1.一种使用分环分段浇筑拱圈混凝土在施工过程中的变形及应力的计算方法,其特征在于,包括下述计算步骤:S1:建立劲性骨架拱或钢拱架有限元模型,建立的有限单元模型需满足以下条件:①当浇筑底板混凝土时,单位力应施加在劲性骨架拱的下弦杆节点上,或施加在钢拱架的上弦杆节点上;
②当浇筑腹板混凝土时,单位力应施加在劲性骨架拱混凝土拱圈的拱轴线上;钢拱架拱应施加在底板混凝土上;
③当浇筑顶板混凝土时,单位力应施加在劲性骨架拱的上弦杆上;钢拱架拱施加在腹板混凝土上;
④对劲性骨架拱或钢拱架施加的单位力应为集中力,其大小应与拟浇筑混凝土单位长度的载荷相当;
S2:依照S1中限定的条件建立好有限单元模型后:计算劲性骨架拱或钢拱架任意截面的挠度影响线和应力影响线,然后计算由某一环混凝土由拱脚对称连续浇筑至拱顶的名义变形和名义应力;
S3:将所求得的名义变形和名义应力绘制成名义变形过程曲线和名义应力过程曲线,根据某一环混凝土的浇筑分段数,将名义变形过程曲线和名义应力过程曲线划分成对应的曲线段;根据各段混凝土的实际浇筑顺序将各曲线段重新进行拼接,拼接后的曲线就是劲性骨架拱或钢拱架混凝土浇筑施工的真实变形过程曲线和真实应力过程曲线,每个曲线段的尾端竖标值,即为由对应段混凝土浇筑后的真实变形和真实应力。
2.如权利要求1所述的一种使用分环分段浇筑拱圈混凝土在施工过程中的变形及应力的计算方法,其特征在于,在步骤S2中,要求混凝土从两侧的拱脚起连续、对称地浇筑至拱顶,并按公式(1)计算混凝土从拱脚浇筑至距离拱脚x处时劲性骨架拱或钢拱架的名义变形和名义应力;
式中:fx——混凝土浇筑至距拱脚x处的名义变形或名义应力;
η(x)——x处的挠度影响线或应力影响线值;
——水平倾角;
Pi——第i个集中力;
ηi——Pi对应的挠度影响线值或应力影响线值。
3.如权利要求2所述的一种使用分环分段浇筑拱圈混凝土在施工过程中的变形及应力的计算方法,其特征在于,步骤S3具体为:S3.1:将由式(1)计算出的名义应力与名义变形分别绘制成名义应力过程曲线和名义变形过程曲线,并将二者放入同一坐标系内,以混凝土浇筑段中各分段的水平投影点做垂线,垂线分别与名义应力过程曲线和名义变形过程曲线相交,并将名义应力过程曲线和名义变形过程曲线分成若干曲线段;
S3.2:根据混凝土实际浇筑顺序,从名义变形过程曲线和名义应力过程曲线上依次提取相应的曲线段,按照尾首相连的方法重新拼接曲线,拼接后的曲线即为真实变形过程曲线和真实应力过程曲线;
S3.3:真实变形过程曲线和真实应力过程曲线上任意一点的应力或变形,就是混凝土浇筑至该点位置时的真实应力或真实变形;每个曲线段的尾端竖标值,即为对应段混凝土浇筑后的真实应力和真实变形。
4.如权利要求3所述的一种使用分环分段浇筑拱圈混凝土在施工过程中的变形及应力的计算方法,其特征在于,将名义应力过程曲线和名义变形过程曲线分成若干曲线段后,每个曲线段尾端和始端点间的竖标值,即为由该段混凝土浇筑后的变形增量和应力增量,具体计算公式为:Δfi=fi‑fj (2)式中:
Δfi——由某段混凝土浇筑所产生的变形增量或应力增量;
fi——某段混凝土浇筑后的名义变形或名义应力;
fj——某段混凝土浇筑前的名义变形或名义应力;
则真实变形或真实应力的计算公式为:
fi=fi‑1+Δfi (3)式中:fi‑1——某段混凝土浇筑前的真实变形或真实应力。