钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程中钢管受力分析

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1、52桥梁结构城市道桥与防洪2010年3月第3期钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程中钢管受力分析黄智华，陶纳川，张文君t，张大伟-(1．上海浦东建筑设计研究院有限公司，上海市201204；2．天津市天政基础设施建设有限公司，天津市300074)摘要：钢管混凝土拱桥在压力灌注钢管内混凝土过程中，钢管受力十分复杂，对于其安全性必须引起重视。该文以上海浦东长清路川杨河桥为例，介绍了其拱肋及内部加劲构造，建立组合有限元模型，分析了拱肋钢管在灌注过程中的混凝土压强作用下的受力情况，并对几种加劲构造的作用作了分析，在此基础

2、上对设计和施工中应注意的问题作了小结。关键词：钢管混凝土拱桥；灌注钢管混凝土；拱肋加劲中图分类号：U448．22文献标识码：A文章编号：1009—7716(2010)03—0052--03的安全性和可靠性。拱肋内部加劲纵向排列方式1概述见图2，从图2可以看出，拱肋采用三种类型的长清路位于上海浦东三林功能区，是2010年加劲肋，在科苑路桥拱肋的基础上，增加了类型Ⅱ上海世博会的外围配套道路之一。长清路跨越川中的精轧螺纹钢JL32，f~=785MPa。该钢筋为预应杨河，为了一跨过河，并满足世博期间交通量等需力

3、粗钢筋，与普通钢筋相比，其强度大，不易破求，须将老桥拆除，采取系杆拱桥这种美观、经坏，且与拱肋钢板不需要焊接，连接可靠性好，而济实用的桥型。长清路川杨河桥靠近卢浦大桥，后者往往存在焊接不到位或者焊缝长度不够等后者也是系杆拱桥，在外观上，建成后将给附近居情况。继续采用普通钢筋和环向加劲板作为抵抗民一种“小卢浦”的感觉。该桥跨径为83m，宽拱肋钢板受压力变形的构造措施。在拱肋灌注混32．5m，双片拱肋。先架设拱肋，吊装中横梁，现浇凝土的过程中，拱肋内部受力机理较为复杂。为纵系梁及桥面板。在施工中，张拉系杆预

4、应力，形了认识其受力特点，各构件应力大小及变形特成无推力体系。成桥后，刚性系梁和拱肋组合成为征，建立板单元和梁单元的组合有限元模型进行一种梁拱组合体系【11。该桥拱肋采用钢管混凝土，分析。采用近似仿真模型分析能更清楚地认识结其断面为矩形，宽1．6m，高2．0m。其拱肋立面见构受力特点。图l。熹I类型Ⅱ第五排钢筋类型Ⅲ量J类型I第四排钢筋量l类型Ⅱ第三排钢筋量II0类型I第二排钢筋类型Ⅲ景I类型Ⅱ第—排钢筋图11，2拱肋立面图(单位：mm)图2拱肋内部加劲纵向排列方式在施工过程中，先吊装空钢管，安装就位，

5、然2钢管拱肋受灌注混凝土压力分析后往钢管内灌注微膨胀混凝土。压力灌注钢管内2．1钢管拱肋的加劲构造及有限元模型建立混凝土是一项技术性很强的工作【，如果设计和三种加劲类型构造见图3。施工不当，会出现钢管鼓胀等不良现象，严重情况由图3可知，拱肋加劲类型采用I、Ⅱ、Ⅲ三下甚至发生事故。因此，本桥建设过程中，结合已种，加劲类型I中，在长边和短边方向均采用三根经建成的浦东张江功能区科苑路川杨河桥的经HRB335的22nllTl直径的钢筋作为拉筋，并采用连验，并作了一定的改进，以提高灌注混凝土过程中接长短边的环形斜

6、筋，钢筋编号为1#。加劲类型Ⅱ收稿日期：2009—11—11将类型I的中点处的对拉筋改为精轧螺纹钢，其作者简介：黄智华(1981一)，男，上海人，工程师，从事桥梁设计工作。在灌注前拧紧，预先消除非弹性变形。加劲类型Ⅲ2010年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构53加劲类型I加劲类型Ⅱ加劲类型Ⅲ1：501：501：50图3三种加劲类型构造图(单位：mm)采用环向加劲板。中间开孑L以利于混凝土通过。三类加劲纵向布置，类型I和类型Ⅱ纵向间距均为600mm，类型Ⅲ间距为900mm。因此取其最小公倍数1800mm作

7、为有限元模型计算的拱肋长度。由于在1800mm范围内拱肋可近似看作直线，因此为了建模方便，建立直线拱肋模型。拱肋和类型Ⅲ的环向加劲板建为板单元，加劲钢筋均建为梁单元，其中板单元均为四边形单元，每个节点有六个自由度，并考虑剪切变形的影响。由图2可知，模型中有六排钢筋模型(加劲类型Ⅲ的钢筋由于作用小及建模方便未予考虑)。本桥拱肋钢板一般位置为20mm厚，加厚部位为24mm。偏保守计算，这里取20mm厚建模。环向加劲板宽150mm，厚12mm，为建模简便计，忽略其中开孑L的影响。图4有限元模型灌注混凝土过程中

8、，受管内阻力等因素的影响，内部压强比无障碍情况下的静压强要大。参考文献[1】所述，设计中心压强可取为2Yh=2×25×13．4=670kPa。其中，Y为混凝土容重，h为计算点距离混凝土顶部的最大距离。这样的设计值是高于实测值的【”。综合考虑，采用600kPa进行计算，将该压强施加在拱肋内壁钢板上。考虑对称性，将柱体上下两边的面外转动约束住。同时约束上下两边的竖向位移，并约束整个模型使之不发生刚体位移。有限元模型见图4。2．2计算结果及分析经