大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法（五）

优化问题

对等截面拱肋，将一次成桥设计状态下有限元分析得出的单元杆端弯矩代入式(33)，不难算出一次成桥设计状态加权弯矩能为

综上所述，基于能量法的灌注时间间隔计算步骤如下：1)建立一次性成拱模型，计算弯矩能U0；2)建立施工仿真分析模型，计算弯矩能UD；3)定义间隔时间为设计变量，|UD-U0|为目标函数，进行优化分析，寻求最优解.

工程算例

工程概况

巫山新龙门大桥主桥是净跨240 m的中承式悬链线钢管砼拱桥，钢管拱肋吊装就位后，高压泵灌注管内混凝土成拱，主拱圈矢跨比为1/5，设计拱轴系数为1.5，拱轴线采用悬链线. 上、下弦杆由两根直径为2 016 mm，壁厚为14 mm的钢管组成，竖向设置直径为508 mm，壁厚为10 mm的空钢管腹杆连接，横向并列弦杆用12 mm缀板连接，两拱肋间用K形空钢管连接. 主拱肋钢管、钢板均采用Q345B材料，管内混凝土采用C50微膨胀混凝土. 拱肋横断面形式见图3.

该桥在实际施工中，采用目前钢管混凝土拱桥灌注常用计算方法确定灌注加载程序. 通过对多种方案的对比分析，横向采用1#—6#—2#—5#—3#—8#—4#—7#单侧灌注方案，纵向采取拱脚至拱顶依次对称泵送的方式.

建立的有限元模型中，主弦使用beam44梁单元模拟，相邻水平弦杆间的钢缀板采用shell63单元模拟. 主拱肋材质为Q345B钢管和C50高强混凝土，钢材弹性模量为2×105 MPa，混凝土后期弹模为3.15×104 MPa. 本文主要针对管内混凝土灌注过程进行研究，为节约计算时间，影响线计算时只激活裸拱. 为验证全桥有限元模型的正确性，计算自重作用下，拱肋关键截面成桥阶段的应力，并和该桥施工监控报告中的实测值进行对比. 为节约篇幅，只给出上游拱肋左拱脚、L/4截面和拱顶截面的对比结果，见表1.

由表1可知：成桥状态下，关键截面应力的有限元计算值和实测值较为接近，但受实际温度、施工临时荷载、仪器误差等因素影响，两者存在一定误差. 分析结果表明上述有限元模型是正确的.