架布置图如图1所示。

2.施工加载程序

青年队渡槽主拱采用6跨同时对称施工，在主拱混凝土强度达到100%设计强度后，按拟定程序拆除支架。主拱排架施工时遵循6跨同时施工，单跨对称的原则，先6跨同时对称按照从拱脚到拱顶的顺序施工拱上排架墩，排架第1次加载时，6跨同时施工拱脚排架到一定高度；排架第2次加载时，6跨同时施工完成拱顶排架的，施工拱脚排架到一定高度；之后加载过程6跨同时从拱顶往拱脚处施工，并逐步施工拱脚排架直至全部排架完成。槽壳加载遵循从拱顶向拱脚对称加载的顺序。

3.主拱施工过程结构计算

3 . 1计算参数

采用midas civil 2011进行了施工过程静力计算。主拱采用C45砼，中墩采用C35砼，混凝土参数指标见表1～2。主拱及中墩受力钢筋采用HRB400级钢筋，参数见表3～4。

3 . 2主拱及上部结构恒载

（1）钢筋混凝土密度：26KN/m3；

（2）拱上恒载（槽壳+模板）：141.8KN/m；

（3）拱上恒载（排架+排架底梁）：以集中力的形式作用。3 . 3计算模型及边界条件

整个模型由六连拱及中墩构成。其中主拱为C45砼，截面为单箱双室断面，截面高度为2.2m，截面宽度为6.0m，顶、底板厚0.3m，腹板厚0.4m。主拱交界墩为C40砼变截空心墩。模型边界为：中墩底部固结，中墩顶部与拱脚刚性连接，拱脚固结，整体模型见图2。

4.计算结果分析

4 . 1施工阶段应力计算

根据施工过程模拟计算，施工阶段应力分布如图3～4所示，由图3和图4可知，在整个施工过程中拱肋上缘最大法向拉应力出现在排架施工完成时，最大法向拉应力为1.27MPa，小于0.7ftk'=1.757MPa，满足规范要求；拱肋下缘最大法向拉应力出现在槽壳第二次施工完成时，最大法向拉应力为1.18MPa，小于0.7ftk'=1.757MPa，满足规范要求。

4 . 2施工阶段承载力验算

（1）主拱承载力验算

根据施工过程模拟计算，对整个施工过程的主拱承载力进行计算。各阶段主拱的承载力均满足规范要求。最大轴力31654KN<61823KN。

（2）中墩承载力验算

通过计算中墩承载力弯矩如图5～6可知，槽壳加载不是6跨同时施工，由于不平衡推力，对中墩产生的弯矩效应不一。在槽壳第2次加载时，2#中墩底部弯矩最大，轴力80840KN<367949KN，满足承载力要求；在槽壳第8次加载时，4#中墩顶部弯矩最大，轴力56591KN<359403KN，满足承载力要求。

5.结语

根据对青年队渡槽主拱拱上结构加载的模拟分析，在整个加载过程中，主拱拉应力均在规范允许范围内，中墩的承载力也满足规范要求。但整个槽壳加载过程并未6跨同时施工，存在一定偏载，施工过程中应加强监测，仔细观测浇筑过程中主拱、中墩及边拱座的位移，如有异常，应及时检查处理。

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