南淝河大跨系杆拱桥设计与关键技术

2020年8月第8期
城市道桥与防洪桥梁结构117
D0I:10.16799/ki.csdqyfh.2020.08.031
南"河大跨系杆拱桥设计与关键技术
周建波
（中国市政工程中南设计
有限公司，湖北武汉430010）
摘 要：南&河大桥采用下承式钢箱提篮式系杆拱结构，跨径200 m ；详细介绍了该桥结构设计与参数取值，浅析了拱肋侧
倾角、矢跨比、横撑形式及刚度对整体稳定性的影响,并简要阐述了施工方案的选择思路。

以该桥作为工程案例，与国内已建
提篮式系杆拱桥相比较，具有一定的创新性，为后
桥梁的建设提 了 ；
关键词：钢箱提篮式拱桥；矢跨比;侧倾角；钢系
性
中图分类号：U448.22 文献标志码：B
文章编号：1009-7716（2020）08-0117-05
1工程概况
南&大桥为 大路工程跨南& 的 桥， 南& 以下B 内，桥位与 ，侧为 大，
164 m;为
、
要，：
内侧 ， 桥
建设，采用提篮式系杆拱桥，跨径200 m ，桥型
、
1 、 2， 跨 3，桥
为 ， 下为 ，
, ；
非机动车道
人行道
横
撑
拱肋区
道路中心线
机动车道 机动车道
40.66 〜46.40
拱肋区
横撑
非机动车道
人行道图1桥型平面（单位：&）
p.3[ °幽 4么8上。

•升彳心月巴巧」上0.5+gX3・ 5+0.5弐「。

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南一
寸
寸6
.869+寸X
图2桥型立面（单位：&）
2主要计算标准
（1）道路等级：城市主干路。

c>
收稿日期：2019-12-12
作者简介：周建波（1982-）,男，工学学士，高级工程师,
从事桥梁工程设计
工作。

图3跨中断面（单位：&）
（2） 设计
-A ；
（3） 设计速度：60 km/h ；
⑷设计
6 + +人行道。

（5）通航净空：H 级航道，净空150 mx 10 m ；
3结构设计
本桥采用下承式钢箱提篮式系杆桥，跨径
200 m ,机动车道与人行道、非机动车道分离⑴布
, 肋， 、耳
,过挑悬挑 肋外侧，跨桥
宽46.40 m ,端 桥 宽40.66 m ,桥
3,桥梁结构主要由肋、吊索、钢系、桥 系、挑、 与下结构组成。

3.1拱肋与横撑
3.1.1拱肋结构
拱肋横桥向设两片，两拱肋内倾，倾角14。

，
拱
118桥梁结构城市道桥与防洪2020年8月第8期
脚纵桥向间距198m,横桥向间距27.8m,拱顶横桥向间距12.5m,拱肋轴线采用悬链线，平面内矢高44m+矢跨比1:4.5,拱轴系数1.3,米用单箱单室断面，宽度2.4m，高度由拱顶至拱脚变化为3.5〜5.5m,见图4(a)断面，壁板最小厚度28mm,最大厚度36mm,拱肋内部设横隔板和吊索锚固构造，横隔板间距3〜4m,厚度16mm,吊索锚固构造526主要由承压板、承压钢管、抗弯剪钢板组成,见图4(b)断面，承压钢板厚度50mm,承压钢管直径351mm,壁厚28mm,与吊索位于同一平面，抗弯剪钢板厚度24mm,传力途径为吊索锚头一承压钢管一抗弯剪钢板一拱肋壁板。

24002400
图4拱肋断面(单位：mm)
3.1.2肋间横撑
拱顶肋间设5道“一”字型横撑，撑杆采用工型断面，规格为HW3500x500x16/16mm,横撑板成大孔的板式结构536，倒角处圆线，见图2。

横结构拱肋的面，大大高桥
3.2钢系梁
钢系设2,纵向设,横桥向
间距27.8m，内与桥面系结，与'结,与拱脚结,为与拱肋内,系用平结构,单箱单室断面,顶板平，板侧倾14。

，高2.3m,宽2.47m,苣板最小厚度20mm,最大厚度28mm,构造见图5,系内设横隔板，横隔板厚14mm,横隔板厚28mm,系横隔板纵向与桥面系横板,横隔板纵向间距 1.5m 和3m横隔板一面系的
板力，于化板厚度，一面系内造的组度，横隔板设于系线与拱肋轴线,
力造成拱肋系承的内力,拱脚构造的力平,高系数，系内设吊索锚固构造。

锚固构造组成和传力径与拱肋内吊索锚固构造同。

3.3机动车道桥面系
桥面系用横板系,宽24.5m,桥高2.5m,设2.0%双向横坡，桥面板厚16mm,与系梁顶板焊接联结;下设U型纵肋，U肋横向以600mm标准间距排列。

由于桥面系需块运输、吊装，为保桥面系块件起吊的刚度，桥面板下设4小纵梁，采用倒“T”型断面，高度1200mm;横梁采用横系，纵向间距3.0m。

由于拱脚的嵌固作用，横 对于标准横力大，设计区别，标准横用倒“T断面，板厚度16mm,翼板宽度540mm、厚度24mm,支座横梁采用倒断面，两道腹板间距2.6m，厚度18mm,板宽度2800mm、厚度24mm,横
板板与系用高强度螺栓联结。

具构造见图5。

'WS'
2473120______
0X600
12250
12250
图5钢系梁与桥面系(单位：mm)
60)o0000
u
「梁
中
心
o
s
oq
3.4柔性吊杆
经研究，吊索用三角布，见图2。

