甘河溝大橋臨時拱座設計分析

文遠松，楊昌盛，吳遠林

(貴州新聯爆破工程有限公司，貴州 貴陽 550003)

甘河溝大橋臨時拱座設計分析

文遠松，楊昌盛，吳遠林

(貴州新聯爆破工程有限公司，貴州 貴陽 550003)

為了保證畢節市雙山新區梨新大道甘河溝大橋懸拼鋼拱架現澆施工臨時拱座進行設計分析，按照混凝土采用豎向分環、縱向分段原則進行澆筑，采用MIDASCIVIL2010計算軟件進行空間桿件建模，計算結果表明臨時拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲備，施工過程中注意每個鋼拱座高程必須在同一個水平面上，支架落架應緩慢進行卸荷砂箱下降作業，保證支架下降時能支承在卸荷砂箱上，使拱架平穩就位。

拱座；安全儲備；撓度

1 工程概況

貴州省畢節市雙山新區梨新大道甘河溝大橋起訖樁號：K2+530.000～K2+850.000，全長320 m；采用3×30 m箱梁+125 m箱型拱橋+3×30 m×箱梁,矢跨比f0/L0=1/5，拱軸系數m=1.756，大橋分為左右兩幅拱橋，每幅橋面寬23.0 m，設有1.6%縱坡和1.5%橫坡。拱箱截面高度2.2 m，寬度15.6 m，單箱四室截面，主跨上腹孔布置為11×12 m空心板。引橋箱梁、主拱圈、拱上排架和空心板采用現澆施工；引橋橋墩為花瓶型橋墩，承臺為矩形橋臺，樁基直徑分為1.5 m和2.2 m兩種形式，橋臺采用肋板式橋臺。根據設計要求甘河溝大橋主拱圈施工采用懸拼鋼拱架現澆施工，甘河溝大橋由左右兩幅橋梁組成，采用“豎向分環、縱向分段”的原則進行澆筑。為滿足施工要求，每幅主拱圈均需進行鋼拱架安拆作業。

2 臨時拱座設計

拱座采用鋼筋混凝土結構，混凝土標號為C40。臨時拱座在拱座澆筑完成后開始施工，利用鋼拱座與拱腳鉸接觸，鋼拱座上設有半圓形弧面鋼板，曲面半徑為160 mm。鋼拱座后方采用預埋鋼板約束其縱向位移，下方利用卸荷砂箱約束其豎向位移，后期通過卸荷砂箱進行拱架整體落架方便拱架拆除。為保證拱架落架時均勻平穩，在鋼拱座與卸荷砂箱之間鋪設2I45a型鋼作荷載分配梁，使拱架落架安全可靠。

3 拱架計算工況、位移及反力計算

為簡化計算過程和施工時取值需要，計算以下幾個主要工況(鋼筋混凝土自重按26 kN/m3計)滿足施工需要。

工況1：拱架自重(自重系數為1.3)；

工況2：工況1+施工荷載(拱圈模板、木板和作業荷載，按1 kN/m2考慮，折算后為2.86 kN/m2)；

工況3：工況2+拱圈底板荷載(折算為27.86 kN/m2)+ 拱圈腹板及橫隔板荷載(折算為21.3 kN/m2)+混凝土振搗荷載(按2 kN/m2考慮)；

工況4：工況2+1.2拱圈底板荷載(預壓狀態)；

工況5：工況3+整體溫差±15 ℃(僅作參考)。

拱架位移及反力計算結果見表1所示。

表1 拱架位移及反力計算結果表

4 臨時拱座驗算

臨時拱座主要構造物為鋼拱座和分配梁，根據拱架施工方法和拱架計算結果，臨時拱座主要計算以下兩個工況。

工況1：拱架工況3時，支點反力；

工況2：拱架落架時，支點反力(拱架工況2，最不利狀態：分配梁下方砂箱脫空，該位置拱架反力分擔到在相鄰兩個砂箱上)。

工況1：鋼拱座最大板應力為：81.7 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大應力為：1.43 MPa<[σ]=188.5 MPa。

工況2：鋼拱座最大板應力79.9 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大彎拉應力79.3 MPa<[σ]=188.5 MPa，最大剪應力26.6 MPa<[τ]=110.5 MPa。工況2下分配梁變形僅為1.49 mm,為計算跨徑3/8 000。由表1臨時拱座最大豎向力為231.4 t，最大水平力為258.8 t。卸荷砂箱設計支承能力為400 t滿足使用要求。同時臨時拱座背墻C40混凝土支承能力：[N]=18.4×0.56×0.8×1 000=8243.2 kN=824.32 t；臨時拱座底座支承能力[P]=18.4×0.72×π/4×1 000=7 081.2 kN=708.12 t。臨時拱座下基礎和背墻滿足臨時拱座承載力要求。

5 結 論

本文通過MIDASCIVIL2010計算軟件進行空間桿件建模受力分析，臨時拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲備，施工過程中注意每個鋼拱座高程必須在同一個水平面上，支架落架應緩慢進行卸荷砂箱下降作業，保證支架下降時能支承在卸荷砂箱上，使拱架平穩就位。

[1] 羅玉科,彭元誠,朱玉,厚覆蓋層地基上大跨拱橋拱座設計[J].世界橋梁，2007，(3)：24-27.

[2] 馬峰,張利斌,混凝土箱形拱橋施工用鋼拱架的設計和應用[J].中外公路，2016，(3)：173-176.

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1008-3383(2017)09-0099-02

2016-12-11