超大拱式变截面渡槽收缩徐变影响研究.doc

第３０卷 第１期 ２　　　 年 １月  水 　电 　能 　源 　科 　学 Ｗａｔｅｒ　ｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ　ｏｗｅｒ  Ｖｏｌ．０ Ｎｏ． Ｊａｎ．２　　　  文章编号 ：１０００－７７０９（０１２）１－０１０７－０４ 超大拱式变截面渡槽收缩徐变影响研究 游　日１，２，胡少伟１，２ （ ．南京水利科学研究院 ，江苏 南京 ２１００２９；２．水利部 水工新材料工程技术研究中心 ，江苏 南京 ２１００２４） 摘要 ：以跨径 ２００ ｍ的超大跨径变截面拱式渡槽的结构设计为例 ，通过建立有限元模型 ，对渡槽主拱圈的分 段分环施工全过程进行了收缩徐变分析 。结果表明 ，徐变收缩可引起较大的后期变形 ，对渡槽竖向位移影响 显著 。建议在超大跨拱式渡槽预拱度设计时 ，应充分考虑混凝土的收缩徐变对变形的影响 ，采取分段分环施 工并在拱脚处使用微膨胀混凝土以减小收缩徐变的影响 ，并采取相应措施控制渡槽线形 。 关键词 ：拱式渡槽 ；超大跨径 ；变截面 ；收缩徐变 中图分类号 ：ＴＶ６７２＋ ．３；ＴＶ３１２ 　 　渡槽为水流跨越河渠 、道路 、山冲 、谷口等的 架空输水建筑物 ，是灌区水工建筑物中应用最广 泛的交叉建筑物之一 。由于渡槽为钢筋混凝土结 构 ，而混凝土具有收缩和徐变的特性 ，因此渡槽在 长期荷载作用下挠度随时间增长将不断增大 ，导 致由徐变收缩产生的位移变形远大于由应力引起 的位移变形 。针对混凝土徐变收缩的不利影响 ， 有必要对 渡 槽 徐 变 收 缩 的 问 题 进 行 相 关 分 析 研 究 ，从而实现对渡槽后期徐变位移的估计及为采 取相应的工程措施提供理论基础 。近年来 ，国内 文献标志码 ：Ａ １／５，拱轴系数 ｍ＝２．４，拱 箱 截 面 高 ３．０ ｍ，截 面宽度从拱顶至拱脚按二次抛物线变化 ，拱顶 、拱 脚截面宽分别 为 ５．０、２．０ ｍ，主 拱 截 面 、平 面 图见图 １。主拱 设 左 右 两 个 箱 室 ，采 用 Ｃ４５ 混 凝 土 ，拱座采 用 Ｃ２０ 混 凝 土 。 拱 上 布 置 １３ 副 排 架 用于支承渡槽槽 壳 ，排 架 间 距 １５ ｍ，立 柱 尺 寸 随 排 架 高 度 不 同 而 变 化 ，主 拱 中 点 位 置 的 排 架 高 ３．２８ ｍ；两端拱座上的排架高 ４３．６ ｍ。槽 壳 为 Ｕ 型 ，采用 Ｃ３０混凝土 ，宽 ５．０ ｍ，高 ４．０ ｍ，设 计水深 ２．９ ｍ。 外对组合梁变形方面已进行了一些研 究 ［ ］ 得了一定的研究成果 ，但目前关于混凝土徐变收 缩对渡槽等箱型组合梁的影响的研究尚少 ，且未 充分考虑混凝土收缩徐变引起的内力重分布和后 期变形 ，可能会影响结构的正常使用和安全 。鉴 此 ，本文采用有限元分析法研究了超大跨拱式渡 槽预拱度设计工程 ，分析了徐变收缩对渡槽后期 变形的影响 ，并结合工程实际提出了相应的解决 方案 ，减少了因徐变收缩产生的位移带来的危害 ， 可供相关工程参考 。 １　超大渡槽概况及施工方案 １． 　概况 贵州省龙场渡槽总长 ３５６ ｍ，采用单跨拱 ，拱 跨 ２００ ｍ，为国 内 目 前 已 建 的 最 大 拱 跨 渡 槽 。主 拱为 变 截 面 悬 链 线 箱 型 拱 ，矢 高 ４０ ｍ，矢 跨 比 图 １　主拱截面 、平面图 （单位 ：ｍｍ） Ｆｉｇ． 　Ａｒｃｈ　ｅｃｔｉｏｎ　ｎｄ　ｌａｎ １． 　施工及加载方案 主拱结构初拟架设贝雷钢拱桥形成工作面现 场浇筑 ，两岸设吊塔 ，用于架设钢拱桥及吊装预制 渡槽槽壳 ，排架在主拱完成后现场浇筑 。所有上 部结构浇筑完成并达到设计强度后拆除钢拱桥 ， 完成施 工 。主 拱 圈 采 用 在 支 架 上 现 浇 的 施 工 方 法 ，参 考 类 似 跨 度 的 钢 筋 砼 箱 型 桥 梁 的 施 工 资 料 ［２，３］，在主拱 圈 高 度 上 分 上 环 （顶 板 ）、中 环 （腹 板）及下环 （底板 ） 环浇注 ，每环共 １２ 个施工 段  收稿日期 ：２０１１－０７－０８，修回日期 ：２０１１－０９－１３ 基金项目 ：水利部前期基金资助项目 （４０９００１）；国家科技支撑计划课题基金资助项目 （００９ＢＡＫ５６Ｂ０４） 作者简介 ：游日 （９８４－），男 ，工程师 ，研究方向为水工结构工程与材料 ， －ｍａｌ：ｙｏｕ＠ｎｈｒ．ｎ 通讯作者 ：胡少伟 （９６９－），男 ，教授级高级工程师 ，研究方向为水工结构工程与材料 ， －ｍａｌ：ｕｓｈａｏｗｅ＠ｎｈｒ．ｎ · １０８ ·  水 　电 　能 　源 　科 　学 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　２０１２年  （ ～  ），全拱共 ３６个施工段 。主拱分环方案及  段施加应力增量 Δσ