大跨度中承式拱桥结构体系-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

2013年7月第7期
城市道桥与防洪
桥梁结构
大跨度中承式拱桥结构体系
冯希训1,徐利平2,张丛
(1.天津市市政工程设计研究院,天津市300051;2.同济大学建筑设计研究院,上海市2000)
摘要:将大跨度中承式拱桥的结构体系归结为有推力单拱体系、自平衡连拱体系、自平衡刚构式连拱体系、刚构与下承式拱组
合体系、具有梁桥支承体系的连拱结构等5种结构体系,并分析了这5种结构体系的受力、传力规律。结合已建实际工程案例,总
结了各体系总体设置参数及构造形式。
关键词:大跨度;中承式拱桥;结构体系
中图分类号:U448.22文献标识码:B文章编号:1009-7716(2013)07-0069-04
0引言
受力特点进行对比研究,现将中承式拱桥结构体
系分为以下5种。
在目前的大跨度桥梁设计中,中承式拱桥是1.1有推力单拱体系
优先考虑的桥型之一。它具有优越的力学特点和
单拱体系即一孔跨越河流、山谷等障碍的单
广泛的适用场合。许多拱桥为避免两岸桥台及基孔拱桥体系,主拱圈是主要承重构件,承受桥上全
础的水中施工困难和拱肋防撞问题,起拱线设于部荷载,并通过其拱脚传给墩台与基础。单拱体系
常水位或低水位之上,在一定的跨径和失跨比条拱桥按照主拱的静力特点又可分为三铰拱、两铰
件下,拱的矢高远大于起拱线与桥面标高间的距拱和无铰拱,而单跨中承式拱桥多采用有推力的
离,就无法采用上承式,而多采用中承式。
无铰拱体系。无铰拱属外部三次超静定结构,在自
海诺?嗯戈尔将结构体系定义为:“结构内部重及外荷载作用下,拱内弯矩分布均匀,材料用量
荷载的传递方式以及为保持结构内部平衡而形成省。但是,由于其超静定次数高,温度变化、材料收
的内力状态”。针对中承式拱桥,一般而言其传力缩徐变、结构变形、墩台位移均会在拱内产生较大
方式为:桥面荷载直接作用在桥面上,对于以拱为附加力,所以无铰拱一般建造在地基良好的条件
主要承重构件的结构体系,桥道系把作用力通过下。但是,附加内力的影响会随着跨径增大而相对
吊杄和立柱传递到主拱肋上,主拱肋又把这些作减小,故无铰拱仍是大跨度桥梁采用较多的一种
用力传递到拱座和地基,形成传力主从结构;对于构造形式,特别适用于能一跨跨越河流、山谷的西
以梁为主或拱梁共同承重的结构体系,还有一部部山区地带,如图1所示。广西邕宁邕江大桥、四川
分桥面荷载由系梁来承受。但是,随拱、梁间结合宜宾南门金沙江大桥、重庆巫山巫峡长江大桥即采
方式不同,最终又表现出不同的受力状态。
用该种体系。其总体设计参数、构造形式见表1。
目前文献关于中承式拱桥受力特性的研究,1.2自平衡连拱体系
主要集中在某座具体拱桥或者拱肋、横撑、吊杆、
“连拱”即连续的多孔拱桥,当支承在有限网刚
主梁等某个具体构件上,缺乏对中承式拱桥结构度桥墩上时,某一孔受到活载作用,其拱脚连同桥
体系的系统分类和研究。本文将大跨度中承式拱墩墩顶将一同发生位移和转角,引发连拱效应
桥的结构体系分为5种,即有推力单拱体系、自平“自平衡”即在两边拱端部张拉系杆,以平衡恒载
衡连拱体系、自平衡刚构式连拱体系、刚构与下承作用下中墩基础的水平推力,因此中墩基础只承
式拱组合体系、具有梁桥支承体系的连拱结构,旨受温度荷载、活载等产生的水平推力,能适应软土
