·１７２· 第４２卷第４期 ２ ０ １ ６年２月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．４ Ｆｅｂ． ２０１６ 文章编号：１００９—６８２５（２０１６）０４—０１７２—０３ 钢管混凝土拱桥拱圈上施工顺序影响分析 唐鹏 摘宫赛 ４７３００４） （南阳理工学院，河南南阳要：以某哑铃型钢管混凝土拱桥为例，采用ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ有限元模型从最大应力、最大位移、最小稳定系数三方面，对钢管拱圈 后续施工三种不同的施－ｒ Ｊｒ￣序进行了比较分析，为缩短拱桥施工工期提供了理论依据。 关键词：钢管混凝土，拱桥，应力，位移，稳定系数 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ａ １ 工程背景 始浇筑混凝土、上钢管混凝土达到强度、对下钢管开始浇筑混凝 对拱圈上的剩余立柱开始安装、对钢 该拱桥位于西安临潼某地，主体结构为上承式钢管混凝土桥 土、下钢管混凝土达到强度、 （见图１），拱桥拱圈跨径为１３２ ｎｌ，矢跨比为１／６，拱轴系数为 箱梁开始架设、开始施加二期恒载；１．３２，计算矢高为２２ ｍ，该拱桥为上承式钢管混凝土拱桥，横桥放 施工方法三的步骤为：主拱圈合龙、对上钢管开始浇筑混凝 对下钢管开始浇筑混凝土、下钢管混 有８肢钢管拱圈，中间由空钢管横撑连接拱肋组成，拱肋之间间 土、上钢管混凝土达到强度、凝土达到强度、对拱圈上立柱开始安装、对钢箱梁开始架设、开始 距为４．５ ｍ（见图２）。 施加二期恒载。 ２．１ 施工方法一 在方法一施工顺序下，拱圈的最大应力出现在拱脚处或拱脚 变截面处，最大值为一１０２ ＭＰａ，在容许范围内；拱圈的最大竖向 位移出现在拱顶和拱圈Ｌ／４截面处，施加二期恒载后，变形最大 值达到６２．１ ｍｌＴｌ，但整个施工工程中位移最大值均在容许范围内； 图１拱桥总体布置图 稳定系数值在施工过程中最小时为１７，也能满足施工要求 （见图３～图５）。 第一种施工方法 图２钢管混凝土拱桥拱圈横截面 ２施工方法假定 由于哑铃型钢管缀板浇筑混凝土后对哑铃型钢管整体影响 不大，不仅能满足施工及运营安全要求，达到减少结构自重、加快 施工进度的目的 ，此外还能降低工程预算。因此三种施工方法 均采用混凝土只浇筑在上钢管、下钢管中，缀板内不浇筑混凝土 的方式。由于钢管混凝土拱桥在钢管主拱圈形成后，其主拱圈的 吕 量 施工步骤 图３钢管拱圈最大应力（一】 受力变化主要是依据拱圈上建筑物的施工顺序而改变。所以主 拱圈上的后续施工顺序对桥梁整体的施工以及成桥后的安全、受 力产生重要作用 。 蹬 第～种施工方法 以空钢管拱圈合龙后的施工状态为起点，对钢管拱圈上的后 续施工顺序假定三种不同的方法，从钢管拱圈应力的变化、竖向 位移变形，以及稳定系数等方面出发考虑每种施工方法的可行 性。在分析时钢管拱圈每阶段的应力、位移取值均为此阶段的最 大值，而稳定系数取值为此阶段的最小值 。 施工方法一按照以下步骤进行：主拱圈合龙、对拱圈上的立 ２．２驯 蚤 施工步骤 图４钢管拱圈最大位移（一） 施工方法二 在方法二施工顺序下，拱圈的最大应力出现在拱脚处或拱脚 ＭＰａ，在容许值范围内；拱圈的最大竖向 柱开始安装、对钢箱梁开始架设、对上钢管开始浇筑混凝土、上钢 变截面处，最大值为一９５管混凝土达到强度、对下钢管开始浇筑混凝土、下钢管混凝土达 位移基本上都出现在拱顶，施加二期恒载后，最大位移值达到 到强度、开始施加二期恒载； 开始安装拱圈立柱，且只能安装到拱圈 收稿日期：２０１５—１１－２８ ４９．６ １Ｔｌｎｌ，但也在容许值范围内；稳定系数值在施工过程中最小时 截面处、对上钢管开 ２．３施工方法三 赛（１９８６一），女，硕士，讲师 也能满足施工要求（见图６～图８）。 