钢管混凝土拱桥作为一种新颖的钢混组合结构，自20世纪90年代的四川旺苍东河大桥建成以来，其发展非常迅猛。我国钢管混凝土拱桥施工技术已跻身世界一流，钢管混凝凝土拱桥的理论研究日趋完善，但是对施工关键技术的研究和施工经验的总结上还存在一些不足。钢管混凝土拱桥拱肋灌注混凝土施工阶是结构受力转变的关键工序，对拱肋的刚度、线型以及承载力具有重要影响，本文依托实际工程，利用有限元法对桁式拱肋在混凝土灌注阶段的应力变化了进行分析。

1 工程背景

某黄河大桥主桥为净跨180m的钢管混凝土上承式拱，净矢跨比1/5，拱圈采用截面高度相等的悬链线，拱轴系数m=1.543。钢管混凝土拱圈截面由横哑铃形桁式双肋组成。每肋由4根直径Φ700，壁厚12mm的16Mnq(Q345qc）钢管组成，内灌C50混凝土作为弦杆；上弦和下弦横向两根钢管之间用缀板连接，内灌C50混凝土形成横向哑铃形；在立柱附近4m范围内将上弦局部改成圆端形，并在上缘加设钢板，以解决直接受荷，局部受力较大的问题；上下弦之间用直径Φ325×8mm空钢管作为腹杆，组成桁式拱肋。在空实腹变化处将上弦杆局部改成圆端形，并在下缘加设钢板，以解决局部受力较大的问题；拱脚段将腹杆改成缀板，内填充混凝土形成实腹段。肋高3.5m，肋宽1.7m，两肋中心距7.0m。如图1所示。

图1 桥梁总体布置图

在每个拱上立柱对应位置和相邻两立柱中心线处设一字式横撑，拱脚部位设“K”字撑，拱脚处横、斜撑分别采用Φ800×12mm和Φ600×10mm钢管内灌C50混凝土形成，两斜撑直接与拱座连接，以加强拱肋的稳定性。其余横撑为直径Φ600×10mm内灌C50混凝土的两根弦杆和直径Φ299×8mm的空钢管组成的平面桁架。

通过有限元计算的裂尖应力场和应变场来计算J积分，得到在临界载荷时沿厚度分布的J积分,如图12所示。由图可见，从试样中心面到表面的J积分基本呈现变小趋势，其中最大值为381.3kJ/m2，最小值为137.4kJ/m2，该范围包含了按照GB/T 21143标准计算的J积分的起裂断裂韧度值(351.4 kJ/m2)。另外，有限元计算的J积分平均值为293.1kJ/m2，记为JiFem，与光测试验结果JiDic(293.4kJ/m2)接近。

2 建立有限元模型

运用桥梁大型软件Midas/Civil建立拱肋有限元模型，通过建立模型模拟实际结构在工程施工中的实际情况。根据该桥设计图纸提供的资料，进行结构模型离散化，通过刚性连接建立节点约束。在实际工程中拱肋弦杆、橫撑及斜撑都受到拉、压、弯、剪、扭的作用，因此，我们利用具有拉、压、弯、剪、扭变形刚度的梁单元建立模型。空间梁单元由两个节点构成，每个节点有3个平动、3个转动共6个自由度[1]。 基于 Timoshenko 梁理论，做出以下假定[2，3]：

1）梁的横截面尺寸远小于其长度且是对称截面。

中国是世界最大的家禽生产国和消费国，蛋鸡在中国畜禽养殖中占有非常重要的位置。因此最大程度发挥饲料营养价值对提高蛋鸡生产效率至关重要。

2）假定原来垂直于中面的截面变形后仍然为平面。

3）考虑剪切变形引起的附加挠度，变形后的截面不一定垂直于变形后的中性轴。

4）截面面积、有效抗剪面积及截面抗扭刚度都是单元轴向X轴的线性函数。

油菜收获后及时耕翻沤田，让秸秆充分腐熟，栽插前用旋耕机耕平，待泥浆沉实1天后机插，栽插后及时进行人工查苗补苗。

建立拱肋有限元模型如图2所示，对于混凝土灌注的不同阶段分别建立有限元模型，通过赋予梁单元不同的截面特性，并定义不同工况下的截面特性调整系数，不断调整桁式拱肋在混凝土灌注各阶段的截面特性与截面刚度，实现空钢管截面向钢管混凝土组合截面的转化，从而模拟混凝土的灌注过程。

