中承式鋼管混凝土系桿拱橋內容介紹

本書作者親歷了京杭運河特大橋的設計建設全過程，此書為該橋設計及施工技術問題的總結。包括六部分：一為京杭運河特大橋的設計；二為結構分析計算；三為施工安裝方案；四為關鍵技術介紹；五為監(jiān)測、監(jiān)控與檢測；六為科研與試驗。全書專業(yè)性、針對性強，為今后同類橋梁建設提供良好的借鑒參考。本書可供路橋工程設計、施工專業(yè)技術人員參考，亦可供學校師生學習使用。

本書共分六章：第一章為京杭運河特大橋的設計，主要介紹本橋設計方面橋型布設和主要構造問題；第二章為結構分析，介紹本橋設計方面的主要計算內容；第三章為主拱肋安裝施工方案，介紹該橋型主拱肋的主要施工方法及豎轉施工的計算；第四章為關鍵施工技術設計，介紹該橋主要構件的設計施工方法及針對豎轉施工的重要構件設計；第五章為監(jiān)測、監(jiān)控與檢測，介紹該橋施工過程及竣工后的檢測方法、部分結果的分析和對施工的指導；第六章為科研與試驗，介紹本橋針對施工技術和質量控制相關的主要技術問題。

自從首座三跨連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土拱橋建成之后，這種體系拱橋在國內應用越來越多，反映出橋梁界同行對這種橋型的認同，也帶動了鋼管混凝土拱橋的向前發(fā)展。主跨度從200 m推進到360 m，是一個很大進步，可以預見在不久的將來，中國江河湖泊上，會出現(xiàn)跨度更大的三跨自錨拱橋，但同時必須對下面幾個方面進行更進一步的研究和分析。大跨度自錨鋼管混凝土拱橋的施工線形控制研究；大跨度自錨鋼管混凝土拱橋大位移小應變幾何非線性受力及極限承載力研究(考慮初應力)；施工工藝研究，包括長大鋼管頂升混凝土工藝；大跨度自錨鋼管混凝土拱橋混凝土收縮徐變影響，即主拱截面應力重分布研究；吊桿、系桿錨固性能研究；鋼管混凝土在自錨拱橋結構中設計理論研究。

主梁是上部結構的主要承重構件;橫梁是主梁共同受力的重要構件，引車道板組成行車平面,并承受車輛荷載的局部作用，橋面系是整個橋梁直接使用部分，共系引橋梁的運行效果。2100433B

橋梁縱向布置

三跨連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土拱橋在縱向布置時需考慮下面幾個方面。

(1)立面外觀效果，反映在邊中跨比例和邊中跨矢高比例協(xié)調上，邊中跨之比一般為0.20～ 0.45，取值越大，邊跨矢跨比越小或橋面距拱腳越高，邊跨矢高為中跨矢高1/3左右為佳。

(2)邊中跨恒載對主墩產(chǎn)生水平分力的平衡，這是此橋型設計中的一個特點。邊中跨對主墩產(chǎn)生的水平分力與其矢跨比有關，矢跨比越大，產(chǎn)生的水平分力越小。為了保持主墩水平分力的相對平衡，邊中跨將采取不同的矢跨比。主跨一般取1/5左右，相對大些，邊跨取1/8左右，相對小些，通過調整拱肋截面大小及橋面系恒載，來達到主墩水平力平衡的設計目的。

(3)利用計算機手段，將邊中跨跨徑、矢跨比、拱肋線形參數(shù)等作為變量，將整個橋自動劃分單元，利用橋梁有限元分析軟件計算結構內力，以拱肋內力為調整目標，通過調整變量，使內力達到較合理的水平，這樣可以大大提高設計質量，結構也更加合理，三山西大橋設計時采用了此法效果良好。

橋梁橫向布置

根據(jù)橋梁交通功能要求，拱肋有2種布置形式：一為兩拱肋放在橋面邊線內，兩拱肋外挑人行道或慢車道；二為兩拱肋放在橋面邊線之外，橋面位于兩拱肋中間。通過兩拱肋立柱或吊桿間的橫梁來支承荷載，2種拱肋橫向布置方式相比，前者人行視野開闊，可利用拱肋來作為分隔帶，并在邊跨空置位置擺放花草，以美化環(huán)境，橫梁受力相應合理些，并可采用較小的截面，后者橫向剛度大，有利于拱橋的側傾穩(wěn)定。

