哑铃形拱肋灌注施工阶段力学分析.pdf

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1、建材世界2010年第31卷第3期哑铃形拱肋灌注施工阶段力学分析郭小李1，吴晗明2(1．武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉430070；2．中南建筑设计院股份有限公司国际工程咨询管理中。0，武汉430071)摘要：哑铃形钢管混凝土拱桥在钢管拱肋灌注混凝土施工阶段可能出现缀板开裂。针对这一工程同题，结合实际工程项目，应用有限元软件ANSYS建立结构模型，对比分析结构各工况下的应力和变形。选择合理的施工方法和加固措施。而且对结构焊接住置的残余应力对结构受力的影响进行，分析中考虑材料非线性。研究表明，结构的焊接残余应力会大大降低结构

2、的承戴能力。在施工中应该考虑其影响。关键词：钢管混凝土拱桥；灌注；缀板；残余应力；非线性MechanicalAnalysisofDumbbell-shapedArchDuringConcretePumpingGUOXiao-li1。WUPlan．ruin92(1．ShodofCivilEngineeringandArchitecttlre，WuhenUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2．Gentral-SouthArcMtectualDesignInstituteCoLtd，Wu

3、han430071，China)Abstract：Thedumbbell—shapedconcretefilledsteeltubearchbridgewoundoceul"crackaccidentonthejoint0fstealtubeandbattenplateduringconcretepumpingstage．Inviewofthissituation，thespatialfiniteelementmodelswereestablished．Throughcontrastiveanalysisofresultsun

4、deralIconsitions，themostreasonableconstructionmethodwaschoosedand80meeffectivemeasurewasadopted．Moreover，theeffeetionofwdedingresidualstresswasanalysised．Thenonlinerbehaviorofstee[wastakenintoaccountinanalysis．Itwassuggestedthatweledingresidualstresswoundlargelydecr

5、easeloadcapacityofstructure．K锣words：concretefilledsteeltubearchbridge；pumping；battenplate；residualstress；nonLiner钢管混凝土拱桥具有施工方便、跨越能力大、结构体系灵活多样等优点，并且用料省、工期短、养护工作量小。是大跨度拱桥的一种比较合理的结构形式。自1991年5月我国第一座钢管混凝土拱桥一四川苍旺东河大桥建成以来，钢管混凝土拱桥在我国公路和城市桥梁中得到了迅猛的发展，到现在为止，我国在建和已建成的钢管混凝土拱桥已达

6、200多座。哑铃形截面拱肋钢管混凝土拱桥在施工过程中先架设空钢管拱肋，再压注混凝土。在压注混凝土时，由于压强较大，缀板可能发生局部变形甚至破坏。因此，必须对结构进行力学分析，以防止工程事故的发生，减少经济损失。1工程概况北深沟大桥位于山西省沁水县城东南约3．5km，阳城至侯马高速公路阳城至关门段。主桥拱轴线为悬链线，矢跨比为1／4．5，断面形式为桁架式，拱肋高度5．2m，宽2．7m，由4根雪10001"111"1"1的钢管组成，钢材采用Q345C，管壁厚度18rflrn，缀板采用壁厚为12mm的钢板。纵向4根钢管和缀板内灌注C

7、50混凝土，其余均为空钢管。缀板间加设拉杆，拉杆直径22m。拱肋截面尺寸见图1。71建祷世界2010年第31卷第3期珂)菱<卜——卫旺一图1拱肋截面2施工方法与顺序该桥采用泵送顶升浇注法进行施工。顶升浇注法是在钢管拱肋拱脚位置安装一个带阀门的进料支管。直接与泵车的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断地自上而下灌入钢管拱肋内，无须振捣，其优点是省时省工，依靠混凝土自重挤压密实，气泡及泌水从拱顶排出，混凝土强度能保证，混凝土泵送连续，泵管不易阻塞，无须搭设脚手架，工人劳动强度低；缺点是混凝土浇注过程不能直观呈现，对拱肋里混凝土的浇注

8、情况不能很好的了解并加以控制。因此，需严密监控，警惕事故的发生。设计灌注混凝土的顺序如下：先灌注钢管，再灌注腹板。灌注一次必须待混凝土强度达到设计强度的90％才可进行下一次灌注。3结构受力分析3．1模型的建立空间有限元分析基本假定：1)混凝土是密实的，钢管和混凝土间无缝隙且粘