大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法（三）

横向灌注次序确定

以大跨径钢管混凝土拱桥常用的四肢桁架式截面为例进行介绍，如图3所示. 遵循上下游对称施工原则，只需确定1#、2#、3#、4#拱肋的灌注次序.

先提取单独灌注1#、2#、3#、4#拱肋时空钢管拱脚应力影响线，取峰值最小者为首先灌注的拱肋. 激活已灌混凝土并计入刚度，计算灌注其余3根拱肋过程中拱脚应力影响线并确定第2根灌注拱肋，以此类推. 此法思路简单，计算量小，应用方便，算法流程如图4所示. 在各根拱肋灌注完成后，要考虑整根混凝土刚度贡献，但下节计算单根拱肋纵向分段灌注过程中，时间较短，忽略已灌节段刚度的影响.

基于挠度影响线的纵向自调载灌注方法

挠度影响线分析

灌注期间需对结构受力状态进行调整，结构最大应力和变形要求表达式为

式中：|σ(t)|max、|y(t)|max、Δy(t)max分别为灌注过程中，钢拱肋出现的最大应力、最大竖向变形和由上向下的最大变形变化幅度，[σ]、[y]、 [Δy]分别为应力、竖向变形、竖向变形变化幅度的允许值.

单根拱肋灌注过程中结构挠度和应力影响线规律如图5所示，可以看出，灌注整根混凝土在某一位置产生的变形和受力方向会发生变化. 介于此，提出纵向自调载灌注法，通过合理的分段长度和灌注次序改善灌注过程结构受力变形. 其原理类似数学加法交换定律，例如，1、2、-1、-2四个数按照不同顺序相加，分别有

式(7)～(9)结果均为0. 但式(7)最大峰值为3，式(8)最大峰值为1，式(9)最大峰值为2. 单根混凝土灌注过程可看成数节段相加，自调载灌注法的主要任务是研究结构变形最合理的分段长度和灌注次序.

以5段灌注为例，取拱顶截面进行分析. 1#、2#、3#、4#钢管拱肋挠度影响线基本一致，如图6所示. 图中，x1、x2、x3、x4分别表示各分段点位置，x0表示挠度影响线零点位置，A1、A2分别表示第1段、第2段区域影响线面积，第3段分为A31和A32两部分，面积为A31+A32.

灌注拱脚段混凝土时，主管拱顶向上变形，灌注拱顶节段时，主管拱顶向下变形且绝对值较大. 若采取拱脚-拱顶依次灌注方式，灌注至拱顶节段时，主管必然会产生较大的Δy(t)max，不利于结构受力，为减小Δy(t)max，灌注拱脚节段后，应先灌注拱顶节段. 图6给出了合理的灌注顺序.

同时，为避免钢管拱肋出现上-下-上的交替变形，灌注第3段时，必须使得|A31|<|A32|. 由影响线加载理论可知：

式中：f1、f2、f3分别为灌注该段混凝土时，拱顶产生的挠度，f0为灌注整根混凝土拱肋产生的拱顶挠度，w、ρ分别为管内混凝土面积、容重，ηx为各点影响线竖标，L为拱肋跨径.

由式(10)～(13)不难看出：分段长度变化只对f1、f2、f3有影响，f0保持为一个定值.