梁拱组合桥梁

2024-10-23

梁拱组合桥梁（通用6篇）

梁拱组合桥梁篇1

0引言

连续梁拱组合式桥梁使梁与拱在受力方面的优点得以充分发挥, 具有结构轻巧、外形美观、对地基要求低、适应性强、施工工艺简单等优点, 是一种很有发展潜力的桥型, 目前在我国南方地区得到了广泛的应用。但随着城市桥梁的加宽, 加上为减少行车压抑感而采用无风撑的敞开桥, 使其宽跨比较大, 荷载的横向分布较为复杂, 其相应的结构布置、构造、设计方法及施工工艺均有特殊的要求, 因此对该类桥梁深入研究是非常必要的。本文以福建莆田妈祖城贤良路2号桥 (50+99+50) m三跨连续梁拱组合式桥梁为背景, 介绍了该桥的结构布置和特殊的构造处理, 总结了该类桥型的设计体会和设计要点。

1工程简介

福建妈祖城规划桥梁共有五座, 该桥梁工程位于妈祖城核心区域规划贤良路上, 规划水域宽度约180 m, 通航水位为2.0 m, 航道净高4 m, 净宽22 m, 桥型设计时应在满足交通功能前提下, 以桥梁与城市、自然生态环境相互融合为原则, 建设水上观景节点为目标, 最终桥型采用 (50+99+50) m三跨连续梁拱组合式桥梁, 中央设置3.5 m宽拱肋布置区用于布置单片拱肋, 桥梁总宽为36.0 m, 见图1。

2结构设计

上部结构主梁采用等高度三向预应力钢筋混凝土整体式箱梁, 箱梁截面为单箱五室斜腹板断面, 箱梁中线处高2.75 m, 宽度为36 m, 顶板两侧设置1.5%横坡, 底板为平坡。两侧悬臂长4.0 m, 悬臂端部高20 cm, 根部高55 cm;箱梁顶板厚30 cm, 底板厚25 cm, 中墩墩顶处底板加厚为40 cm;腹板厚50 cm, 墩顶处加厚为80 cm。中跨横隔板每5 m设置一道, 与吊杆相对应, 厚度为50 cm, 吊杆位置加厚为80 cm。桥台处横梁宽度1.5 m, 中墩处横梁宽度2.5 m。拱肋采用单片拱肋, 设置于桥梁中央, 拱肋断面形式为2 800 mm (宽) ×1 500 mm (高) 矩形截面, 四周设置半径500 mm的倒圆角, 壁厚25 mm。拱肋计算跨径为99 m, 矢跨比为1/4.5。拱肋内均填充C50微膨胀混凝土, 并设置纵向加劲肋和横隔板。吊杆纵桥向间距为5.0 m, 采用91ϕ7高强度镀锌钢丝, 外包PE制成, 下端2.5 m范围加设不锈钢套管, 全桥共17对, 最短吊杆自由长度约为5.20 m。

下部主墩每支座下设置钢筋混凝土实心墩, 中间和两侧桥墩截面尺寸分别为4.5 m (横桥向) ×3.0 m (顺桥向) 和2.0 m (横桥向) ×2.0 m (顺桥向) , 承台尺寸分别为11.6 m (横桥向) ×7.4 m (顺桥向) ×4.0 m (高) 和3.2 m (横桥向) ×7.4 m (顺桥向) ×2.5 m (高) , 中间采用系梁相连, 系梁为2.5×2.5矩形截面;基础采用钻孔灌注桩, 中间和两侧桥墩桩基分别采用6根和2根ϕ200 cm的钻孔灌注桩。桥台采用肋式桥台, 共5片肋板, 肋板厚1.0 m, 上缘宽2.3 m, 下缘宽3.4 m;肋板下接承台和钻孔灌注桩基础, 承台尺寸为2.2 m (横桥向) ×5.0 m (顺桥向) ×2.0 m (高) , 每肋下顺桥向设置2根ϕ120 cm的钻孔灌注桩;肋板上接2.0 m高盖梁。

3设计要点

1) 为了满足景观要求, 减少行车道的压抑感, 本桥在36 m超宽的桥面上仅采用单片拱肋, 其宽跨比较大, 荷载的横向分布与上部结构尺寸有关, 其受力特点有别于普通窄桥, 所以必须对其进行专门的荷载横向分布和稳定性分析, 不能盲目地借鉴于普通窄桥的相关结论, 目前只能借助空间有限元法来计算[1,2]。

2) 本桥为了提高横向面外稳定性, 采用了整体箱梁和扁平矩形截面拱肋, 上部结构采用了连续梁拱组合式桥梁中较常用的刚性系梁刚性拱肋结构[3,4]。

3) 由于拱梁的刚度比直接影响着拱梁分担荷载比以及结构的横、纵向荷载分布, 因此应作为重点设计参数专门研究;而其余设计参数如边中跨比值、矢跨比、拱肋截面的高宽比等设计参数可采用常规值[5]。

4) 由于吊杆的张拉力将引起连续梁拱组合体系整个结构的内力重分布, 为了最终达到较为理想和合理的成桥内力状态及线形要求, 采用以能量最小为目标结合结构状态参数约束范围的非线性规划方法来考虑成型内力优化, 以线形偏差最小为目标及附带线形调整约束条件的线性优化方法来考虑成型线形优化, 经过多次试算和迭代, 便能形成一种较为合理的成桥状态[6]。

5) 拱脚处的节点处理、箱梁预应力的张拉调整、支座构造以及施工顺序等均是该类桥梁的技术关键。

4结构计算

本桥计算采用梁格理论建立全桥空间结构模型, 整体箱梁按照腹板和横隔板位置离散为纵梁和横梁, 拱肋、纵、横梁均为空间梁单元, 柔性吊杆视为没有抗弯刚度的桁架单元;不计入桥面系的刚度, 只计入其自重;边界条件根据实际支座类型确定采用;荷载计入自重、桥面系自重、预应力、收缩徐变等恒载及人群、城A、风载和温度等活载;施工顺序采用先梁后拱, 满堂支架施工方法, 计算模型见图2。

空间稳定性分析中, 其前三阶均为拱肋平面外失稳, 安全稳定系数分别为:K1=10.3, K2=10.9, K3=20.6, 均大于4。可见, 该桥的失稳形态主要为拱肋横向平面外失稳, 横向面外稳定性比较差, 采用整体式箱梁和扁宽的拱肋等构造措施对保证横向平面外稳定性是必要和有效的。