图2 桁式拱肋有限元模型示意图

3 混凝土灌注过程拱肋应力分析

3.1 拱肋混凝土灌注过程概述

灌注混凝土时的受力情况与灌注顺序有关，灌注的顺序以先腹杆后上下弦杆的顺序最为不利，而先两弦杆后腹杆的受力较为有利。混凝土灌注顺序总体上采用自下而上，自内向外的顺序[4，5]；混凝土灌注分六个阶段进行，初始阶段为空钢管未灌注混凝土阶段，见表1。每次灌注完成后，待混凝土强度达到设计强度的80%以后，方可进行下一阶段混凝土灌注[6]。

本文利用大型有限元软件Midas/Civil，建立上承式钢管混凝土拱桥拱肋灌注阶段的7个子阶段的有限元模型，通过赋予梁单元不同的截面特性，并定义不同工况下的截面特性调整系数，实现空钢管截面向钢管混凝土组合截面的转化，从而模拟混凝土的灌注过程，分析施工过程中拱肋应力的变化规律, 主要得到以下结论：

[2] 边东洋.Timoshenko梁理论的缺陷及其运动方程的修正[D].同济大学,2008.

由图4可知，在整个混凝土灌注过程中，拱脚整个截面处于受压状态。拱脚上缘压应力在前四阶段不断减小，在第四阶段末压应力增大，在第三阶段末达到一个峰值，且在第四阶段出现反弯点；拱脚下缘压应力在第五阶段前不断减小，在第五阶段末达到最小值-2.04MPa，在灌注完成后压应力再度减小，且上下翼缘应力趋于一致，最终应力相差0.19MPa。

3.2 应力测点布置

计算结构为双轴对称，只分析1/2结构，应力测试截面位置如下：拱肋拱脚、L/4、3L/4、拱顶、对称的拱脚截面以及空实腹截面变化处（靠近L/8截面，但应力变化更加突出），测点分别布置在桁架拱上下弦杆的上下表面。具体截面布设如图3所示。

表1 混凝土灌注阶段划分

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图3 拱肋测点布置图

图4 拱脚截面应力变化图

3.3 混凝土灌注过程中拱肋控制点应力分析

为了方便分析整个混凝土灌注阶段各控制截面各应力测点的连续变化，将拱肋各截面对应点位的应力值随着施工进行的变化情况列于同一图内。下面分析拱肋随着混凝土灌注的进行各个控制截面对应点应力值的变化规律。

3.3.1 混凝土灌注过程中拱脚应力分析

混凝土灌注阶段拱脚应力变化如图4所示（图中数值“—”表示压应力）：

群体材料于2017年5月9日播种，6月9日移栽，31 d秧龄。5行区种植，每个小区60株，5列×12行种植，间距 16.5 cm×19.8 cm，单本插。 设置 2 个重复，随机区组种植。田间管理按常规管理。肥料管理：底肥足、追肥早，底肥和追肥比为7∶3。栽秧后，5 d内进行第一次追肥，每公顷追施尿素112.5 kg。每公顷试验田总用氮量为187.5 kg，氮、磷、钾肥配合施用。水分管理：寸水活棵，薄水分蘖，当每公顷茎蘖苗达穗苗的80%时，及时晒田，生育后期田间前水不清，后水不上，收割前一周断水。病虫防治：除特殊要求外，注意防治螟虫、稻飞虱、纹枯病等水稻主要病虫害。

3.3.2 混凝土灌注过程中空实腹截变化处应力分析

空实腹截面变化处应力如图5所示：分析可知，在整个混凝土灌注阶段，构件处于偏心受压状态，上下弦杆控制点应力变化比较平稳，其中上弦杆应力在第四阶段末变化较大，其他点应力变化比较平稳，变化趋势较为一致。下弦杆上缘压应力小于下翼缘压应力，而且应力变化基本一致。上弦杆上下翼缘在第三阶段末变化趋势同下弦杆，但在第四阶段末明显增大，而后应力趋于一致。

②程芳《刘禹锡羁旅行役诗研究》：“羁旅是一种诗人并不希望的不在乡的生活状态，行役则是奔走在仕宦、贬谪、调任的旅途状态。”

