预拱度相关问题

预拱度相关问题

一、预拱度的概念及确定因素

预拱度：为抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量。

确定因素：①脚手架承受施工荷载后引起的弹性变形；②超静定结构由于混凝土收缩及徐变而引起的挠度；③由于杆件接头的挤压和卸落设备的压缩而产生的塑性变形；④脚手架基础在受载后的塑弹性沉降；⑤梁、板、拱的底模板的预拱度设置。

二、拱桥预拱度的设置与计算

2.1预拱度的设置

当结构自重和汽车荷载（不计冲击力）产生的最大竖向挠度，不超过计算跨径的1/1600 时，可不设预拱度，超过就要设预拱度。预拱度的设置值为按结构自重和 1/2 可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。

上部结构和支架的各变形值之和,即为应设置的预拱度。支架受载后将产生弹性和非弹性变形,桥梁上部结构在自重作用下会产生挠度,为了保证桥梁竣后尺寸的准确性,在施工时支架须设置一定数量的预拱度。

钢桥预共度是通过改变螺栓间距实现的，混凝土桥是靠桥梁线形控制的，调整立模标高。预共度值一般是恒载+1/2静活载挠度。

预拱度应根据上述各项因素产生的挠度曲线反向设置；可根据以往的实践经验按下述方法之一设置：

1 按抛物线设置。

2 按推力影响线的比例设置。

3 对于不对称拱桥或坡拱桥，按拱的弹性挠度反向比例设置。

根据近几年来工程实践检验，后期混凝土收缩、徐变对中孔跨中挠度影响约为L/500~L/1000（L：中孔跨径），边孔最大挠度一般发生在3/4L处，约为中孔最大挠度1/4。另外，连续刚构桥边中跨比例0.52~0.6，桥墩采用柔性墩。在后

期运营中向跨中方向产生位移，刚构墩、梁固结，由变形协调可知，转角位移使边孔上挠。中孔跨中下挠。因此，边跨成桥预拱度一般设置较小，在3/4L处设置fc/4预拱度（fc：中孔跨中成桥预拱度）。

中跨预拱度在设计预拱度的基础上，按L/1000+1/2d2(L为中跨跨径，d2为活载挠度)提高预拱度（最大挠度在跨中），边跨预拱度按中跨最大挠度1/4计算，边跨最大挠度在3/4L处。其余各点按余弦曲线分配。在中孔跨中fc确定后，中孔其余各点按y=fc/2(1-cos(2πx/L))进行分配。边孔3/4L处成桥预拱度取中孔跨中成桥预拱度fc的1/4，边孔其余各点按余弦曲线分配。

2.2 施工预拱度的计算

预拱度的大小应按无支架和有支架两种情况，并分别考虑下列因素进行估算。

1 无支架施工的拱桥

1) 主拱圈及拱上建筑自重产生的拱顶弹性下沉δ

u1

式中 l——主拱圈计算跨径；

f——主拱圈计算矢高；

E——主拱圈材料受压弹性模量；

Hg——主拱圈及拱上建筑自重产生的水平推力；

σ——主拱圈及拱上建筑自重产生的水平压应力；

φm——拱顶与拱脚连线与跨径的夹角；

A——主拱圈（平均）截面面积

2）主拱圈温度变化产生的拱顶弹性变形δ

u2

式中α——主拱圈材料线膨胀系数；

t1——年平均温度；

t2——封拱时的温度。

当t1﹥t2时，拱顶上挠，反之，拱顶下沉。

3)混凝土主拱圈由混凝土收缩和徐变产生的拱顶下沉δ

u3

整体施工的主拱圈，可按温度降低15℃所产生的下沉值计算，分段施工的主拱圈，可按温度降低5—15℃所产生的下沉值计算。

4)墩、台水平位移产生的拱顶下沉δ

u4

5）施工过程中裸拱变形（如接合点压密等），拱顶下沉可按l/1000估算。

2 满布式拱架施工的拱桥

满布式拱架受载后，主拱圈拱顶产生的弹性及非弹性下沉，上述的1)—4)项仍然适用。满布式拱架本身的下沉可按下列项目估算：

2)非弹性变形δ

s2

非弹性变形各类缝隙压密量可按下列估计：顺木纹相接，每条接缝变形取2mm；横木纹相接时取3mm；顺木纹与横木纹材料相接取2．5mm；木料与金属或木料与圬工相接取2mm。对于扣件式钢管拱架，扣件拉柱滑动或相对转动可引剧(架非弹睦变形，按经验估算断。

3)砂筒的非弹性压缩量δ

s3

可按经验估算：一般200kN压力砂筒取4mm，400kN压力砂筒取6mm，筒内未预先压实时取10mm。

4)支架基础在受载后的非弹性下沉δ

s4

支架基础非弹性下沉可按下列值估算：枕梁在砂类土上取5～10mm，枕梁在粘土上取10-20mm，打入砂土的桩取5mm，打入粘土的桩取10mm。

拱顶处的预拱度，根据上述各种下沉量，按可能产生的各项数值相加后得到，施工时应根据以上计算值并结合实践经验进行调整。一般情况下，有支架施工的拱桥，当无可靠资料时，预拱度可按l/600—l/800估算。

三、公路、铁路悬臂施工的预拱度设置需注意什么？

公路铁路计算预拱度时候采用的荷载短期组合，这里的荷载应该理解为直接作用，间接作用（沉降整体温度温度梯度）需要考虑，铁路要求保证成桥后维持1/2的中活载的上拱值。

公路则需要区分钢筋混凝土与预应力混凝土构件，钢筋混凝土同铁路，预应力则需要维持一倍的活载（汽车、人群）的上拱值。

预拱度=施工预拱度+成桥预拱度成桥只需考虑活载即可，施工预拱度已经抵消了恒载产生的挠度，所以不要重复考虑了，至于规范的规定都是基于简支梁的规定，对于悬臂施工连续梁需自行把握。

1、先对将施工的悬臂施工连续梁桥结构按照施工工序进行分段（分块）按照不同工况建模（按照节段划分，再结合工序如：浇筑前，浇筑后，张拉前，张拉后，挂篮移动后等等工况）

2、建模可以采用桥梁博士桥梁结构分析系统（同济大学），SP2000，Anany，BSAS桥梁结构分析系统（西南交大）。。。。等等软件将所建模块导入上述系统进行分析，得出各节段施工的理论抛高量（各抛高量构成了整座桥梁的预拱度）；

3、在实际施工过程中，先对挂篮进行分级加载试验检测，得出挂篮在各级工况下的弹性变形和塑性变形，整理数据备用；

4、对施工中的悬浇混凝土进行性能检测，分别检测混凝土在各龄期下的弹性模量、强度、容重等等指标，并与建模分析时的初设数据进行比对，若有出入进行调整和修改；

5、每个节段施工后及每种工况检测数据与理论数据(主要是节段立模和混凝土浇筑终凝后高程和坐标数据)进行比对，主要是对各工况的高程和平面数据根据实际情况进行比对和调整，实现实施→检测→调整→实施→检测→调整→实施的循环。

6、实施过程中要根据实施数据与理论数据的误差分析找出原因，实现线形控制，最终达到精确合拢。