大跨度拱式管桥施工期拱架联合受力分析

程明伟，吴 鸿

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵阳 550001)

1 工程概况

某在建倒虹管以管桥形式跨越 “U”形峡谷，河谷宽约85m，深102m，两岸为陡壁岩体，上部为缓坡平台及斜坡，岩层倾角平缓，边坡整体稳定。倒虹管桥为一座主孔净跨为108m的上承式钢筋混凝土拱桥，净矢高21.6m，主拱轴线为悬链线，拱轴系数1.832，拱座底高程1198.956m，起拱高程为1204.418m(详见图1)。拱圈采用C50钢筋混凝土箱形拱，单箱双室结构，宽6.0m，高2.2m，拱箱顶底板厚30cm，边腹板、中腹板厚30cm，横隔板厚度25cm。

图1 管桥横断面图

C50钢筋混凝土拱圈采用贝雷拱架现浇工艺施工，钢桁架由加强型”321”贝雷片组成，顺桥向桁片以折线形式连接模拟主拱圈的曲线，标准节段长度12m(纵向由4片贝雷桁架片组成)，沿弧向共有9个标准节段，纵断面有贝雷桁片36片；拱架横断面宽度6.6m，横向分为5组，每组2片贝雷片，通过横联花架和上下顶面的平联连接起来，见图2。

图2 贝雷梁布置图

2 监控布置

为了测定和掌握临时结构钢拱架在施工期的受力状态，防止支架结构在施工过程中局部出现应力过大，进而影响施工安全和形成工程隐患，实际实施过程中对构件关键断面受力进行监测，事先在被监测断面布设应变计，跟踪监测拱圈浇筑施工过程中钢拱架的应力变化情况。

管桥拱架应力监测主要布置在拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶等控制截面以及经过结 构计算最不利受力截面处上、下弦杆进行布设，横桥向按左、中、右进行布设，安装应 变计时，尽可能对称布置，以便利用对称性进行数据比较分析。

混凝土浇筑后，混凝土监测断面与钢拱架位置相同分别布置在拱脚L/4、3L/8、拱顶截面。

图3 监测点布置图

3 监测结果及分析

拱圈采用分环分段浇筑，土分三环浇筑：第一环浇筑底板混凝土及 1/5 腹板混凝土，第二环浇筑剩余腹板和横隔板混凝土，第三环浇筑顶板混凝土。第一环拱圈混凝土浇筑强度达到 90%以上后，再浇筑第二环拱圈混凝土，第二环拱圈混凝土浇筑强度达到 90%以上后，再浇筑第三环拱圈混凝土，每环浇筑混凝土量相差不大[1]。

主拱圈分为 5 个节段进行浇筑，长度分 别为：19.5m、27m、26m、27m、19.5m，主拱圈底板混凝土浇筑顺序为：同步浇筑进、 出口拱脚 19.5m 段和拱顶26m段底板混凝土，最后同步浇筑进、出口岸 拱腰27m 底板混凝土。拱圈混凝土浇筑完成各个断面监测数据如表1。

表1 拱圈浇筑过程中拱架各监测断面应力统计表 MPa

表2 拱圈浇筑过程中拱架各监测断面竖向位移表 mm

从表1-表2中可以看出底板环浇筑完成后，腹板浇筑阶段钢拱架监测截面应力及位移增量远大于顶板浇筑阶段，同时顶板浇筑完成后钢拱架各个监测截面应力较设计计算值小，说明拱圈底板合拢后底板拱圈混凝土承担了部分后续混凝土的重量[2]。

4 结 论

通过对某在建钢筋混凝土拱式管桥施工过程中的检测数据分析，结合理论计算得出结论，对于大跨度钢筋混凝土拱式管桥，当采用钢拱架分环现浇工艺时，先期浇筑合拢的底板钢筋混凝土与钢拱架的联合受力作用明显，在以后钢拱架设计过程中应考虑钢拱架与底板混凝土的联合作用，可以节省钢拱架用钢量。