中承式鋼管混凝土系桿拱橋

本書共分六章：第一章為京杭運(yùn)河特大橋的設(shè)計(jì)，主要介紹本橋設(shè)計(jì)方面橋型布設(shè)和主要構(gòu)造問(wèn)題；第二章為結(jié)構(gòu)分析，介紹本橋設(shè)計(jì)方面的主要計(jì)算內(nèi)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(zhuǎn)施工的計(jì)算；第四章為關(guān)鍵施工技術(shù)設(shè)計(jì)，介紹該橋主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)施工方法及針對(duì)豎轉(zhuǎn)施工的重要構(gòu)件設(shè)計(jì)；第五章為監(jiān)測(cè)、監(jiān)控與檢測(cè)，介紹該橋施工過(guò)程及竣工后的檢測(cè)方法、部分結(jié)果的分析和對(duì)施工的指導(dǎo)；第六章為科研與試驗(yàn)，介紹本橋針對(duì)施工技術(shù)和質(zhì)量控制相關(guān)的主要技術(shù)問(wèn)題。

本書作者親歷了京杭運(yùn)河特大橋的設(shè)計(jì)建設(shè)全過(guò)程，此書為該橋設(shè)計(jì)及施工技術(shù)問(wèn)題的總結(jié)。包括六部分：一為京杭運(yùn)河特大橋的設(shè)計(jì)；二為結(jié)構(gòu)分析計(jì)算；三為施工安裝方案；四為關(guān)鍵技術(shù)介紹；五為監(jiān)測(cè)、監(jiān)控與檢測(cè)；六為科研與試驗(yàn)。全書專業(yè)性、針對(duì)性強(qiáng)，為今后同類橋梁建設(shè)提供良好的借鑒參考。本書可供路橋工程設(shè)計(jì)、施工專業(yè)技術(shù)人員參考，亦可供學(xué)校師生學(xué)習(xí)使用。

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(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越多，反映出橋梁界同行對(duì)這種橋型的認(rèn)同，也帶動(dòng)了鋼管混凝土拱橋的向前發(fā)展。主跨度從200 m推進(jìn)到360 m，是一個(gè)很大進(jìn)步，可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，中國(guó)江河湖泊上，會(huì)出現(xiàn)跨度更大的三跨自錨拱橋，但同時(shí)必須對(duì)下面幾個(gè)方面進(jìn)行更進(jìn)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(yīng)變幾何非線性受力及極限承載力研究(考慮初應(yīng)力)；施工工藝研究，包括長(zhǎng)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(yīng)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(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)理論研究。

主梁是上部結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件;橫梁是主梁共同受力的重要構(gòu)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(gè)橋梁直接使用部分，共系引橋梁的運(yùn)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(shí)需考慮下面幾個(gè)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(diào)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(duì)主墩產(chǎn)生水平分力的平衡，這是此橋型設(shè)計(jì)中的一個(gè)特點(diǎn)。邊中跨對(duì)主墩產(chǎn)生的水平分力與其矢跨比有關(guān)，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(duì)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(duì)大些，邊跨取1/8左右，相對(duì)小些，通過(guò)調(diào)整拱肋截面大小及橋面系恒載，來(lái)達(dá)到主墩水平力平衡的設(shè)計(jì)目的。

(3)利用計(jì)算機(jī)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(gè)橋自動(dòng)劃分單元，利用橋梁有限元分析軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以拱肋內(nèi)力為調(diào)整目標(biāo)，通過(guò)調(diào)整變量，使內(nèi)力達(dá)到較合理的水平，這樣可以大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，結(jié)構(gòu)也更加合理，三山西大橋設(shè)計(jì)時(shí)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(nèi)，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(guò)兩拱肋立柱或吊桿間的橫梁來(lái)支承荷載，2種拱肋橫向布置方式相比，前者人行視野開(kāi)闊，可利用拱肋來(lái)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(yīng)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(cè)傾穩(wěn)定。

拱肋尺寸選擇

根據(jù)國(guó)內(nèi)鋼管混凝土拱橋?qū)崢蛟O(shè)計(jì)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(dá)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(qiáng)大適宜于大跨度拱橋，主跨420 m的萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋即是此種拱肋形式?？缍却笥?00 m時(shí)，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(duì)小些，拱肋截面常采用等截面鋼筋混凝土的矩形實(shí)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(fèi)用，也可采用先架設(shè)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(shí)必須考慮橫梁設(shè)計(jì)，間距大小對(duì)整個(gè)橋面系重量有一定影響。間距小，橋面系重量就輕些，會(huì)降低工程造價(jià)，不利因素是對(duì)抗風(fēng)不利。

吊桿一般采用鍍鋅高強(qiáng)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(biāo)高調(diào)整端。對(duì)于主拱兩邊短吊桿，由于橋面水平變位較大，而吊桿長(zhǎng)度較小，錨頭會(huì)因吊桿傾斜發(fā)生較大的轉(zhuǎn)角，引起吊桿錨頭使用壽命降低和出現(xiàn)安全問(wèn)題，因此，對(duì)短吊桿特別是超大跨度拱橋兩邊的短吊桿，必須進(jìn)行特殊處理，使其有較大的容許轉(zhuǎn)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?qū)崿F(xiàn)自錨特征的重要受力構(gòu)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(shè)置減震塊，以保護(hù)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(jí)張拉和可換可調(diào)特性，有合適防護(hù)措施，如設(shè)置鋼箱保護(hù)、內(nèi)填防護(hù)材料。

橋面系

現(xiàn)在實(shí)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(yù)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(gè)整體。為了加強(qiáng)橋面系統(tǒng)縱向剛度，可在吊桿橫梁間設(shè)置縱梁(如丫髻沙特大橋)，適當(dāng)加強(qiáng)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(shè)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(shè)橫撐，這樣橋上開(kāi)闊而通透，當(dāng)橋跨<200 m時(shí)，可采用一字撐或K字撐或其組合，可滿足穩(wěn)定要求，但當(dāng)跨度>200 m時(shí)，則宜采用K字撐或X撐，以達(dá)到設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的形式，以方便施工，使成橋后橫撐看起來(lái)簡(jiǎn)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(duì)于邊跨相對(duì)比較小的自錨拱橋，邊墩在最不利荷載下可能會(huì)出現(xiàn)上拔力，采取抗拔力支承，并通過(guò)引橋上部結(jié)構(gòu)反壓邊拱肋端部，使其整個(gè)受力過(guò)程一直處于受壓狀態(tài)，三山西大橋就是如此。