钢管混凝土系杆拱桥施工中受力性能及稳定性分析.pdf
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1、 桥 梁建 设2 0 1 2年第 4 2 卷第 6 期 ( 总第 2 1 7期 ) B r i d g e Co n s t r u c t i o n ,Vo 1 4 2,No 6,2 0 1 2( To t a l l y No 2 1 7 ) 2 7 文章 编号 : 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 2 7 0 6 钢管混凝土系杆拱桥施工中受力性能及稳定性分析 陈 钒 , 王建欣 , 王江 ( 1 中 国水 电建设 集 团路桥 工程有 限公 司 , 北京 1 0 0 0 4 8 ;2 河 宇。 , 韩 大勇 南省第 四建筑 工程有 限公 司, 河南
2、南 阳 4 7 3 0 0 0 ) 摘 要 :为给 钢 管混凝 土 系杆拱桥 施 工监 控提 供 理 论 依 据 , 以 南水 北调 工 程 南 阳 市姚 湾跨 渠 公路 桥 为 背景 , 采 用有 限元软件 建 立全桥 三 维 空 间模 型 , 详 细 考 虑 混凝 土 灌 注 次序 、 混 凝 土徐 变效 应 、 吊杆 张拉 次序 、 系梁 多次 张拉 等环 节 , 对 结构施 工全 过程 的 内力 和 变形 历 程及 系梁浇 筑过 程 中 支架 受力进 行分 析 。结果表 明 , 施 工过程 中拱 肋钢 管及 管 内混凝 土应 力满足规 范要 求 ; 各 分支钢 管 中混凝土的压应力与混
3、凝土灌注次序有关; 钢管内灌注混凝土的徐 变会使钢管混凝土截面发 生应 力重 分布 ; 拱 肋 支 架满足 整体稳 定 性和 分 支稳定 性要 求 。 关键 词 :系杆拱 ; 钢 管 混凝 土结构 ; 支架 法施 工 ; 有 限元 法 ; 稳 定性 中图分 类号 : U4 4 8 2 2 5 文 献标 志码 : A An a l y s i s o f M e c h CFS T Ti e d Ar c h a ni c a l Be ha v i o r a n d S t a b i l i t y o f Br i d g e i n Co ns t r u c t i o n Pr o
4、 c e s s CHEN Fa n ,WANG Ji a n x i n ,WANG Ji a n g y u ,HAN Da yo ng ( 1 S i n o h y d r o Ro a d a n d Br i d g e En g i n e e r i n g C o ,Lt d ,Be ij i n g 1 0 0 0 4 8,Ch i n a;2 Th e Fo u r t h He n a n Co n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g Co ,I t d ,Na n y a n g 4 7 3 0 0 0,Ch i n a )
5、 Ab s t r a c t :To p r ov i d e t he t he or e t i c ba s e s f or t he c o ns t r uc t i o n m o ni t o r i ng a nd c o nt r o I o f c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t ube ( CFST) t i e d a r c h br i d ge,t he Ya o wa n W a t e r Cha n ne l H i g hwa y Br i d g e i n Na n y a n g Ci t y o f
6、t h e S o u t h t o o No r t h Wa t e r Di v e r s i o n Pr o j e c t wa s c i t e d a s a n e x a mp l e ,t h e f i n i t e e l e me nt s of t wa r e wa s u s e d t o s e t u p t he t hr e e d i m e ns i on a l mo de 1 f o r t he who l e b r i dg e o f t he b r i d ge,t he i nt e r na l f or c e s
7、a nd de f o r m a t i o n hi s t o r y of t he b r i d ge i n t h e wh ol e c o ns t r uc t i o n p r oc e s s a nd t h e f o r c e c o n di t i on s o f t h e s c a f f o l di n gs f o r c o nc r e t i n g o f t h e t i e b e a m s we r e a n a l y z e d i n de t a i l e d c ons i d e r a t i on o