在分析这5种结构体系的受力、传力规律,并结合地基地质条件。
已建实际工程案例,总结各体系总体设计参数及
采用自平衡连拱体系的较大跨度中承式拱桥
构造形式,供类似设计参考。
多配合无主梁的“横梁+桥面板”桥道系形式,通
1大跨度中承式拱桥结构体系
常将较大跨一孔的矢跨比儆大以减小大跨的水平
推力,并通过边拱来平衡主拱产生的水平推力,亦
通过对已建大跨度中承式拱桥的构造形式、常在两边跨端部横梁之间设置柔性系杆来平衡恒
载作用下连拱剩余的水平推力(见图2)。广州丫髻
收稿日期:2013-02-05
作者简介:冯希训(1984-),男,山东德州人,硕士,工程师,从
沙大桥、武汉市江汉五桥、南昌生米大桥即采用自
事桥梁设计工作。
平衡连拱体系,其总体设计参数、构造形式见表2。
70桥梁结构
城市道桥与防洪
2013年7月第7期
表2已建自平衡连拱体系大跨度中承式拱桥
设计参数及构造形式
桥名广州丫沙大桥武汉市江汉五桥南昌生米大桥
竣工年份
2000年
2001年
06年
图1单跨无铰拱体系
跨径/m
76+360+76
60.5+25]+60.
75+228+228+75
(0.21:1:0.21)
(0.24:1:0.24)(0.3:1:0.33)
表1已建有推力单拱体系大跨度中承式拱桥
矢高/m
76.5
50,2
50.7
总体设计参数及构造形式
主拱矢跨比
1/4.5
桥名四川宜宾南门
广西宁
重庆巫山
主拱二次抛物
金沙江大桥
邕江大桥
长江大桥
拱轴线形主、边拱均为m=2丰拱为m=1.5:边线,边拱m=1.8
甚链线
拱m=1.9悬链线悬链线
竣工年份1990年7月1996年8月2005年1月
跨径/m
主拱:桥面以上四ま拱:桥商以上
243.4
312.0
460.0
四管桁架式钢管
主拱:六管桁式钢管桁式钢管混凝土混凝土拱肋,析
矢高/m
48.0
52.0
121.1
助截面管混凝土拱肋截拱肋,桥面以下锅面以下钢筋混疑
面
管混凝土实腹结
边拱:RC箱梁构
土拱肋
失跨比
/5
1/6
1/3.8
边拱:RC矩形截面边拱为现淺
拱轴线形
m=1.347
悬链线
悬链线
悬链线
拱肋钢混凝士结
合段采用锚固螺
拱肋截面钢骨混凝
钢骨混凝土
四管桁式钢
土箱形
箱形
管混凝土
拱边界于拱座:边跨端部干拱:边跨端部与应力筋结
支承边放横梁并3个生处结
拱边界
无铰拱
无铰拱
无铰拱
设盆式橡胶支摩竖向罐固(抗技)于拱座;边拱肋端
部支承于桥墩
PC.横梁+PC空PC横梁+RC空鱼腹式吊杆横梁
桥面系心板+RC连续心板(先简支后+Ⅱ形桥面梁(先
工字形钢横梁+H
桥面
连续)
简支后连续)。
桥面系形式形钢纵梁+预制说道梁+RC行季预制工字形预应
力横梁+槽形桥
凝土Ⅱ形桥面板
而板
钢橫梁和拱肋立
桥面板在与共
桥面系与拱柱间设双向活动行车道板支承横交接处支撑在
肋连接方式抗屣球形支座(释梁上,漂浮体系助间横梁上并
放穹矩和温度力)
设伸缩缝
图2自平衡连拱体系
通长系杆+三角
系杄通长系杆
通长系杆
区体外预应力
3自平衡刚构式连拱体系
系杆。
边跨主梁与边拱肋、桥面以下主拱肋、拱上立
柱组成刚性三角区,主梁为承受轴向压力与竖向

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