施工方法二的步骤为：主拱圈合龙、从拱脚向跨中方向同时 为ｌ５，作者简介：唐鹏（１９８７一），男，硕士，讲师； 宫誊荦 智 唐鹏等：钢管混凝土拱桥拱圈上施工顺序影响分析 ·１７３· 第～种施工方法 避 施工步骤 图５稳定系数（一） 譬 第二种施工方法 珊｛臣 蔷 糕 锄 雁 旋工步骤 图６钢管拱圈最大应力（二） 暑 鲁 第二种施工方法 Ⅲ 厦 酬 旋工步骤 图７钢管拱圈最大位移（二） 第二种施工方法 施工步骤 图８稳定系数（二） 在方法三施工顺序下，拱圈的最大应力值出现在拱脚处，最 大值为７７．２ ＭＰａ，在容许值范围内；拱圈的最大竖向位移出现在 拱顶处，施加二期恒载后，拱圈最大位移值达到５７．２ ｌ／ｉａｒ，但也在 容许值范围内；稳定系数值在施工过程中最小时为１６．２，也能满 足施工要求（见图９一图１１）。 罨 第三种施工方法 咄 餐 批 舔 施工步骤 图９钢管拱圈最大应力｛三） ３对三种施工方法进行对比分析 ３．１ 钢管拱圈最大应力对比 、薹 ＋＜ 第三种施工方法 ｍ盛 厦 酬 晶 辎 施工步骤 图１Ｏ钢管拱图最大位移（三） 垛 第三种施工方法 嚣 施工步骤 图ｌ１稳定系数（三） 从图１２中可以看出，上拱圈在整个施工过程中处于受压状 态。三种施工方法下的拱圈应力变化走向趋于一致。按照方法 三的顺序进行施工，拱圈承受的应力最小，按照方法二的顺序施 工，拱圈承受的应力值介于方法一和方法三之间。。 珈枷 枷 皇 第一种施工方法 斗＜ 第二种施工方法 嘣 晶 第三种施工方法 拭 湖 届 施工步骤 图１２三种方法钢管拱图最大应力对比 ３．２钢管拱圈最大位移对比 图１３是按照三种施工方法下钢管拱圈竖向最大位移对比 图，施工方法二的钢管拱圈竖向位移基本上都小于方法一和方 法三的位移。方法三的钢管拱圈在前四步竖向位移大于方法一 和方法二，方法一的钢管拱圈在后四步竖向位移均大于方法二 和方法三。 ｌ 划 第一种施工方法 第二种施工方法 Ⅲ 厦 第三种施工方法 削 晶 拭 施工步骤 图１３三种方法钢管拱囤最大位移对比 ３．３最小稳定系数对比 图１４是按照三种施工方法下钢管拱圈最小稳定系数的对比 情况，最小稳定系数线性在三种施工方法下出现了不同程度的起 伏变化。方法一的最小稳定系数变化幅度小于方法二和方法三， 方法三前两步的稳定系数变化急速且幅度较大，对施工安全有一 定的影响。方法二与方法一最小稳定系数线性前两步变化规律一 ·１７４· 第４２卷第４期 ２ ０ ｌ ６年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｉ１ＥＣＴＵＲＥ Ｖｏｌ－４２ Ｎｏ．４ Ｆｅｂ． ２０１６ 文章编号：１００９—６８２５（２０１６）０４—０１７４—０３ 广州地铁１４号线土压平衡盾构掘进土压设置研究 张友功 （中交二航局工程装备分公司，湖北武汉４３００１４） 摘要：结合广州地铁１４号线的工程概况，论述了土压平衡盾构掘进施工中密封仓土压设定方法，探讨了不同土层松散系数经验 值，并提出了土仓压力设置原则，确保了土压盾构掘进的施工质量。 关键词：土压盾构，土仓压力，土层松散系数 中图分类号：ｕ４５５．４３ 文献标识码：Ａ 随着我国城市轨道交通蓬勃发展，沿海经济较为发达地区地 砂岩和砂砾岩。钻探揭露的地下水位埋深变化较小，水位埋深 铁线路日益增多。采用盾构法施工新建地铁隧道时，不可避免的 为１．４５ ｍ～１３．Ｏ０ ｍ，平均埋深为５．４５ ｍ。本区间隧道断面可 将会遇到下穿既有地下结构或是穿越密集地面建筑群的问题…， 分为全断面岩层、上软下硬、全断面砂土层三种类型，地质条件 地面沉降控制显得尤为重要 。对于土压盾构，掘进时土仓压力 复杂。盾构机从明挖段盾构井始发，下穿街北高速后沿从化大 是导致地面隆起或塌陷的主要因素 ，总结盾构周围土压计算 道前行，下穿流溪河、姓钟围房屋群，地面建筑物集群对沉降控 方法合理设定土仓压力能够有效的降低刀具磨损、减少换刀次 制要求较高。 ‘ 数、适应工期要求及防范工程风险，进行土压盾构掘进参数控制 ２密封仓土压设定方法 研究有重要工程意义和使用价值。 基于朗金土压力理论，盾构掘进时的主动土压力、被动土压 １ 工程概况 广州地铁１４号线土建一标位于广州市从化区，土压盾构穿 力和静止土压力的平衡模式如图１所示。 