[发明专利]一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法

说明书

本发明涉及桥梁工程施工技术领域，尤其涉及一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法，包括：S1：拟合劲性骨架拱顶截面挠度影响线为多项式f(x)；S2：通过积分得到劲性骨架拱某一环混凝土浇筑阶段拱顶截面的变形曲线F(x)；S3：建立f(x)、F(x)、某一环外包混凝土高度y的三组坐标系；S4：根据工作面数N，在F(x)变形曲线坐标系得到若干分段点；两相邻分段点的横坐标之差，即为每个工作面的水平分段长度L_i；S5：根据工作段数M，再分别在每个工作面对应的变形曲线F(x)得到各个工作段的分段点；相邻的工作面分段点与工作段的分段点的横坐标之差，即为对应工作面内的各个工作段的水平分段长度L_i,j。

技术领域

本发明涉及桥梁工程施工技术领域，尤其涉及一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法。

背景技术

劲性骨架混凝土拱桥是在架设成拱的劲性骨架上分环分段浇筑拱圈外包混凝土而形成的一种拱桥结构，适用于跨度在300m以上的特大跨钢筋混凝土拱桥。为控制外包混凝土浇筑过程中劲性骨架拱的变形和应力，通常采用多工作面浇筑法。但如何确定混凝土分段位置和浇筑长度，使劲性骨架应力分布均匀，防止劲性骨架拱出现上、下反复变形，是劲性骨架拱桥施工的关键。目前国内已有确定工作面的方法是采取试算法，然而，试算法工作量大，得到的分段位置和浇筑长度往往不能使各工作面同步浇筑时拱顶截面均匀下挠，甚至出现拱顶截面上挠的情况，同时上下弦杆、外包混凝土应力可能未满足规范要求，因此，如何科学的确定劲性骨架混凝土拱桥的工作面分段位置和浇筑长度，是劲性骨架法施工中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有方法中所存在的不足，本发明提出了一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土分段长度的计算方法，该方法能够彻底解决现有方法存在的问题，能够有效控制劲性骨架拱的变形，改善其受力状态。

一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法，包括下列步骤：

利用有限元程序提取劲性骨架拱拱顶截面挠度影响线，将其拟合为多项式，记为挠度影响线f(x)；

通过式(1)计算得到劲性骨架拱某一环混凝土浇筑阶段拱顶截面的变形曲线，记为变形曲线F(x)，并得到该环混凝土浇筑全过程拱顶变形的最大值F_max和最终变形值F_min，分别位于变形曲线F(x)中的B点和G点，对应于挠度影响线f(x)中的反弯点B点和跨中G点；

式(1)中：x-所求截面距拱脚的位置；A-某一环混凝土横截面面积；ρ-钢筋混凝土容重；-拱轴水平倾角；f(x_i)-x_i处拱顶截面的挠度影响线值；

以拱脚为坐标原点，X轴为距拱脚水平距离，Y轴为f(x)，建立挠度影响线f(x)坐标系；其下方以拱脚为坐标原点，X轴为距拱脚水平距离，Y轴为F(x)，建立变形曲线F(x)坐标系；在变形曲线F(x)坐标系下方以拱脚为坐标原点，X轴为距拱脚水平距离，Y轴为拱圈高度y，建立某一环外包混凝土高度y坐标系；

根据预先确定的半跨混凝土浇筑工作面数N，在变形曲线F(x)坐标系的正值范围内作a条平行于X轴的水平线，在变形曲线F(x)坐标系的负值范围内作b条平行于X轴的水平线，满足N＝2a+b+2，与变形曲线F(x)相交得到若干交点，上述交点以及B点、G点在X轴上的投影点即为各工作面的分段点；两相邻分段点的横坐标之差，即为每个工作面的水平分段长度L_i；

根据预先确定的工作段数M，再分别在每个工作面对应的F(x)变形曲线上作c条水平线，满足M＝c+1，与变形曲线F(x)相交得到若干交点，上述交点在X轴上的投影点即为各个工作段的分段点；相邻的工作面分段点与工作段分段点的横坐标之差或相邻的工作段分段点的横坐标之差，即为对应工作面内的各个工作段的水平分段长度L_i,j。