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混凝土拱桥悬臂施工中的部分弹性方法

米歇尔法比奥granata1；piercarlo margiotta2；安东尼诺recupero3；马塞洛arici4

摘要：本文研究在强调混凝土拱桥悬臂临时停留建成程序了。特别是，提出了部分弹性方法来寻找初始的索力，并实现了一个向前的过程按照实际的施工顺序，将一个已应用于混凝土电缆的过程延伸到桥梁。理论治疗后的数值应用在混凝土拱桥为例，初始索力的比较这里介绍了部分弹性方法和经典的后向分析方法。结果表明所提出的方法的有效性要达到要求的拱的设计几何形状和限制的弯曲力矩的变化，并保持在施工阶段的力量。

关键词：拱桥；混凝土桥；弹性；悬臂梁；施工。

作者关键词：拱桥；部分弹性方案；悬臂施工；停留；分析

介绍

拱桥可以用电缆为永久结构建造元素（弦桥）或临时停留在一些施工阶段。后者的情况下发生的悬浮悬臂方法，其中，撑杆的半拱期间辅助元件结构，并且它们悬浮到塔架直到拱的键闭合。然后，他们将被删除，并且上层建overthearch（图1）。被用于在第一次这种技术圣路易斯钢拱桥在密西西比州建设河，由J.伊兹设计，于1874年建成之后，于1952年，它延长混凝土拱的施工桥梁加拉加斯 - 拉瓜伊拉高速公路在委内瑞拉，以其中E.弗雷西贡献（费尔南德斯Troyano2003年）。

该方法是目前既用于混凝土和钢拱门，并避免定心或临时支承在非常有用的硬的环境条件的情况下。另一方面，这方法暗示的拱段的不同的行为建设阶段，已完成结构：在中间

阶段，该结构主要承受弯矩，如在弹性支承（Arici1989年），而键后，曲梁关闭，拱获得其主要轴向行为。 通过这种方式，几何结构，载荷和约束改变期间多次到达施工直到最终配置。 这意味着即，即使拱形状被设计成的恒载荷，弯曲力矩出现在悬臂的阶段，和剩余值保持在拱键关闭后，并保持去除。 这些弯矩的值将被添加到那些引起甲板建筑，附加恒荷载，以及移动荷载。

两个条件必须满足：实现正确的在悬臂施工结束拱的几何形状和尽量减少残留的弯矩值到完成牌坊。这些目标可以通过执行一个便利的住宿强调序列和通过查找的正确的值而获得

初始索力，分阶段（Sirolli和卡皮塔尼奥1986）。

另一个要考虑的问题是关系到时间依赖性现象，因为蠕变和混凝土收缩产生显著影响都在最后的变形结构和上内力分布。期间的连续阶段，应力国家可以变得无法忍受，混凝土开裂的危险和过度位移。它有更大的后果修长的拱门用有限的上升（Adatilde;o达丰塞卡和米利亚内斯马托格罗索2005年），因为蠕变应变能产生的变化初步形成，导致足弓显著二阶效应。

在这项研究中，住宿应力混凝土拱桥序列建设进行了分析，发现初始索力的方法是提出，基于施加到局部弹性方案的算法的各个阶段。通过的序列与的目标执行获得所述拱和可接受的所需的最终几何在施工期间弯矩，通过限制值键关闭后残留的时刻。最后，数字应用呈现给澄清所提出的方法，并显示出相关的结果给予有益和实用的建议设计师。

留在强调施工阶段序列

如果拱桥是由悬臂法内置，无需使用辅助撑，拱段将受到高弯曲力矩值，当前的拱形部分无法面对。在另一方面，电缆的存在直接影响的国家压力，因为给每个逗留预紧的价值，意味着一个不同的分配弯矩和一个不同的建在变形结构的新段的几何位置。在混凝土拱桥架设，这个话题是非常重要的因为悬臂阶段可能意味着弯矩值高在临时部分结构，并在张力上或底部的纤维。它需要钢筋和的正确评价需要避免过度裂缝宽度在拉伸应力引起的混凝土截面。

在斜拉桥，初始电缆力评价一般是通过施加位移的适当的值或弯曲基于所述期望的几何形状或内力的分布在逗留锚固点的时刻，逐步阶段。

找到索力最简单的方法是一个替代

拱形轮廓与一系列支持由住宿（Manterola Armiseacute;n 2006）为代表简支梁的;力TI

在支柱由下列平衡条件给出：

t_isinalpha;_i=(W_i W_{i 1})

其中，无线网络5重量的第i段的待建（图2）。

另一种选择是所谓的零位移法，王等人提出。 （1993）斜拉桥;在这方法，留力由使锚固点的位移，因为在施加的载荷的过程中发现成桥的最后静态方案。

另一个方法是在力平衡的方法，其中索力的系统通过施加给定的分布发现在半拱弯矩，如由Chen等人完成的。 （2000）为斜拉桥。

这些方法考虑，在第一近似中，最终与半拱门方案已经完成。如果K的矩阵影响系数即，在锚弯矩的值造成施加到每个酉力点停留，以下平衡方程可以写为：

m₀=Kt m_d

这样的结果不可能是最后一节连住力的正确的价值观,因为它是在最后的方案中发现在不考虑实际结构的序列.然而，有限元软件包，允许设计人员执行下面的实际施工阶段分步施工分析.