土压盾构掘进时，刀盘前方土体发生扰动产生主动土压力或 越的地层主要有粘土层、砂层、强风化砂砾岩、中风化及微风化粉 被动土压力。土侧压力减小较快土体具有整体下滑趋势时，土体 样，后几步的变化规律又与方法三一样 。 达到设计强度的８０％，时间约为７ ｄ，此外还应计入安装拱上立柱 和钢箱梁的顺序和工期。因此，方法二有较为合理的施工顺序， 不仅能够同时满足桥梁施工、成桥、运营阶段的安全和受力要求， 第一种施工方法 第二种施工方法 第三种施工方法 还能达到缩短工期的目的。 参考文献： ［１］唐鹏．哑铃型钢管混凝土拱桥缀板内填混凝土影响分析 ［Ｄ］．西安：长安大学硕士学位论文，２０１３． ［２］ 陈宝春．钢管混凝土拱桥应用与研究进展［Ｊ］．公路，２００８ 施工步骤 （３）：９５－９７． 图１４三种方法最小稳定系数对比 ［３］ 陈宝春．钢管混凝土拱桥［Ｍ］．第３版．北京：人民交通出版 社．２００６． ４结语 方法，基于钢管拱圈应力、钢管拱圈竖向位移变化、稳定系数等三 法。加之当浇筑钢管内的混凝土强度按要求达到设计强度的 ４］钟善桐．钢管混凝土结构［Ｍ］．第３版．北京：清华大学出版 在钢管拱圈合龙后，后续的拱上建筑假定了三种不同的施工 ［社．２００３． 蔡绍怀．现代钢管混凝土结构［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 方面考虑，对于三种施工顺序进行比较，选取一种较为合理的方 ［５］２００３． 公路桥涵设计通用规范［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９８９． ８０％以上 才能进行下一步工序，而混凝土强度在标准条件下能 ［６］Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｃｈ ｒｉｂ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ Ｔａｎｇ Ｐｅｎｇ Ｇｏｎｇ Ｓａｉ （Ｎａｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｙａｎｇ ４７３００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｍｂｂｅｌｌ—ｓｔｙｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｐｐｌｙｉｎｇ ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ，ｓｔａｒｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔｒｅｓｓ，ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐａｒａｔｆｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｐｏｓｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ａｒｃｈ ｒｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｓｏｍｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｕｒａｔｉｏｎＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ，ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ，ｓｔｒｅｓｓ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ． 收稿日期：２０１５—１１－２１ 作者简介：张友功（１９８７一），男，高级工程师
