大跨混凝土拱橋非線性受力分析與施工控制.pdf

1、隨著我國公路交通事業(yè)的不斷進(jìn)步，混凝土拱橋?qū)τ诳缭缴絽^(qū)、海島等地形地質(zhì)條件具有很強(qiáng)的競爭力，由于混凝土拱橋具有造型美觀、承載能力強(qiáng)、受力條件良好、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，且可充分發(fā)揮混凝土材料抗壓的優(yōu)越性，在山區(qū)地質(zhì)條件下，混凝土拱橋常被作為首選橋型。大跨混凝土拱橋在施工過程中由于體系轉(zhuǎn)換以及非線性因素的影響，傳統(tǒng)的分析方法已不再適用，非線性因素成為橋梁設(shè)計、施工考慮的重要因素。為了保證橋梁成橋線形滿足設(shè)計要求，同時成橋內(nèi)力控制在設(shè)計容許

2、范圍之內(nèi)，必須對橋梁進(jìn)行施工控制。
　　 迄今為止，已有許多學(xué)者對拱橋進(jìn)行了不少研究工作，主要集中在拱橋穩(wěn)定性方面，對于非線性因素對拱橋受力性能方面影響研究較少，本文以湖北省宜昌市宜巴高速公路上張家灣拱橋為工程背景，根據(jù)張家灣拱橋的施工過程，采用有限元分析軟件Midas/civil對混凝土拱橋進(jìn)行施工階段分析，著重分析了施工過程中混凝土收縮徐變及大跨拱橋P-∮效應(yīng)對拱橋受力的影響，主要研究成果有以下方面:
　　 (1)計

3、算了滿堂支架的沉降、應(yīng)力及張家灣拱橋各施工過程的撓度、應(yīng)力，與現(xiàn)場實(shí)測撓度及應(yīng)力結(jié)果較為吻合，為拱橋施工控制立模標(biāo)高的確定提供理論依據(jù)。
　　 (2)拱橋施工過程中混凝土收縮徐變對拱橋撓度及應(yīng)力影響較大，為保證成橋線形及應(yīng)力與設(shè)計值相符，結(jié)構(gòu)計算過程中必須考慮混凝土收縮徐變的影響。對于張家灣拱橋，各施工階段考慮P-∮效應(yīng)與否對主拱圈撓度及應(yīng)力影響均不大。
　　 (3)對于混凝土收縮徐變目前并沒有統(tǒng)一的數(shù)學(xué)計算模型描繪其變

4、化規(guī)律，相關(guān)公式的數(shù)據(jù)大多都是以素混凝土為模型試驗測量的，本文采用不同的收縮徐變模式計算了裸拱自重下主拱圈控制截面的撓度及應(yīng)力，與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)采用日本規(guī)范收縮徐變模式計算值與實(shí)測值較為接近，建議在混凝土拱橋計算過程中，采用日本規(guī)范收縮徐變模式模擬混凝土收縮徐變。
　　 (4)為盡可能消除混凝土收縮徐變的影響，計算了合攏時刻由于混凝土收縮徐變在裸拱結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的二次力，結(jié)果表明:立刻合攏和1個月后合攏由于混凝土收縮徐變

5、產(chǎn)生的二次力相差較小。
　　 (5)通過對混凝土彈性模量變化、成橋后混凝土收縮徐變對主拱圈受力影響分析，結(jié)果表明:混凝土彈性模量對主拱圈撓度及應(yīng)力影響十分微小，成橋后收縮徐變對拱橋撓度及應(yīng)力影響較大，施工過程中，不可忽視成橋若干年后混凝土收縮徐變的影響。
　　 (6)橋梁結(jié)構(gòu)計算過程中，通常不考慮普通鋼筋的影響，本文計算了普通鋼筋約束效應(yīng)對混凝土拱橋受力的影響，結(jié)果表明普通鋼筋對混凝土收縮、徐變均有一定的抑制作用，計算過