成桥状态和正常使用状态下最不利组合 (恒载+预应力+汽车荷载+人群荷载+基础沉降+收缩、徐变+温度力) 下箱梁和拱肋正截面未出现拉应力, 最大压应力分别为14.5 MPa和178 MPa;吊杆最大索力为1 765 kN, 安全系数为3.3;预应力钢束最大拉应力为1 206 MPa<1 209 MPa;桥梁在活载作用下, 考虑作用长期效应影响后最大挠度为1.412 5× (6.8+2.5) =13.1 mm<L/600=83 mm, 均满足现行规范要求。承载能力极限状态抗弯和抗剪均满足现行规范要求。

5重要设计参数分析

拱梁分担荷载比对结构的横、纵向荷载分布影响分析中, 为取得同等的比较条件, 在以下比较中作如下规定:

1) 拱肋截面相同, 吊杆索力取为本桥采用索力, 道路中心线处箱梁高度分别取2.50 m, 2.75 m (本桥采用) 和3.0 m以得到不同的拱梁刚度比和拱梁分担荷载比, 来确定最优的箱梁高度;

2) 拱肋和箱梁截面取本桥采用截面, 吊杆索力采用2 200 kN～3 000 kN (一级200 kN) 逐级索力以得到不同的拱梁分担荷载比, 来确定最优的吊杆索力;

3) 吊杆布置间距、箱梁配筋、荷载标准相同 (仅计入恒载、人群和城A直接活载) 和施工顺序相同。

从计算结果可以看出, 纵梁的内力值随着拱梁刚度比增大而线性增大, 而拱肋和横梁的内力随着拱梁刚度比增大而线性减小, 但拱梁刚度比的变化对纵梁内力影响较大, 对拱肋和横梁内力影响较小。因此对于箱梁来说, 梁高按横向受力控制, 本桥的设计梁高即根据横向受力需要确定为道路中心线处2.75 m。

从计算结果可以看出, 纵梁的内力和位移值随着吊杆索力的增大而线性减小, 而拱肋内力、拱肋位移和横梁的内力随着吊杆索力的增大而线性增大, 但吊杆索力的变化对纵梁、拱肋和横梁内力影响均较小, 仅对纵梁位移影响较大。吊杆索力的变化对纵梁、拱肋和横梁内力影响均较小的主要原因是因为箱梁本身承担了绝大部分恒载, 而拱肋和吊杆仅用来承担活载和小部分恒载, 因此本桥吊杆的索力最终按照承担30%恒载和100%活载以及拱肋和箱梁成桥位移协调两综合因素共同确定。

6结语

通过计算分析, 现将超宽桥面连续梁拱组合式桥梁桥型的结构设计要点总结如下:

1) 为了满足景观要求, 减少行车道的压抑感, 在超宽桥面上采用单片拱肋连续梁拱组合式桥梁结构, 可以得到较好的经济和景观效益。

2) 在超宽桥面上采用单片拱肋连续梁拱组合式桥梁结构, 失稳形态主要为拱肋横向平面外失稳, 采用整体式箱梁和扁宽的拱肋等构造措施对保证横向平面外稳定性是必要和有效的。

3) 箱梁高度的变化引起的拱梁刚度比的变化对纵梁的内力影响较大, 对拱肋和横梁的内力影响较小, 箱梁高度应按横向受力控制设计。

4) 吊杆索力的变化引起的拱梁分担荷载比的变化对纵梁、拱肋和横梁内力影响均较小, 主要是由于梁体本身承担了绝大部分恒载, 吊杆的索力应按照承担部分恒载和全部活载以及拱肋和箱梁成桥位移协调等综合因素共同确定。

参考文献

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梁拱组合桥梁篇2

为了探究梁拱组合人行天桥的地震响应特性, 揭示其地震响应机理,以某梁拱组合人行天桥为研究对象,运用Sap2000建立了该人行天桥的空间动力计算模型,采用非线性时程法研究了该人行天桥的地震响应特性以及各种因素对其地震响应的影响规律,得出了一些结论,希望能够为类似人行天桥的设计和加固提供一定参考[5,6]。

1地震荷载传递机理

以纵向地震荷载为例,图1给出了采用了板式橡胶支座的桥梁地震荷载传递示意图。如图( a) 所示,在较小的地震中,梁体与支座之间的摩擦力抵消了上部结构的全部水平惯性力,支座受力发生弹性变形并将惯性力传递至墩; 如图( b) 所示,在较大的地震中,梁体与支座之间的摩擦力抵消了部分上部结构的水平惯性力,支座发生弹性变形或剪切破坏, 梁与支座发生相对滑动。

2工程算例及动力计算模型

2.1工程算例

某跨越结构由单箱四室钢箱梁和钢板拱组合而成的人行天桥,箱梁跨度为49. 60 m,宽4. 00 m,高0. 65 m ( 不含地袱高度 ) ; 钢拱起拱半径为39. 75 m,矢高5. 68 m,从拱顶向两侧每3. 00 m对称布置截面为30 mm × 300 mm的钢板吊带; 全桥对称设置宽2. 00 m,高0. 40 m,梯度为1: 4的钢箱梁梯道,单侧梯道总长25. 59 m,梯道与跨越结构之间设置伸缩缝; 全桥共设10根直径0. 60 m的混凝土墩,墩顶设置规格为GJZ200 mm × 250 mm × 41 ( CR) mm的板式橡胶支座,其中主墩每墩设置两块,梯墩每墩设置一块。桥跨布置如图2和图3所示。

2.2动力计算模型

采用杆系单元法,运用Sap2000建立图4所示的梁拱组合结构人行天桥空间动力分析模型。定义纵桥向为X轴,横桥向为Y轴,竖向为Z轴[7,8]。

假定墩和梁都处于弹性范围,采用弹性梁单元模拟。计算模型忽略桩与土的相互作用,将墩底与地面刚接; 以附加线质量考虑活载和二期恒载,以附加集中质量考虑梯道。分析采用瑞利阻尼,阻尼比取固定值3% 。

采用图5所示的双线性模型模拟板式橡胶支座,图中K1为板式橡胶支座的水平剪切刚度,K2为屈服后刚度,Fcr为临界屈服荷载。

根据《城市桥梁抗震设计规范》,单个支座的水平剪切刚度:

式( 1) 中,G为板式橡胶支座水平剪切模量,一般取1 200 k N / m2; A为剪切面面积,t为支座橡胶层总厚度。

临界屈服荷载:

