三连拱式渡槽支架现浇拱肋的预拱度研究

覃振洲，何 沁，覃 超

（1.贵州省交通规划勘察设计研究院；2.贵州高速公路集团有限公司；3.中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司）

桥梁工程

三连拱式渡槽支架现浇拱肋的预拱度研究

覃振洲1，何 沁2，覃 超3

（1.贵州省交通规划勘察设计研究院；2.贵州高速公路集团有限公司；3.中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司）

以某三连拱式水利渡槽为研究对象，利用施工监控实测、有限元仿真计算两种方法进行拱肋预拱度与竖向变形的对比分析。得到拱式渡槽拱肋竖向变形规律及合理的预拱度设置，为类似工程提供借鉴。关键词：拱式渡槽；预拱度；竖向变形；施工监控；仿真计算

1 预拱度与实际变形对比分析

1.1有限元仿真分析

采用结构分析专用软件MIDAS CIVIL对该三连拱式渡槽进行结构分析，建立单拱模型，用梁单元模拟渡槽结构。共计237个单元，241个节点。结构计算模型及结果如图1～如图7所示。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）表4.3.10-2的说明，主拱的温升温降值可按有效温度来取值，在温热地区，混凝土结构的最高有效温度为34℃，最低有效温度为-3℃。取封拱温度为：14℃，考虑荷载分项系数，温度荷载设计值为：温度上升值= 1.10×（34-14）=22.0℃；温度下降值=1.10×（14+ 3）=18.7℃；因仅系统温降使结构产生下挠变形，此处仅列出温降计算结果。

图1　左拱肋第一阶段竖向变形

图2　右拱肋第一阶段竖向变形

1.2渡槽第一阶段变形与预拱度对比分析

在各拱圈关键截面，采取在左、右拱肋顶面预埋钢筋头的方法布置测点，共计21组，合计42个测点。各拱圈第一阶段变形如表1所示。

表1　1#拱圈第一阶段竖向变形监测结果表

表2　2#拱圈第一阶段竖向变形监测结果表

图3　左拱肋第一阶段竖向变形

图4　右拱肋第一阶段竖向变形

表3　3#拱圈第一阶段变形监测结果表

图5　左拱肋第一阶段竖向变形

图6　右拱肋第一阶段竖向变形

通过上述对比分析可知，拱式渡槽拱肋各测点第一阶段竖向变形小于对应预拱度，且趋势一致，表明第一阶段预拱度设置充分合理，能满足该阶段施工及结构变形要求。

1.3渡槽第二阶段变形与预拱度对比分析

渡槽第二阶段竖向变形如表4所示，施工完成竖向变形实测值为渡槽施工过程中同步监测所得，因目前渡槽刚施工完毕，十年收缩徐变竖向变形、整体温降竖向变形、设计荷载作用竖向变形暂缺乏实测数据，皆为仿真计算结果。渡槽施工过程中拱座无明显位移，故工作对结构变形的影响暂未计入。

表4　渡槽第二阶段竖向变形与预拱度对比分析表

续表4

通过表4及图8的对比分析可知：（1）拱肋施工完成时的竖向变形略小于其理论竖向变形，但二者趋势一致。（2）拱肋预计竖向总变形约为总预拱度的一半，二者趋势一致。

图7　第二阶段竖向变形与预拱度对比图

2 结 论

（1）预压试验、第一阶段拱肋变形实测值与有限元仿真计算得到的预拱度计算值吻合情况较好，计算值能够较为准确的模拟相应阶段的结构状态。

（2）第二阶段拱肋变形实测值与有限元仿真模拟计算值有一定的偏差，主要原因是现场复杂的施工环境与自然环境所造成，但是实测值与计算值的相对偏差值满足规范要求，且变化趋势统一，因此相应计算值能够为实际施工提供可靠的控制值。

（3）通过对比分析该渡槽计算总变形与施工预拱度得知，实际竖向变形约为预期预拱度的50％，并且二者变化趋势相符，表明该渡槽预拱度设置较为充分，较好的满足了渡槽结构实际施工和后期持续运营的需要。

［1］ 梁鹏.钢管混凝土拱桥拱肋预拱度的研究［D］.武汉：武汉理工大学，2004.

［2］ 孙志伟.钢管混凝土拱桥拱肋预拱度研究［D］.西安：长安大学，2011.

［3］ 公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）［S］.

［4］ 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）［S］.

［5］ 李书兵.拱桥预拱度反“M”设置在陈家沟大桥中的应用［J］.西部探矿工程，2002.

TV68

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1008-3383（2016）09-0101-02

2016-06-20

覃振洲（1987-），男，湖北荆州人，工程师，研究方向：桥梁。