由于这个原因，最优化的方法已被指出许多作者，主要用于施工阶段斜拉桥桥梁;它们是基于代表理想的目标函数通过修改逗留预应力的值来实现的状态和序列采纳。三种目标函数最共同

1.方法，其中所述目标函数是在来表示建立控制点的位移，一般入住锚地到甲板和塔（Wang等人1993）：这方法将在所提出的过程的在此基础研究。

2.方法，其中所述目标函数是在来表示弯矩值：在此情况下，其目的是获得弯矩的结构中均匀分布避免在任何部分的峰（Janjic等，2002）。有可能方便斜拉桥，但其应用到拱桥梁可能是因为在寻找困难问题一个有效的目标弯矩作用。此外，即使此功能被发现，因中止强调序列中满足施工结束，没有拱形状的保证实现。金等。 （2003）而言推出目标函数在顶部允许应力和拱的底纤维部分。

3.方法，其中目标是一个充满活力的最小化功能。它是在总应变的术语通常表示结构的能量（Xiao等人，2001;Negratilde;o和西蒙斯1997年）。这种方法的结果是不立即实际使用中，特别是在拱桥的情况下，因为它们不直接提及的一个方便的分布弯矩满足要求的几何形状（陈

等。 2000年）。

这些方法，介绍了斜拉桥，可有用的发现已经在分阶段被插入的初始停留力结构分析，以评估该结构的实际行为在建筑的中间阶段。

对于通过悬臂法，有些程序内置拱桥可以在文献中找到，优化预应力逗留的价值在分步施工力量分析。 Li等人。 （2008），用于在中国Baishagou桥梁的施工阶段，执行优化方法，其中所述目标函数的基础上的弯矩值的平方。同样的问题面临由金等人。 （2003年）通过征收死负载配置用分配限制在混凝土截面最大的压缩和拉伸应力为拱桥180米跨度的（王2001年非盟）。 Janjic等。 （2002）执行的单位载荷法的分析和PITZ谷大桥在奥地利的建设。在这情况下，该目标函数是弯矩的理想分配拱，直到键关闭。此阶段施工分析基于方法已为斜拉桥开发（Janjic等人，2003）。

对于由悬浮悬臂建成的混凝土拱桥法，结构分析的目标是考虑整个施工过程如下：

bull;在每个阶段查找正确的初始索力（即，为每个段铸造或组装）;

bull;查找内置在变形结构中，分阶段每个片段的正确位置; 和检查在拱形的每个部分的应 力状态，从而避免过度裂缝宽度或由施工阶段超尺寸结构的危险。

在文献中最常见的程序来执行分步施工分析是向后和向前的方法（单肩和1999年Quanshneg）。前者包括理想情况下拆解按照落后的过程的桥梁。对于拱桥，ManterolaArmiseacute;n（2006）建议从完成的计划开始实施此过程拱经受所需的几何构型（图3）恒载。这种广泛使用的方法让设计师找到初始索力，但它可以不考虑该时间相关的现象，如收缩徐变影响

在混凝土中。正向过程可以考虑这些，因为它如下结构的实际序列。尽管如此，一个直接

向前分析需要初始电缆的初步确定力，所以每一个落后的分析应遵循的一个前进一发现应力和应变的实际状态在结构在每个阶段，并在最终的死载荷配置。反过来，它是不可能从一个直接向前取得好成绩分析没有初始电缆仔细初步评价。

如果随时间变化的现象，忽略了落后和远期分析应该给予同样的结果;不幸的是，这是不是真正。事实上，在向后的方法，的操作期间桥拆解，结构不是在零应力状态，因为它已经被装载。相反，在实际的序列，每要添加段和每一位客人都在之前的零应力状态部件。为了最大限度地减少这种影响，所施加的力的系统和强加的菌株应适用于回收的零应力状态

新段在实际施工顺序进行组装（Grabow2004;穆勒 - 哈根2005）。

此外，正向分析可以考虑到其他相关的和显著的主题是有用的

bull;当一个新的段由悬臂法建造，由与已经完成的前一个和它装配强调相关的住宿，有必要选择合适的按照切线方向新段的位置相对于前一段的前端，这已经是变形（图4）。这就避免了不连续的诞生段几何轴之间。

bull;当一住就是连接到一个新的细分市场，对真正的长度远离理论上的不同，因为排量，在变形的构造（图5）的固定点。如因此，中止力是从所预期的不同，预见到未变形状态。因此，力变化必须被诱导以使锚固点到正确的位置。

bull;这次入住的是没有的固定点之间的直线电缆拱和塔，所以垂效应必须加以考虑，这意味着

几何非线性行为（1997 Gimsing）。这种效果可以是忽视短期住宿（至约300米），但它可以是重要的长期住宿（王等，2004）。在混凝土拱桥，它因为它在偶尔出现一般可以忽略不计