式( 2) 中,μ 为板式橡胶支座与梁、墩接触面的滑动摩阻系数,取0. 10; FN为支座轴向荷载。

根据式( 1) 和式( 2) ,本算例单个板式橡胶支座的水平剪切刚度为2 000 k N/m,屈服荷载为48. 8 k N。

2.3地震动的选取

根据《公路桥梁抗震设计细则》: 一般情况下, 公路桥梁可只考虑水平方向地震作用,直线桥可分别考虑顺桥向X和横桥向Y的地震作用,抗震设防烈度为8度和9度的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构以及竖向引起的地震效应很重要时,应同时考虑顺桥向X、横桥向Y和竖向Z的地震作用。为了探究简支梁人行天桥的地震响应特性,选取表1所示的三条实际强震记录对算例人行天桥进行非线性时程分析。分析考虑9度区罕遇地震,将各记录加速度峰值整到0. 6g[9,10]。

3三维地震响应特性分析

以结构的横桥向地震响应为研究对象,通过对不考虑竖向地震作用与考虑竖向地震作用的动力计算模型进行非线性时程分析,详细探讨了背景简支梁人行天桥地震响应特性,得到了一些结论[11,12]。

3.1结构位移响应

图6和图7分别为该梁拱组合人行天桥在1# 地震波输入下拱顶和跨越结构横向位移时程对比情况,表2为三条地震动作用下拱顶和跨越结构位移峰值响应结果。

从1#波作用下的拱顶和跨越结构横向位移响应时程可以看出: 竖向地震对拱顶和跨越结构的横向位移响应有影响,考虑竖向地震作用后,二者均增大。分析表2可知,2#波作用下跨越结构的横向位移响应最大,其中拱顶最大横向位移为111. 4 cm,梁体最大横向位移为109. 4 cm; 不同地震波的竖向地震动对跨越结构的位移响应影响不同,1#波和3#波的竖向地震动使跨越结构的位移响应增大,2#波减小。就具体数值而言,考虑竖向地震动后,1#波和3#波作用下拱顶横向峰值位移平均增大了约5% ,跨越结构横向峰值位移平均增大了约4% ; 2#波作用下拱顶和跨越结构的横向峰值位移均减小了约2% 。

3.2梁墩相对位移响应

图8给出了梁墩横向相对位移峰值对比情况。图9 ~ 图11分别为三条地震动作用下横向相对位响应移时程。

结合图8 ~ 图11可以看出: 竖向地震使1#波和3#波作用下梁墩峰值相对位移增大,2 #波作用下减小。不同地震动的竖向地震分量对梁拱组合人行天桥梁墩相对位移响应的影响不同。

3.3墩的响应

表3给出了墩顶横向峰值位移和墩底横向峰值弯矩的对情况。

分析表3可知: 竖向地震对墩的地震响应影响较大,考虑竖向地震作用后,三条地震动作用下各墩的墩顶位移和墩底弯矩均增大。就具体数值而言, 考虑竖向地震动后,墩顶横向峰值位移平均增大了约12% ,墩底横向峰值弯矩平均增大了约14% 。

3.4跨越结构地震稳定

拱的存在使梁拱组合人行天桥跨越结构的重心高度高于桥面,在较大的地震中,跨越结构在发生横向滑动的同时很有可能会绕某一支座发生倾覆。为了更好地表述跨越结构的地震稳定,定义跨越结构倾覆系数 γ:

式中,MQ为跨越结构地震倾覆弯矩; MK为跨越结构抗倾覆弯矩; m为跨越结构质量; ay为跨越结构重心处的横向地震加速度; az为跨越结构重心处的竖向地震加速度; H为跨越结构重心到支座顶面的垂直距离; g为重力加速度; h为跨越结构重心到支座中心的横向水平距离; D为支座横向间距,x为梁墩横向相对位移。γ 大于1. 0,跨越结构发生倾覆, γ 小于1. 0稳定。

图12 ~ 图14给出了三条地震动作用下跨越结构稳定分析结果。从图中可以看出,竖向地震动增大了跨越结构的倾覆危险,例如,1#波和3#波的竖向地震使跨越结构发生了倾覆。由此可见,竖向地震对梁拱组合人行天桥跨越结构的地震稳定产生不利影响,必须对梁拱组合人行天桥进行考虑竖向地震的三维地震响应分析。

4地震响应影响因素分析

在上文的研究基础上对梁拱组合人行天桥进行了考虑竖向地震作用的三维地震响应分析,以梁墩的横向相对位移、墩底的横向弯矩和跨越结构的地震稳定为研究对象,详细探讨了梯道、支座滑动性能和跨越结构重心高度对梁拱组合人行天桥地震响应的影响。

4.1梯道的响应

人行天桥梯道和跨越结构的动力特性存在较大差异。为了探讨梯道对梁拱组合人行天桥地震响应的影响,建立了图15所示的考虑梯道影响的动力计算模型,通过三维非线性时程分析得出了一些结论。

图16和图17分别给出了梯道对梁墩横向峰值相对位移和墩底横向峰值弯矩的影响情况。可以看出,梯道使梁墩横向峰值相对位移和墩底横向峰值弯矩均减小,限制了跨越结构的横向运动,起到了防落挡块的作用。

图18 ~ 图20为梯道对跨越结构地震稳定的影响。从图中可以看出,梯道对跨越结构的地震稳定产生了不利影响,使三条地震作用下的跨越结构均发生了倾覆,必须采取措施即能充分发挥梯道的挡块作用,又能有效保障跨越结构地震稳定。

4.2支座滑动性能的响应

由板式橡胶支座的荷载传递机理可知,支座滑动性能是采用了板式橡胶支座的桥梁的地震响应的重要影响因素。根据《城市桥梁抗震设计规范》,橡胶支座与钢板表面的动摩阻系数取0. 10。为了探究支座滑动性能对梁拱组合人行天桥地震响应的影响,分别建立了摩阻系数为0. 05、0. 10、0. 15、0. 20及0. 30的计算模型,通过三维非线性时程分析得出了一些结论。

图21和图22分别给出了支座摩阻系数对梁拱组合人行天桥梁墩的横向峰值相对位移和墩底横向峰值弯矩的影响情况。从图中可以看出,摩阻系数增大,梁墩横向峰值相对位移整体减小,墩底横向弯矩单调增大,可以在一定范围内调整支座滑动性能来充分利用墩的抗侧能力。

图23 ~ 图25给出了三条地震动作用下,支座摩阻系数分别为1. 0、2. 0和3. 0的跨越结构地震稳定情况。从图中可以看出,支座摩阻系数增大,各地震动作用下跨越结构的倾覆系数增大,达到倾覆控制值的时间越早。由此可见,支座摩阻系数对跨越结构的地震稳定产生较大影响,摩阻系数越大,跨越结构的地震稳定性越差。

4.3跨越结构重心高度的影响

梁拱组合人行天桥跨越结构重心偏高,在较大的地震中,跨越结构在发生横向滑动的同时很有可能会绕某一支座发生横向倾覆。为了探究跨越结构重心高度对其地震响应的影响,通过改变拱重使跨越结构相对于桥面的重心高度分别为0. 5 m、0. 8 m、1. 0 m、1. 5 m和2. 0 m,通过三维非线性时程分析得出了一些结论。

