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3D打印混凝土拱桥的优化策略

更新时间: 2024-10-24 11:40:45  查看次数: 70    
对于跨度 20 米左右的 3D 打印混凝土仿古拱桥,如果考虑耐久性要求主拱必须是无铰拱的话,主拱可以采用轮廓成型加上钢筋增韧的工艺,把整跨拱圈用横向预应力连接起来,拱座采用承插式连接和后浇连接组合的方式与桥台相接,腹拱采用完全混凝土 3D 打印的带不完全铰的整跨拱圈进行横向拼接,侧墙和主拱、腹拱砌接。这种方式是综合考虑了 3D 打印混凝土工艺、桥梁受力优化、设计过程优化以及施工过程优化等因素后,比较合理可靠的全桥优化方案。和这个方案里主拱形态类似的细长异形构件,它的轮廓成型高度主要不是由施工过程中的稳定性决定的,而是受限于轮廓填筑过程。主拱拱圈在填筑过程中控制的最大成型高度能达到稳定性控制的最小成型高度的 3 倍。所以,因为高水位低拱脚需要采用无铰拱,而在升、降温、桥台不均匀沉降等不同荷载组合作用下产生的压力线差异比较大的时候,可以采用轮廓工艺加上钢筋增韧来加强拱圈的承载力,但是拱圈横向宽度不能太大,这篇文章里主拱单拱圈横向宽度只能达到 0.6 米。通过对细长异形悬链线主拱在施工各个阶段的应力应变和变形进行研究,再结合施工过程的监控数据,3D 打印的异形主拱构件可以通过设置临时拱脚对拉措施来满足施工过程的承载力要求以及成桥时拱脚落位的要求,保证主拱合拢的线形和设计一致。
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混凝土 3D 打印的轮廓工艺可以在大体积的桥梁构件中应用,通过轮廓拼接、钢筋增韧填筑等方式,成型的构件可以满足预制构件的施工和使用要求。腹拱等构件可以通过受力优化、构造优化,实现直接用 3D 打印混凝土工艺成型,成型的构件也能满足预制构件的施工和使用要求。用横向预应力来连接主拱,可以在主拱拱圈铰接缝传力失效的情况下增加全桥的整体性,这是在主拱横向宽度受限的条件下合理的横向连接加强措施,横向预应力的取值可以在纯摩擦抗剪的假设下进行计算确定。