拱肋尺寸選擇

根據(jù)國內鋼管混凝土拱橋實橋設計資料，跨度100m以下的拱肋常采用單根鋼管截面；跨度100～ 200 m的拱肋多采用2根鋼管的啞鈴形；跨度200 m以上，則采用4根或4根以上鋼管混凝土桁架截面形式；隨著跨度加大，達到400 m以上，則宜采用多根小直徑鋼管混凝土桁架，然后掛模澆注，形成外包混凝土的勁性骨架箱形截面，這種截面剛度強大適宜于大跨度拱橋，主跨420 m的萬縣長江大橋即是此種拱肋形式。跨度大于200 m時，拱肋截面多采用變截面形式，或外形相同而截面尺寸變化(如三山西大橋)，或截面寬度不變而高度變化(如丫髻沙特大橋)。

由于邊跨跨度相對小些，拱肋截面常采用等截面鋼筋混凝土的矩形實心截面和等截面混凝土箱形截面。若邊跨在水中，為了施工方便和節(jié)約施工費用，也可采用先架設鋼管混凝土的勁性骨架，然后掛模澆注外包混凝土，形成最后邊拱截面。

拱上立柱和吊桿處理

立柱、吊桿水平間距一般取5 m左右，選擇間距時必須考慮橫梁設計，間距大小對整個橋面系重量有一定影響。間距小，橋面系重量就輕些，會降低工程造價，不利因素是對抗風不利。

吊桿一般采用鍍鋅高強低松弛平行鋼絲束，用冷鑄鐓頭錨分別錨于主拱肋的鋼管頂和吊桿橫梁的下緣，并以橫梁的下緣作為標高調整端。對于主拱兩邊短吊桿，由于橋面水平變位較大，而吊桿長度較小，錨頭會因吊桿傾斜發(fā)生較大的轉角，引起吊桿錨頭使用壽命降低和出現(xiàn)安全問題，因此，對短吊桿特別是超大跨度拱橋兩邊的短吊桿，必須進行特殊處理，使其有較大的容許轉角變位。

體外系桿

外水平系桿是三跨連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土拱橋實現(xiàn)自錨特征的重要受力構件，是整座橋的生命線，直接影響到橋梁整體安全。系桿在軟硬變化處須設置減震塊，以保護系桿，系桿按體外柔性索處理，安全系數(shù)必須≥ 2。另外，系桿要具有分級張拉和可換可調特性，有合適防護措施，如設置鋼箱保護、內填防護材料。

橋面系

現(xiàn)在實橋橋面系多數(shù)采用飄浮體系，即吊桿、立柱支承橫梁，橫梁上放置預制橋面板或小T梁，然后現(xiàn)澆一層連續(xù)混凝土層，使橋面與橫梁等形成一個整體。為了加強橋面系統(tǒng)縱向剛度，可在吊桿橫梁間設置縱梁(如丫髻沙特大橋)，適當加強橋面系的剛度，從而提高橋的整體穩(wěn)定安全度。

橫撐

橫撐的設置直接影響拱橋在施工階段及成橋階段的穩(wěn)定安全度，采用的形式有一字撐、X撐和K字撐。若跨度不大且橋面較寬，可加大拱肋橫向抗彎剛度而不須設橫撐，這樣橋上開闊而通透，當橋跨<200 m時，可采用一字撐或K字撐或其組合，可滿足穩(wěn)定要求，但當跨度>200 m時，則宜采用K字撐或X撐，以達到設計要求的最小穩(wěn)定安全度。橫撐的選取宜在滿足橋梁整體穩(wěn)定的情況下，盡量采用簡單的形式，以方便施工，使成橋后橫撐看起來簡潔明了。

邊墩支承形式

三跨連續(xù)自錨拱橋邊墩支承形式，主要有2種形式，一為抗拉力支承，二為抗壓力支承。對于邊跨相對比較小的自錨拱橋，邊墩在最不利荷載下可能會出現(xiàn)上拔力，采取抗拔力支承，并通過引橋上部結構反壓邊拱肋端部，使其整個受力過程一直處于受壓狀態(tài)，三山西大橋就是如此。