图26和图27分别给出了梁拱组合人行天桥跨越结构重心高度对梁墩横向相对位移和墩底横向弯矩的影响情况。从图中可以看出,重心高度增大,三条地震动作用下的梁墩横向峰值相对位移整体先增大后减小,最后又增大; 墩底横向弯矩单调增大,这是主要是由于增大跨越重心高度使跨越结构整体重量增大造成的。

图28 ~ 图30分别给出了三条地震动作用下跨越结构相对桥面重心高度分别为1. 0 m、2. 0 m和3. 0 m时的地震稳定情况。可以看出,随着跨越结构重心高度的增大,其倾覆系数均增大,发生倾覆的时间均提前。由此可知,跨越结构的重心高度对其地震稳定性产生很大影响,重心高度越大,地震稳定性越差,在进行相关设计时必须充分考虑其中心高度的影响。

5结论

以某典型梁拱组合人行天桥为研究对象,采用Sap2000建立了该人行天桥的空间动力计算模型, 通过非线性时程分析研究了其三维地震响应特性及影响因素的影响,主要得出了以下结论。

( 1) 竖向地震对梁拱组合人行天桥的地震响应产生较大影响,不同地震波的竖向地震动对跨越结构的位移响应影响不同; 竖向地震动增大了梁拱组合人行天桥跨越结构的倾覆危险,必须对梁拱组合人行天桥进行三维地震响应分析才能充分评估其地震响应。

( 2) 梯道限制了跨越结构的横向运动,起到了防落挡块的作用,对跨越结构的地震稳定产生了不利影响,应采取措施在充分发挥梯道的防落作用的同时有效保障跨越结构的地震稳定。

( 3) 支座摩阻系数对梁拱组合人行天桥地震响应影响较大,摩阻系数越大,梁墩横向相对位移响应越小,墩底横向弯矩响应越大,跨越结构倾覆可能性越大,可以在一定范围内通过控制支座摩阻系数来减小梁拱组合人行天桥的地震响应。

梁拱组合桥梁篇3

20世纪六七十年代，由于混凝土拱桥具有造价低廉、对施工技术要求较低、桥型优美等优点，在全国范围内得到了广泛的应用，但经过一段时间的实践，在软土地基上修建的大部分拱桥相继出现了墩台位移与下沉等现象，危及了桥梁的使用安全。随后大家对在软土地基上修建混凝土拱桥避而远之，转而采用梁式桥，致使新建的混凝土拱桥逐步减少。为继承和发展传统的拱桥建桥技术，20世纪90年代金成棣教授等人在总结传统拱桥施工经验与技术的基础上，结合现代预应力技术，创新地提出了梁拱组合体系桥，并在京杭运河苏南整治工程中对大跨径梁拱组合体系桥进行了实际应用[1]。

近几年，随着该桥型在大跨径桥梁中的不断应用，为满足中小跨径桥梁造型的特殊要求，梁拱组合体系桥系列中的下承式连续拱梁体系桥也在中小跨径桥梁中进行了尝试。实践证明，该桥型不但可满足各种地形与地质条件，还能很好地与周围环境景观相协调，由中跨主拱与两边跨半拱组成的飞燕式造形，与传统拱桥相比，更具有时代气息，取得了独特的美学效果。本文对3座各具特点的下承式连续梁拱组合体系桥的设计要点进行介绍，以供参考。

2 总体设计

本文介绍的3座桥梁位于安徽省马鞍山市和江西省赣州市的开发区，地处风景优美的城郊结合部，跨越城市景观河流，桥下均无通航要求，要求桥型不仅具有特色，而且要与桥址处环境协调，经过多个桥型方案的技术经济比选，确定采用3跨上承式连续梁拱组合体系桥。该桥型的总体设计参数有主跨跨径、边中跨比和矢跨比。主跨跨径选择首先应满足1/100的设计洪水频率所需的行洪断面要求;其次要使布跨与河面宽度相匹配，并与周边景观相协调，以获得最佳的美学效果。边中跨比参考已建桥梁资料，采用0.5～0.7;矢跨比由矢高(梁底与常水位之间高差)和主跨跨径来确定，一般在1/6～1/10之间，3座桥梁的总体设计参数见表1。

3 结构设计

上承式连续梁拱组合体系桥的上部结构由主梁和拱腿组成，下部结构由墩台和基础组成。

3.1 上部结构

3.1.1 上部结构断面形式与尺寸

连续梁拱组合体系桥根据其跨径不同，其主梁可采用板式、肋梁式或箱式等断面形式。已建成的大跨径上承式连续梁拱组合体系桥的主梁大多采用肋梁形式，跨中截面高度一般取(1/40～1/50)L(L为主跨跨径)，空腹段加筋梁高度与跨中相同;主墩处的空腹截面高度一般取(1/8～1/10)L，对小跨径桥宜取大值。本文中的3座桥梁跨径较小，桥面较宽，考虑到桥梁的横向整体性、稳定性及梁底的外观需要，通过对常用的3种断面形式进行比较，对主跨25 m的永丰桥采用整体空心板截面，其余2座桥梁均采用箱形截面，截面形式及主要尺寸见图1、图2和表2。

拱腿一般采用肋梁式或板式截面，其梁高一般取L/100+0.2。为保持与主梁整体一致，3座桥梁拱腿均采用矩形实心断面，宽度与梁底同宽，高度见表2。为增强主梁与拱腿刚性点的纵横向连接刚度，以利于主梁与拱腿之间的力的传递，在主梁与拱腿中心线交汇处设置横隔梁。

上部结构的节段划分由采用的施工方法来确定，根据现场施工条件，3座桥梁均可采用满堂支架现浇法施工，按照预先设定的施工方法与顺序，将上部结构划分为主梁与拱腿墩顶现浇段和边孔现浇段，边、中跨各设2 m合龙段。

3.1.2 配束与配筋设计

连续梁拱组合体系桥由于主墩处的拱腿给主梁在刚结点处提供的弹性支承，使3跨梁拱组合体系桥变为5跨弹性支承连续梁，主梁的实际跨径大大减小，其弯矩与剪力的峰值较同等的3跨连续梁大为降低;但也是由于梁拱固结，主梁大部分区段(边跨AB段除外，见图3)在恒活载作用下均产生较大的轴力。根据主梁的上述受力特点，由于剪力较小，可由普通钢筋来承受剪力，纵向预应力束仅在主梁顶部与底部设置直线束以抵抗荷载弯矩，不设弯束，各主要截面钢束布置情况见表3。拱腿按偏心受压构件配置普通钢筋;刚结处横梁按构造要求配设普通钢筋。