图5 空实腹截面变化处应力变化图

图6 L/4截面应力变化图

图7 3L/8截面应力变化图

图8 拱顶截面应力变化图

3.3.3 混凝土灌注过程中L/4、3L/8截面及拱顶截面应力分析

对比分析图6～图7可知，L/4、3L/8截面及拱顶截面应力变化平稳，且三者变化规律基本一致。随着混凝土灌注过程的不断进行，截面压应力总体上呈现下降趋势。上下弦杆应力值在第四阶段末出现较大变化，上弦杆压应力大于下弦杆压应力，而与前四阶段上弦杆压应力小于下弦杆压应力的情况明显不同。针对上述现象分析发现，弦杆在混凝土达到设计强度后，抗压刚度增大了约3.32倍，抗弯刚度增大了约1.56倍，其中核心混凝土的抗压刚度约为钢管抗压刚度的2.3倍。所以刚度的快速增长与构件内部钢管与混凝土两种不同材料之间的应力重分布使得拱肋混凝土灌注阶段钢管应力总体上呈现不断减小的趋势。

4 结论

用200个勺子图像样本对神经网络进行训练，再用30个勺子图像验证该神经网络的检测效果。其中，30个勺子图像分别为：10个勺子同时具有边缘缺陷和表面缺陷；10个勺子只具有边缘缺陷；10个勺子只具有表面缺陷。检测结果如表1所示。

第一：拱肋混凝土灌注过程是一个不断加载的过程，而在每一个子阶段混凝土硬化后，拱肋截面形成钢管混凝土组合截面，因此刚度不断增大，应力在构件内部发生应力重分布，从而导致拱肋各构件压应力总体上呈减小趋势。

第二：通过观察对比各截面应力变化图后不难发现一个共同现象：拱肋各构件压应力在第四阶段末发生了很大变化，上弦杆压应力急剧增大，而下弦杆压应力急剧减小；而在混凝土灌注完成后，上下弦杆压应力都有趋于同一值的趋势，这是钢管与混凝土开始协同工作的标志。

（3）通过个别座谈了解到，对于高职高专类学生，教师还需从多方面培养其学习兴趣及自主学习习惯，并利用各种手段加强对自主学习过程的督促和检查。

[1] 吴鸿庆,任侠.结构有限元分析[M].北京:中国铁道出版社，2012.12:8-26.

参考文献：

在混凝土灌注前，构件受力断面为空钢管形式，并且具有很大的初应力，待前一阶段混凝土强度达到80%后，进行下一阶段的混凝土灌注。待受力断面为全断面有混凝土的组合截面后，在组合受力截面的基础上进行最终拱上结构的安装。

[3] 王晓峰,杨庆山.基于Timoshenko梁理论的薄壁梁弯扭耦合分析[J].工程力学,2008,(05):12-16+21.

[4] 陈宝春,肖泽荣,韦建刚.钢管混凝土哑铃形拱肋灌注混凝土时的截面应力分析[J].中国公路学报,2005,(01):77-80.

[5] 陈卫华.大跨度钢管混凝土拱桥施工优化分析[J/OL].中外公路,2017,(05):145-151.

[6] 中华人民共和国交通部.公路钢管混凝土拱桥设计规范JTG-TD65-06-2015人民交通出版社.北京.2015.

[7] 张谢东,曹鹏,许精文.尼尔森体系系杆拱桥结构分析[J].桥梁建设，2009(6):23-26.

[8] 中国工程建设标准化协会标准，钢管混凝土结构设计与施工规程(CECS28：90)[S],北京:中国计划出版社,1990.

本文引入柔性作业车间广义能耗概念，分析了柔性作业车间调度直接电能和间接能耗，以车间广义能耗最低和完工时间最小为优化目标，建立了面向广义能耗的柔性作业车间调度优化模型。采用多目标模拟退火算法求解了上述优化模型，得到了不同优化目标下的调度方案。最后对不同调度方案进行了对比分析，证明本文所提的柔性作业车间调度方法可显著降低车间的广义能耗和完工时间，从而验证了该方法的有效性。

[9] YongLi,YanXuWang.Static Model Experiment Studyona Concrete-Filled Steel Tubular Arch Bridge[J].Key Engineering Materials,2015,4018(648).