案例很长的拱跨度。

在这项研究中，直接向前分析提出的量，初始索力值，通过实施各阶段的部分弹性方案一零位移法找到。

部分弹性计划方法

部分弹性方案的方法，提出一个简单的程序这里被暂停悬臂但已建成的拱桥适用于混凝土斜拉桥（Arici等2011;格拉纳塔等。 2012），并通过格子悬臂建成拱桥（格拉纳塔等。 2013年）。它允许设计人员找到了最初的索力替代过程相对于落后的分析。每个弹性方案被称为一个施工阶段的部分结构，和它是由在实施一个零位移过程分析每个阶段上的永久荷载和预紧力应用。由Wang等人进行的方法的差异。（1993）是空位移这里强加于每个局部弹性方案。主要目标是获得所需的几何形状在施工结束拱的，无弯曲的峰在施工阶段，并与残余值低的时刻在瞬间完成的结构。

该程序，适用于斜拉桥，有目的获得刚性等效连续梁的行为支持在通过适当的程序，强调每一个阶段。它允许人们以避免或减少所造成的应力重新分布蠕变混凝土桥梁。相反，拱桥，静态行为变更悬臂阶段之间显著，其中主要是弯曲，并经过键闭合，其中主要是轴向的，与

典型的拱形行为。在弯曲变形蠕变效果可通过限制拱垂直位移最小化，但轴向延迟变形和收缩缩短不能够得到补偿;如因此，一个完整的减少收缩徐变效应是不可能的使用寿命。延迟造成的弯曲变形通过在勃起阶段弹性位移可以被限制，但他们是仅依赖于时间的现象的一部分。的增加轴向缩短无法避免，这意味着应力的变化所引起通过在时间上相关的推力损失。

通过内置两个斜拉桥和拱桥一个共同的目标悬臂法，以获得所需的几何形状。 至实现这一结果，下面的过程，提出：

1.新的混凝土段建成，它装配到上一个用已经连接并强调逗留;段可以通过使用钢铁设备预制或原位浇铸锚定至前面的段。

2.混凝土段是固化的，并在铸造设备是转移到原位技术投新的位置;该新的停留强调在所需的值（图6）。

当设计师必须应对大跨度桥梁，有可能为了执行双强调过程，其中先前停留也被调整。双强调程序可以帮助实现最好的精度所需的结果。对于短跨度桥梁，一个双待强调是没有必要的，以及只有新的逗留强调在每个阶段，与相关的调整一起双塔。此外，在某些情况下，弯曲拱的轮廓意味着一些以前附加住宿失去拉应力，直到完全放松。发生这种情况时，斜拉索相关的拱中心部分被强调以过高的值，并且初始拱部分具有显著刚度。在这种情况下，只有最后附撑显示的拉伸力的显著值，并且电缆的相互影响导致先前连接停留的放松。

建议的程序可以应用在原地段和投预制的人，因为有在评价没有差异位移和索力为各弹性方案，相隔从组装或铸造设备的存在。代替当通过考虑时间相关的现象，如进行的向前分的差异可以是显著蠕变和收缩，因为预制段是较不敏感他们比现浇的。长期变形显著修改的最终结果在几何形状和内力方面分布在年轻混凝土在每个施工阶段的情况。

初始索力和双塔调整通过考虑每个阶段的部分弹性方案，并通过评估发现在拱和逗留固定点垂直位移致恒载锚地塔的水平位移。

考虑有n个住宿和M部分拱配置在建立控制点的位移值，位移影响矩阵D可以计算，其中dij为第j个控制点的，因为单一的力位移（J＃M）施加到第i逗留（ⅰ＃n）的。如果d的m维阵列要求的位移和t是预应力的力的n维阵列，求解方程可以写为

d=Dt d^*

以这种方式，给予撑预应力力的阵列t被发现对于每个阶段。它们具有在正向被施加到每个停留过程遵循实际施工顺序，并评价应力的实际状态。这个程序允许调查对所需的数字简单的弹性方案的初始拉索应力撑加以强调，或在每个施工阶段调节，一般都附加了最后的和相关的背撑。它是一个替代传统的向后分析，这是不有效对于拱桥;实际上通过执行桥的拆解，

在一些情况下，中止力的负值可以发现，这不能用作初始索力。住宿负值力是可以接受的，只有当他们代表的部分松弛停留在中间阶段，但它们必须始终保持紧张。这种情况下，这是不为斜拉桥常见，常可发生在拱桥，直到施工顺序许多电缆在最后施工阶段放松(Missbauer 1981）

斜拉桥和拱桥的另一

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