3.2 下部结构

下部结构设计主要包括墩台及基础的结构选型与设计、拱腿与桥墩连接形式的选取。由于主梁边支点常采用支座，因而边墩(台)的结构设计与梁桥的墩台设计要求基本相同。主墩应先根据桥址处的具体条件，选择适当的下部结构形式，再综合考虑拱腿与桥墩采用的连接形式———固结或铰接(设置支座或弧形铰)。当下部结构的柔度足够大，能适应上部结构的变形，由于拱腿与桥墩固结而引起的结构次内力所占的比例较小，应尽量采用固结;而当下部结构的柔度不满足上述要求时，则采用铰结(支座或球形铰)形式。

根据3座桥桥位处的地形及地质条件，选择不同的基础及拱墩连接形式。永丰桥的基岩埋置较深，基岩上覆盖土层为20～30 m的亚粘土和淤泥质亚粘土，基础选用单排桩基础，经计算，柔度可满足拱墩固结要求。华坚桥的原地面下2～3 m为弱风化泥质粉砂岩，容许承载力1 290 kPa，可作为浅基础的持力层，因而采用天然扩大基础，虽然基础的柔度较小，但桥墩高度较大，约高10 m，通过调整桥墩的厚度，使其柔度满足拱墩固结要求。白鹭桥因桥址处基岩面倾斜度较大，同一墩台处，横桥向覆盖层厚度变化为3～7 m，选用短桩基础，由于桥墩总高度仅2 m，桥墩及基础的集成刚度较大，若采用拱梁固结，主梁的预应力钢束将会增加很多，因此拱腿与桥墩设置支座。

4 结构计算

4.1 纵向计算

桥梁结构的纵向计算采用平面杆系进行有限元模拟，用桥梁博士DrBridge和桥梁静力线性计算程序QJX两套软件进行计算校核，桩基础刚度的模拟采用鲍卫刚提出的方法[2]，现行公路桥规[3]第8.2.1条附录中有详细摘录。经计算，主梁以恒载+汽车+基础不均匀变位+温度变化组合控制设计，最大压应力10.5 MPa，最小压应力0.1 MPa。

4.2 横向计算

对于永丰桥采用整体空心板，纵向跨径(拱腿上端之间距离)与宽度之比小于2且大于0.5，参照现行公路桥规[3]中有关单双向板的规定，需要按双向板考虑，进行横向受力分析。横向弯矩计算参照AASHTO规范中推荐的方法按式(1)进行计算。

式中Mx,av为最大纵向弯矩/桥宽;My G为最大整体横向弯矩强度(单位桥长);F=0.46(θ)0.5(1+0.55γ);θ=b/L;γ=(2b-7.5)/9;其中b为桥面半宽;L为纵向计算跨径。

经计算，永丰桥底板下层横向受力钢筋采用Φ20@15，含筋率0.3%。其余采用箱形断面的2座桥梁，箱梁横向计算按箱形框架进行简化，经计算，横向钢筋仅需按构造设置。

5 结语

(1)梁拱组合体系桥具有造型优美、集梁桥与拱桥之长、对地形地质条件适应性好等优点，可作为独具特色的中小跨径桥梁的备选桥型方案;

(2)对中小跨径梁拱组合体系桥，为满足桥梁外观需要，增加横向整体性，对30 m以下的小跨径桥梁的主梁可采用空心板截面，对30 m以上的中等跨径桥梁的主梁可采用箱形截面;

(3)从本文收集到的3座桥梁的主要设计资料来看，主要材料指标较同等跨径的简支梁和连续梁均要大，今后在进行该桥型设计应用中，应注重对结构截面尺寸及主要材料指标进行优化，以节省工程造价。

参考文献

[1]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁设计研究与实践[M].北京:人民交通出版社.2001

[2]鲍卫刚.桥梁承台桩基柔度的模拟[J].华东公路,1992,15(5):16-17.

中承式梁拱组合桥的设计计算分析篇4

关键词：中承式拱,钢拱肋,组合结构

1 概述

葫芦山湾跨海大桥位于辽宁省大连市西南部,为长兴岛疏港高速公路跨越葫芦山海湾的一座大型桥梁。

本桥位地处辽东湾东侧,属海洋性气候,受季风影响较大,冬季多北风,夏季多偏南风。项目区域内,多年平均气温10.0℃,最热月为8月,平均23.9℃;最冷月为1月,平均-5.5℃。

桥位区地貌为低山丘陵地貌,地势起伏较大。通过对桥位区地质勘察,该桥揭露的地层主要为种植土、亚粘土、淤泥、中砂、碎石、石英砂岩、灰岩。桥位区地震基本烈度为Ⅶ度。

2 设计标准

(1)设计荷载:

公路-I级。

(2)桥面宽度:

0.5(防护栏)+12.25(行车道)+ 0.5(防护栏)+2.5+0.5(防护栏)+12.25(行车道)+ 0.5(防护栏)m。

(3)安全等级:

一级。

(4)设计洪水频率:

100年一遇。

(5)环境类别:

①下部结构、钢筋混凝土拱肋及立柱:Ⅲ类;②上部结构:Ⅱ类。

(6)体系整体温差:

-25℃～25℃。

(7)地震基本烈度:

Ⅶ度。

3 总体布置

随着我国国民经济的高速增长,交通事业也有了长足的发展。桥梁设计中,在桥型的选择上不仅要满足技术标准,同时要考虑美观方面的要求,特别是城镇桥梁,必须与环境协调,符合当地居民的习惯、审美观点,桥梁的造型要成为当地的一个景点,具有良好的景观。

葫芦山湾跨海大桥的设计以安全、适用、经济、美观为原则,对桥梁的桥型选择、分跨布置、结构设计等方面进行了认真的考虑。力求做到技术先进、结构合理、施工可行,并与环境相协调,达到美观的作用。综合考虑以上因素,经初步设计阶段的反复比较分析,最终大桥的桥跨布置为:东西岸引桥分别为3×30m、6×30m先简支后连续T梁,分幅设计,单幅宽13.25m;主桥采用30+100+30m中承式连续梁拱组合桥,整幅设计,宽29m。桥梁全长430m。桥梁主桥总体布置见图1。

4 主桥结构设计

主桥的上部结构形式采用中承式连续梁拱组合桥,全长160m。中跨标准跨径100m,计算跨径为93.9m,拱轴线形式为四次抛物线,矢跨比F/L=1/4.44。边跨标准跨径30m,计算跨径为26.7m,拱轴线形式为二次抛物线,矢跨比F/L=1/6.67。

