摘要：伴随着水利工程的快速发展，大跨径混凝土拱式渡槽拱圈设计越来越多，这种结构形式有助于水源输送且造型美观、经济投入少、养护简单、承载力大，现已得到了广泛应用。目前，大跨径混凝土拱式渡槽拱圈设计和施工成为水利工程建设主要研究内容。
关键词：大跨径混凝土；拱式渡槽拱圈；设计与施工
现阶段，世界上单跨最大，为黔中水利枢纽打下了基础。混凝土拱式渡槽在黔中水利枢纽龙场完成。黔中水利枢纽工程是贵州省首个大型跨地区、跨流域、长距离水利调水工程，是贵州省重点民生工程。接下来，本文就对大跨径混凝土拱式渡槽拱圈设计与施工方法展开分析。
一、工程概述
新阶段，常见大跨径钢筋混凝土拱桥施工有转体施工、悬拼拱架、悬臂现浇等多种形式。其中，转体施工占用空间较大、成本投入较高、施工困难。悬臂现浇在预制和施工吊装方面全部采用缆索与扣索斜拉扣挂，施工简单。对此，笔者以某工程为例，该项目为大跨径钢筋混凝土拱式渡槽拱圈，综合了不同方案。工程渡槽穿过1条公路与河流，河谷呈不对称“V”形状态，谷底宽约16m，谷顶宽约350m，进口岸1314m高程以上地形坡度约400，1200m以下是悬崖。出口岸地形平坦，地形坡度400，拱座下游8m发育有F1断层。两侧基岩外露，露出地层是三叠系夜郎组灰色薄至厚层状灰岩、泥灰岩中有少量泥灰岩与泥页岩，岩体强溶蚀风化带厚度4m，弱溶蚀风化层厚约17--20m。由于断层影响导致进口岸岩体受损。
该工程渡槽处于总干K24+208--24+548,全长共350m，设计流程在21.41m3/s左右，底坡约1/1500。通过不同方案比较分析后，最终确定选择4m*15m简支引槽+200m拱式钢筋混凝土箱型+4m*15m简支引槽和两侧简便槽。拱圈是变截面悬链线单箱双室断面，拱跨约200m，矢高50m、跨度比为1/5，拱轴线参数为2.2m，拱箱截面高度约4m、宽度由拱顶到拱脚根据二次抛物线变化，拱顶截面宽为5m，拱脚宽12m，边腹板厚度约0.65m，中腹板为0.4m，顶底板厚0.4m，横隔板厚0.3m，使用C55混凝土。拱上设置13付排架使用支撑渡槽槽壳，排架间距15m、高度1.7--30m，上下游拱座顶部是C30空心薄壁交界墩，墩高约42m。
二、拱圈结构设计
（一）矢跨比
矢跨比作为拱结构主要参数关系着拱内力与施工方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据混凝土拱桥与钢管拱桥分析得出，现阶段混凝土拱桥失跨比在1/5--1/8之间，1/6较多。钢管混凝土拱桥矢跨比为1/4--1/5之间，1/5较多。经过计算，该工程渡槽失跨比为1/4，龙场渡槽失跨比为1/5。
（二）拱轴线
拱轴线设计接近恒载压力线，有助于提高拱的受压效果。目前，悬链线是混凝土拱桥主要形式，根据渡槽受力计算，6座大跨径渡槽均选择悬链线无铰拱，只有一个渡槽拱槽参数为2.2，其余渡槽拱线参数为1.9。
（三）主拱圈截面
箱形截面强度大、结构受力强、成本投入少。综合分析，该工程大跨径拱式渡槽选择整体式箱形截面拱圈，平均箱宽是跨度的1/16--1/23。平寨渡槽与白鸡坡渡槽使用面三箱等截拱圈，其他地区选择二次抛物线变截面两箱拱圈，选择C50钢筋混凝土与C45钢筋混凝土。
三、大跨径混凝土拱式渡槽拱圈施工
第一，预制吊装施工。使用预制吊装和三箱预制节段吊装以及整节段预制吊装。平寨渡拱圈节段与吊装截面施工：渡槽拱圈划分成9个阶段，各节段长约14m，2个边箱与1个中箱预制，边箱宽2050mm，中箱宽1870mm，各节点之间设置现浇纵缝，最大吊装重量为65t。白鸡坡渡槽拱圈划分成15节段，各阶段长为12m，2个边箱与1个中箱预制，边箱宽为2400mm，中箱宽为2680mm，不同节段设置现浇纵缝，最大吊装体积为90t。其他渡槽拱圈设置2个拱脚段、26个拱箱段、1个合拢段。上下游拱脚段长为19490mm，体积为770t；预制节段长5300--8600mm，节段体积为194--241t；合并段长为700mm。缆索吊装和扣挂施工：选择缆索吊装施工，上下游设计缆吊系统。扣搭系统上下游交界墩临时加高。拱圈节段混凝土预制：因为预制梁场地理环境较差，因而平寨渡槽选择单节段预制，5段预制台座、1套80t龙门吊。白鸡坡渡槽为长线法预制，8个台座、1套90t龙门吊。其他渡槽设置4个台座、1套240t龙门吊。当预制混凝土强度处于80%后，经过龙门吊运输到存梁区60天后准备吊装。
第二，悬拼钢拱架施工。缆索吊装和扣挂系统：进口岸选择4*1组的贝雷桁架安装作为吊塔，其高度为30m；出口端选择6m的6 1200mm锚碇，缆索设计110+280+0m，吊装重量10t，选择1组2 39的钢丝绳。进口承台使用8*1组贝雷桁架安装作为扣塔，其高度为9m，出口端由于垮塌边坡影响而无法设计扣塔，扣索稳定在缆索的锚碇桩基与承台中。扣索和背索选择 21钢丝绳。拱圈混凝土浇筑：预压结束后准备拱圈混凝土浇筑，钢拱架上缘使用方木、钢管架与模板拼装生成拱圈线浇筑。拱圈分为竖向分环、纵向分段，根据混凝土运输水平将拱圈划分为三环九段，各段有上中下三环。混凝土通过罐车余数与混凝土泵入仓，浇筑过程中遵循分层浇筑斜面推进，分层厚度应控制在30cm以下。
结语
总而言之，水利工程中大跨径混凝土拱式渡槽的应用有着积极意义，确保水资源的顺利输送，提高工程质量。但是，大跨径混凝土拱式渡槽设计与施工中注意立足于多方面、综合协调展开工程建设，从根本上保证工程建设的顺利进行。
参考文献
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论文作者:谢林
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/22
标签：拱圈论文; 渡槽论文; 混凝土论文; 截面论文; 缆索论文; 拱桥论文; 钢筋混凝土论文; 《防护工程》2019年第1期论文;