8、f t h e v a r i ou s f a c t or s o f t h e c o nc r e t i n g s e q ue n c e s, c o nc r e t e c r e e p e f f e c t, ha n ge r t e n s i o ni n g s e qu e n c e s a n d m ul t i t i m e t e ns i o ni n g o f t h e ha n ge r s The r e s u l t s o f t h e a n a l ys i s s ho w t ha t t he s t r e s
9、s of t h e a r c h r i b s t e e l t ub e s a nd t he c o nc r e t e i n t he t u be s i n t he c ons t r uc t i on pr oc e s s c a n m e e t t he r e l e v a n t r e qu i r e me n t s i n t he c od e s The c o mpr e s s i v e s t r e s s of t h e c on c r e t e i n t he di f f e r e nt br a n c h s
10、 t e e l t ube s i s r e l a t e d t o t h e c on c r e t i ng s e qu e n c e s Th e c r e e p o f t he c o nc r e t e i n t h e t ub e s c an c au s e t he s t r e s s r e di s t r i b ut i on i n t h e s e c t i o ns o f t he CFST an d t he s c a f f ol d i ng s f o r c o nc r e t i n g of t h e a
11、 r c h r i bs c a n m e e t t he r e q ui r e m e nt s o f gl o b a l a n d l oc a l s t a b i l i t y Ke y wo r d s:t i e d a r c h;c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t u be s t r u c t u r e; s c a f f ol di n g m e t hod c o ns t r u c t i o n; f i n i t e e l e me nt me t h od;s t a b i l i t
12、y 1概述 姚 湾跨 渠公 路桥 位 于南 阳市规 划 城市道 路 光武 路上 , 根据市政工程及渠道阻水影响要求, 在跨渠时 采 用计 算跨 径 为 1 8 5 m 的下 承 式 钢 管 混凝 土 系杆 拱 桥 , 双 幅设计 , 单 幅 桥宽 2 O 2 5 m。每 幅 桥设 置 2 道拱肋 , 拱轴线为二次抛物线 , 矢跨 比为 1: 5 。采 收稿 日期 :2 0 1 2 0 7 0 6 作者简 介:陈钒 , 教授级高工 , E ma i l : c f s c 一 1 0 3 7 1 6 3 c o rn。研究 方向: 桥 梁施工控制技术 、 桥梁健康诊 断及加 固维修技术 、 商墩
13、大 跨 桥梁施工工艺。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 桥梁建设B r i d g e C o n s t r u c t i o n 用等截面桁架 拱肋 , 拱 肋外 轮廓 截 面尺寸 为 3 0 m4 5 m, 弦杆 直 径 为 1 1 2 0 mm、 厚 2 0 ( 2 2 )mm。 平联 钢 管 有 直 径 6 3 0 mm、 厚 1 4 mm 和 直 径 5 6 0 mm、 厚 1 2 mm 两种 , 腹杆 直径 5 6 0 mm、 厚 1 2 mm。 弦管 、 平 联 钢 管 内灌 注 C 5 5微 膨 胀 混 凝 土 , 拱 肋 受 力 构
14、件采 用 Q3 4 5钢 材 。单幅桥 两 拱 肋 问设 置 5道 一 字形桁架式横撑 和 2道 K字形桁架式横撑以增 强 拱肋 间 的横 向稳定 性 。单 幅桥 拱 肋 间距 ( 拱 肋 中 心距 ) 为 2 3 8 5 m。姚湾 跨渠公 路桥 立面 见 图 1 。 单 幅 桥 共 设 置 2 1 对 吊杆 , 吊杆 间 距 为 8 0 m, =:;1 l P l - r I ,l l I L L =,一 。 = = = 善 8 8 8 、 器 一 , : I l 图 1 姚 湾 跨 渠 公 路 桥 立 面 Fi g 1 El e va t i o n o f Ya o wa n W a t
15、 e r Cha nn e l Br i d g e 吊杆采用 P E S 一 1 2 1镀锌 高强平行钢丝 。系梁采用 单 箱单 室预 应力 混凝 土箱 形截 面 , 全 长 l 8 5 m( 含 拱 座) 。系梁纵 向 预 应 力 筋 采 用 公 称 直 径 1 5 2 4 mm 的高 强低 松弛 钢绞 线 , 预 应 力 管道 采 用 塑 料 波纹 管 成 孔 。 该桥采用先梁后拱法施工 , 即先在满堂支架上 浇筑 系梁 、 横 梁 , 再 在格 构柱式 支架 上分 节段 拼装拱 肋 。拱 肋划 分 为 9节 , 采 用分 段 吊装 法 拼 装 。拱 肋 各 节段 焊连 、 拱 脚 封
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