4.1 拱肋

中跨拱肋分两部分——桥面以上拱肋及桥面以下拱肋。桥面以上拱肋为单拱肋,位于中央分隔带内。采用钢箱结构,断面形式为带倒角的三室箱形截面,竖向高度1.5m,横向宽度3.5m。钢拱肋横断面见图2。钢箱的上下面板、腹板及连接面板采用厚度为30mm的Q345q-E钢板;纵向加劲肋采用厚度20mm的Q345q-E钢板。桥面以下拱肋为人字形双拱肋,在纵梁处交于一点,与桥面以上拱肋对应;在拱脚处间距11m,与边跨的双拱肋对应。采用钢筋混凝土结构,单个拱肋高1.8m,宽2.5m。采用人字形双拱肋可增强拱肋的横向稳定性。

边跨拱肋为平行双拱肋,间距11m。采用钢筋混凝土结构,单个拱肋高1.8m,宽2.5m。边跨拱肋伸入纵梁内并延伸至纵梁梁端。

4.2 纵梁

纵梁采用单箱五室的预应力混凝土箱梁。箱梁中心梁高2.8m,箱梁顶面中间4m范围水平,4m范围外横坡为2%,箱梁翼缘外侧梁高2.55m。箱梁顶板宽29m,底板宽20.8m,翼缘板长度为3m。除中间箱室的顶、底板厚度为30cm外,其余顶板、底板的厚度均为25cm。外腹板倾斜,厚度为55cm,吊杆位置的中腹板厚度为50cm。在每根吊杆位置设置一道横梁,宽度50cm,中跨拱肋与箱梁连接处的横梁宽度为500cm,边跨拱肋与箱梁连接处的横梁及立柱顶的横梁宽度为150cm,端横梁宽度为200cm。纵梁横断面见图3。

箱梁设置纵向通长预应力钢束,用预加力平衡拱肋的水平推力。为改善边跨箱梁的受力状态,边跨增设部分短钢束。

4.3 吊杆

吊杆在同一横断面内设双吊杆,以有利于拱肋的横向稳定。吊杆间距为5m,采用OVM PES(FD)7-127平行钢丝束新型低应力防腐成品索。吊杆采用双层PE护套,外套不锈钢套管。导管口设置减震装置,并增加防腐、放水和密封措施,吊杆顶部设保护罩。箱梁在吊杆位置上设有预留孔,吊杆在箱梁顶面设置防水罩,保证吊杆内不准进水。

4.4 下部结构

根据工程地质资料,主桥墩采用钻孔灌注桩作为基础。每个主桥墩基础均为由15根(3排×5根)直径1.5m钻孔灌注桩组成的群桩构成,顺桥向间距4m,横桥向间距4.3m。承台长20m,宽10.5m,高4m。

5 计算分析

葫芦山湾跨海大桥的主桥为中承式连续梁拱组合桥,跨径100m,虽然不算大,但结构受力复杂。在设计中,采用空间三维有限元程序—MIDAS进行分析计算。

5.1 计算模型

根据设计文件将葫芦山湾跨海大桥的主桥划分为322个节点,180个空间梁单元和13个桁架单元。有限元计算模型如图4。

5.2 截面特性

钢箱拱肋的截面在建模时考虑纵向加劲肋参与共同受力,即将纵向加劲肋作为钢箱拱肋截面的一部分输入计算模型中。纵梁的横隔梁作为荷载,桥面铺装及防撞墙等附属部分也同样作为荷载,这两部分荷载共同作用于纵梁上。钢筋混凝土拱肋、立柱、拱座等构件按实际截面输入。

5.3 边界条件

主桥中间桥墩的立柱、拱座、承台均已经按实际尺寸输入计算模型中,桩基础不作为模型的一部分,而是在考虑桩土共同作用的基础上,将桩基础和土的作用转换为弹性约束,作为承台底部的边界条件。在过渡墩处,不考虑桥墩,只模拟支座的作用。

5.4 计算结果分析

(1)钢箱拱肋:

拱脚处最大压应力为141MPa,拱顶处最大压应力为122MPa,应力最大幅值为20MPa。

(2)钢筋混凝土拱肋:

拱脚处最大压应力为28.1MPa,拱梁连接处最大压应力为23.3MPa。钢筋混凝土构件无法承受如此大的压应力,结构已经破坏。分析单项荷载计算结果发现,整体升降温对结构的影响很大,仅此一项在钢筋混凝土拱肋中产生的应力就有6～7MPa。

(3)预应力混凝土纵梁:

最大压应力为16.8MPa,最大拉应力-1.8MPa。最大压应力略偏大。

(4)吊杆内力:

成桥阶段的吊杆内力吊杆1为1250kN,吊杆2为1850kN,吊杆3为1950kN,吊杆4～7为2000kN。在最不利组合下,吊杆最大内力为2230kN,对应应力为457MPa,满足规范要求。

(5)反力:

计算反力结果如表1。从表中可以看出,在最不利荷载组合情况下,过渡墩处出现1200kN的上拔力,梁体上翘,对结构不利;中间主桥墩处水平力、弯矩都非常大,给下部桩基础的设计带来极大的困难。根据计算结果,中间桥墩的水平力及弯矩主要由整体升降温产生;过渡桥墩处的上拔力也同样是整体升降温起主导作用。由此可见,设法消除整体升降温对结构的不利影响是非常必要的。

5.5 优化设计

根据以上的计算结果分析,对原设计进行适当的修改优化。

(1)在中间桥墩的承台顶面设置大吨位盆式支座。

设置支座后,可适应整体升降温引起的结构变形,释放温度内力。从而降低了钢筋混凝土拱肋的压应力,也减小了过渡墩处的上拔力。

(2)因本桥边跨小,过渡墩处会产生上拔力。

通常的解决方法是在边跨加配重,压住边跨。本设计结合本桥的特点,从节约材料的角度出发,采用了在过渡墩处设置牛腿,并将引桥的30t梁搁置于牛腿上的方法。这样,即节省了配重混凝土、过渡墩盖梁,又解决了上拔力问题。

优化设计后,钢筋混凝土拱肋的最大压应力已经降为14.2MPa,预应力混凝土纵梁的最大压应力降为12.3MPa,过渡墩的反力为7800kN,均已经满足规范要求。

6 结论

连续梁拱组合桥具有跨越能力强、造型美观、形式多样的特点,是工程中经常选用的桥梁结构形式。葫芦山湾跨海大桥是一座中承式连续梁拱组合桥,其美观的造型必将成为当地的一道景观,但同时也为设计计算带来了不小的难度。以下便是设计计算中的一些体会:

(1)桥梁在桥孔布置阶段应考虑到边中跨比对结构设计的影响,综合比较后确定桥孔布置。本设计中,边中跨比偏小,边支点出现拉拔力,因此做了特殊设计。

(2)大型拱桥或梁拱组合结构对温度荷载特别敏感,设计初期就应充分重视温度荷载的影响,并及早采取合适的解决方案,避免设计后期解决这一问题给设计带来的大量变更。

(3)重视吊杆的防腐和防疲劳设计,尤其注意短吊杆,设计中对短吊杆进行特殊设计。

参考文献

[1]范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社,1996.

[2]辽宁省交通勘测设计院.长兴岛疏港高速公路施工图设计.

梁拱组合桥梁篇5

1 工程概况及施工方案简介

京沪高速铁路镇江京杭运河特大桥主跨为(90+180+90)m的连续梁拱，是目前世界上300 km/h及以上高速铁路中最大跨度桥梁，也是国内铁路同类桥梁中的最大跨度。主梁为单箱双室变高度箱形截面，中支点梁高10 m，矢跨比为1∶5，拱肋横截面为等高度哑铃形截面，钢管直径1.1 m，钢管及缀板内浇筑微膨胀混凝土，两榀拱肋底部横向中心距11.9 m，两榀拱肋间共设9道横撑。全桥共设18组双吊杆。本桥采用先梁后拱法施工，即先用悬灌法浇筑连续梁，然后拼装拱肋、对称泵送拱肋内充混凝土，最后安装吊杆并张拉。桥梁总体布置见图1。

2 施工过程仿真分析模型

桥梁施工过程仿真分析采用MIDAS/CIVIL2006，为了更准确的模拟施工过程，计算采用多个模型完成。主梁悬臂灌注施工模拟主要采用梁单元模型。连续梁成桥后，为了准确获得后续施工阶段主梁的局部应力状态，采用实体单元来模拟主梁，拱肋钢管采用梁单元模拟，进行钢管内混凝土灌注加载分析。吊杆张拉控制力优化计算采用实体元———钢管混凝土组合梁单元—拉压桁架单元组合模型模拟。多个计算模型的结果进行叠加，获取准确的结构应力及变形状态。

3 主梁施工过程分析与控制

3.1 主梁线形实测结果分析

根据各阶段线形实测结果及与理论标高对比分析，319,320墩侧的主梁标高变化基本相同，合龙条件较好。梁体各阶段的理论标高与实测标高基本吻合，最大偏差均小于15 mm。连续梁成型时，边跨理论标高与实测标高差值均小于10 mm，中跨最大差值-12 mm。连续梁成型质量良好，图2，图3为2个主要施工阶段的理论与实测线形对比曲线。

3.2 主梁应力测试结果分析

经对主梁各阶段应力变化及累计应力理论值、实测值对比分析，各截面应力变化与理论应力变化接近，合龙前319,320墩侧实测上缘应力均略小于理论计算值，绝对差值约1.3 MPa，下缘应力略高于理论值，差值约0.8 MPa。连续梁成桥时，各测试截面的理论应力与实测应力较为吻合，除5号截面底板应力相差约2.33 MPa,8号截面底板应力相差2.11 MPa，其余各截面应力均较为吻合，连续梁成型质量良好(见表1)。

4 钢管混凝土拱肋、吊杆张拉及二期恒载施工过程控制

4.1 拱肋骨架标高控制测试及分析

拱肋拼装完成后的各工况加载过程中，拱肋受荷载作用逐渐下挠，二次荷载施加后，拱肋顶下挠量最大约137 mm，考虑到拱肋加工预拱度为130 mm，成桥后的拱轴线与设计拱轴线相差不足10 mm，拱肋成型质量良好。

4.2 拱肋钢管应力测试及分析

表2为一肢拱肋理论及实测平均应力。可以看出，截至吊杆力二次调整完成时，南、北肢拱肋平均实测应力接近，并与理论应力较为吻合，拱肋的应力状态良好。

MPa

4.3 钢管拱施工过程中混凝土梁应力测试及分析

分析从拱肋拼装至成桥各阶段测点应力及顶底板平均应力变化。拱肋支架施工过程中，主梁顶、底板的应力变化最大约2 MPa，梁上拱肋拼装用钢管支架拆除后，主梁应力基本上恢复至连续梁成型时的应力状态。钢管混凝土灌注对梁体的应力状态影响较小，实测应力变化均比较小。吊杆张拉及调整阶段，主梁跨中底板压应力平均变化为3.71 MPa,-1.65 MPa，其余截面应力变化比跨中稍小，其他各阶段主梁的应力变化均比较小。从表3可看出，主梁各截面的实测应力与理论应力基本接近，最大相差约2.5 MPa。除了边跨跨中和主跨跨中顶底板应力差值约4 MPa外，其余截面顶底板应力相差均比较小，基本上呈轴压状态。

4.4 吊杆力的控制

吊杆张拉力采用了优化计算模型，一次张拉，成桥后，对吊杆力进行最后一次调整，全桥的吊杆内力较为均匀，平均约300 k N，吊杆力的差值控制在50 k N之内。

MPa

5 结语

全桥施工过程仿真分析给出了准确的线形和应力控制数据，提高了大跨度连续梁拱组合结构的变形控制精度，保证了连续梁的线形和应力状态满足施工过程及成桥运营阶段的要求。可为今后同类桥梁施工控制提供借鉴。

参考文献

[1]丁大均.我国拱桥建设屡创辉煌[J].桥梁建设,2000(1):63-68.

[2]邰扣霞,张佐安,丁大均.我国钢管混凝土拱桥建设[J].桥梁建设,2007(4):65-69.

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[4]王治均,李年维,沈超明,等.钢管混凝土刚性系杆拱桥施工监控技术[J].施工技术,2010(10):63-66.

[5]陈强,李家奇,栗勇,等.尼尔森吊杆体系系杆拱桥施工过程控制[J].铁道建筑,2010(11):1-4.

[6]张益多,鲍丽丽,张国云,等.京沪高铁跨锡北运河系杆拱桥施工监控[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2011,25(3):214-218.

[7]王君,杨振伟,王高彦.高速铁路大跨钢管混凝土提篮式拱桥施工监控[J].桥梁建设,2011(6):82-88.

梁拱组合桥梁篇6

新建铁路合肥—蚌埠高铁于DK49+145.107处跨越淮南铁路, 线位与既有线夹角为13°。该段既有淮南线为双线, 线间距4.0 m, 路基宽12 m, 填土高1.8 m, 正在进行电气化改造。合蚌客专采用主跨为160 m连续梁—拱组合桥跨越。

合蚌高铁跨淮南铁路特大桥主桥采用 (76+160+76) m预应力混凝土连续梁拱的组合结构。主桥桥型布置图见图1。

主要技术标准如下:

1) 线路:高铁, 双线, 线间距5 m, 主桥平面位于曲线, 纵坡i=9‰, 设计行车速度为350 km/h。

2) 设计恒载:混凝土容重26.5 k N/m3;二期恒载141.37 k N/m;支点不均匀沉降2 cm。

3) 设计活载:ZK活载。

4) 线路条件:本桥位于半径R=10 000 m的平曲线上, 半径30 000 m的竖曲线上。

2 主桥结构设计

2.1 主梁构造及节段划分

1) 截面尺寸。主梁采用单箱双室变高度箱形截面, 直腹板, 中支点处梁高8.5 m, 跨中、边支点处梁高5.0 m, 底板下缘采用圆弧过渡, 箱梁普通段顶宽13.3 m, 底宽10.2 m, 中支点处顶局部加宽至16.1 m、底宽14.3 m。

箱梁顶板厚度42 cm, 边支点局部加大至72 cm, 中支点局部加大至102 cm;底板厚度35 cm~102 cm, 边支点局部加大至80 cm, 中支点局部加大至140 cm;横向三腹板等厚, 厚度沿纵向分为40 cm, 55 cm, 70 cm三种, 边支点局部加大至85 cm, 中支点局部加大至130 cm。

2) 横隔板设置。全梁共设置5道横隔板, 其中边支点、中支点各2道, 中跨中1道, 厚度分别为1.6 m, 4.0 m, 1.0 m。

3) 吊点横梁设置。对应全桥17道吊杆, 梁部设置17道吊点横梁, 横梁高1.54 m, 宽0.4 m, 横向长13.3 m。主桥横断面见图2。

2.2 主梁预应力

主梁设置纵向、竖向双向预应力。纵向预应力筋采用1×7-15.2-1860-GB/5224-2003预应力钢绞线。纵向预应力钢束采用OVM锚具, 管道采用金属波纹管成孔。由于主梁横向采用单箱三室截面, 虽横向较宽 (达13.3 m) , 该桥并未设置横向预应力。

竖向预应力采用ф32 mm高强精轧螺纹钢筋, 内径45 mm铁皮管成孔。腹板厚0.4 m~0.7 m, 竖向预应力均于梁顶张拉。

2.3 拱肋构造

主拱采用钢管混凝土结构, 计算跨度L=160 m, 设计矢高f=32 m, 矢跨比f/L=1/5, 拱轴线采用二次抛物线, 设计拱轴线方程:Y=-1/200X2+0.8X。拱肋弦管及缀板内填充C55微膨胀混凝土。拱肋截面见图3。

2.4 横撑

两榀拱肋中心距12.5 m, 全桥共设11道横撑, 横撑均采用空间桁架撑, 各横撑由4根ф450×12 mm主钢管和32根ф250×10 mm连接钢管组成, 横撑和斜撑均采用Q235q D钢材, 钢管内部不填混凝土, 见图4。

2.5 吊杆

吊杆顺桥向间距8 m, 全桥共设17组双吊杆。吊杆采用PES (FD) 7-55型低应力防腐拉索 (平行钢丝束) , 抗拉强度标准值fpk=1 670 MPa, Ep=2.0×105MPa。

2.6 拱脚构造

1) 拱脚尺寸。纵向12 m, 横向1.8 m, 对应边腹板范围由2.75 m加宽至3.35 m, 以将拱脚竖向力传至支座、桥墩。

2) 联接铰。联接铰为临时构件, 设在拱脚第一、二次浇筑混凝土面上, 铰间涂抹黄油, 以保证铰能转动。

3) 预埋钢管。沿拱脚混凝土浇筑分层线以下, 预埋钢管外壁满布剪力钉, 钢管底部与圆形钢板并通过加劲肋加强, 圆形钢板下设4层承压钢筋网。

4) 预应力筋及普通钢筋设置。拱脚段沿拱肋轴线两侧满布ф32的竖向预应力筋, 下端固定在梁底。

普通钢筋主要是面筋, 沿纵、横向设置两层圈梁式面筋, 另外沿预埋钢管轴向设置@15 cm的箍筋。

3 施工方法

该桥施工方法采用“先梁后拱”, 主梁采用挂篮悬灌、主拱肋采用“异桥位拼装、纵移就位”施工, 下部结构的圆端形实体桥墩采用现浇、基础采用钻孔桩。

拱脚混凝土浇筑分为两阶段, 一期部分混凝土随0号块一起施工, 混凝土浇筑之前、定位角钢、预埋钢管、联结铰下部及预应力筋锚固端精确定位、预埋, 待0号块纵向索张拉完成后, 张拉拱脚竖向预应力筋;随后悬臂浇筑并合龙梁部, 在梁上拼装拱肋, 安装联结铰, 竖转并合龙拱肋, 施工拱脚嵌补段, 拆除联结铰, 再浇筑拱脚二期混凝土。

4 主要计算结果

主梁在成桥阶段及运营阶段的正应力计算结果见表1, 主应力计算结果见表2, 主梁抗裂及强度计算见表3, 拱肋强度计算结果见表4。

MPa

从表1~表4可见, 主梁正应力、主应力、抗裂、强度及拱肋强度均满足规范要求。

理论计算残余徐变变形:中跨跨中上拱16.6 mm, 边跨跨中下挠5.3 mm。

在ZK静活载作用下中跨最大挠度值-30.4 mm, 为跨度的1/5 263, 小于L/1 500, 边跨挠度-11.4, 为跨度的1/6 667, 小于L/1 500。

在ZK静活载作用下, 边跨与中跨支座转角为0.595‰ (rad) 和0.564‰ (rad) , 均小于1‰ (rad) 。

5 拱肋稳定计算[1,2,3,4,5,6]

拱肋稳定计算的模式即格构柱的稳定计算模式, 格构柱一般纵、横向均存在整体与局部稳定, 分述如下:

1) 纵向稳定:由于拱肋纵向上、下钢管之间采用连续的缀板或很密的弦管, 其单管局部稳定可以保障, 因此规范对纵向只检算整体稳定。

2) 横向稳定:由于拱肋横向撑不连续且刚度变化较大, 一般存在局部稳定问题, 规范中横向稳定的计算公式综合考虑了整体与局部两个方面, 其中拱肋间距、双拱特性是整体方面的, 单拱特性、横撑特性、横撑间距是局部方面的。

拱肋稳定的特点:该桥为强梁弱拱结构, 单拱拱肋采用哑铃型截面。相对四管的截面而言, 哑铃型截面纵向刚度大、横向刚度小, 相应拱肋横向局部稳定问题比较突出, 需要较强的横向撑, 对横向撑的布置密度及自身刚度均有一定的要求。