该布
式对于尼尔森系546言，吊索数量减半,减少了张拉次数；对于平索面言，焉较好。

根据计算析,三角布置情况下，主梁最大挠度153mm,挠跨比1:1294,满足范关于刚度的要求。

吊索采用镀锌高强平钢丝束股536,抗拉强度1670MPa,根据力大小为，根边吊索采用PES(C)7-187束股,其余吊索用PES (c)7-108束股，系数 3.0上,吊索用层护套防腐技术；吊索端用带球l的冷铸锚，考虑张拉空间的需要，固端设于系内，张拉端设于拱肋内，张拉由跨向
对称进，施用无力状态法对吊索内力及桥线进行监。

3.5人行道梁与挑梁
人平面上按凸的线布置，端与系结，间与系结516。

最大
出度6m,主用倒梯断面，高度1.5m,顶宽5.25m，宽4.88m。

板，内板内14。

主内设横隔板，考虑传力需要，横隔板与板对，纵向间距为1.5m和3m。

为满足管线桥的需要，横隔板上设孔洞。

构造见图6(a)。

2020年8月第8期城市道桥与防洪
桥梁结构119挑梁纵向间距7.5采用箱型断面，高度
1.5(,宽度1.5(,考虑厂内组拼和运输时刚度需 要，在挑梁内部设横隔板，横隔板间距按不大于
4(布置，挑梁两端分别与人行道梁、系梁焊接联
结。

构造见图6(b )。

s
地0 宀6«迅）
11X40“
2X425fWT p rQQn
邛 rQQn J I
S8W 1
/挑梁垃
-m-i rffh rffh riTh cffh rfflj
rffin
/ I
nr
3d
10X448. 36011
1300
4413
6011
(a)人行道梁断面
(b)挑梁断面
图6人行道梁与挑梁断面(单位：mm )3.6下部结构
桥墩采用门型框架结构，共设3根墩柱。

墩柱 高7 m ,断面尺寸3 mx3 m ,上横梁高3 m ,宽
4.4 m 。

墩柱与上横梁之间采用!/0.53 m 的圆弧联
结，墩柱下方设整体式承台，承台纵向宽度7.8 m ,
横向宽度30.3 m ,厚度3 m 。

采用
式。

承台下共设置14根 ，
1.8 m ,
行式 ，
70 m 。

构造见图7。

(a)平面
G C 厂〉 厂〕 C Q 厂〉z
r~r
III 一 曲曲 一 III 一—
T 4H
1「
-j 其
2
、一 J
J J J
:行
450 450 450 450 450 45 0 $【6彳 3200 1'60V
4关键技术浅析
4.1矢跨比与侧倾角
矢跨比和侧倾角 接影 桥梁结构的整
体稳，设时 内
式系 桥行
，时 桥行
，
的。

1， 内 式 系 桥 矢 跨比 在
1：4〜
1：5.5之间。

根矢跨比 稳 影 的 ， 在 、 道 和人 用下，
稳 系 矢跨比的 大，
, 在f!#/4.5时 大
矢跨比的
， 见 2。

根
,桥矢跨比1：4.5。

表1国内部门提篮式系杆拱桥
项目名称
跨径/m 矢跨比
侧倾角
/(°)东苕溪大桥
1121 : 513京杭运河特大桥
1401 : 58
川杨河桥
1521 : 5.518九曲河大桥
112
1 : 515
新建甬台温铁路奉化江大桥1281 : 59大芦线二期浦星公路桥
2301 : 512
星海湖大桥
100
1 : 415
月亮岛大桥2021 : 5.5 5.8
华清大桥1321 : 414
耀龙路大桥
152
1 : 4
18
表2平行拱不同矢跨比情况下稳定系数
1/3.75
1/4.01/4.25
1/4.5
1/5.01/5.25
1/5.5入
6.825
6.889
6.903
6.915
6.817
6.522
6.344
矢跨比， 在 上
侧倾角稳的影。

3分结, 侧倾角 稳 ，体
稳 向 稳 556
,面 稳，见图8。

稳系
侧
倾角的
大，在3° 9。

之间高
，在9
°
14°之间高度
侧倾角在3。

以内时， 高整体稳效不， 没有侧倾的必要。

侧倾角过大，在 高稳定系的时，会大大
的极限承能，
因此本桥 侧倾角 终按14°设计。

表3不同拱肋侧倾角对应的稳定系数
拱肋倾角/(°)—阶稳定系数阶稳
0 6.92稳3
7.28
稳
5
7.79
稳
9
8.50稳
128.76稳
14
8.98
稳
4.2横撑形式与刚度
横撑对提高拱肋横向稳 挥 用。

其主
要式有“一”字型、X 型、K 型。

设时三种横撑 式与横撑刚度 桥梁稳 的影 行 分。

结 示，在 侧倾角14°
情况下，
当三种
120桥梁结构城市道桥与防洪2020年8月第8期（a）—阶失稳模态®二0。

）（b）—阶失稳模态（％二3J
（C）一阶失稳模态（：5°）（＞）一阶失稳模态（：9°）
（e）—阶失稳模态（（=12°）（f）一阶失稳模态（（=14°）
图8拱肋一阶失稳模态
横撑形式重量相同时，对稳定系数的影响相差不
大，一字撑情况下稳定系数略大，为8.49（见表
4）。

同时由于横撑自重在拱桥总重量中占比不大，
横撑刚度对稳定的提高作用远远大于其自重对稳
定的不利影响，不同的横撑刚度对应的稳定系数
见表5。

设计时，横撑采用了HW3500x500x
16/16mm断面。

另外，横撑数量的增多也能有效限
制拱肋侧向失稳时的横向变形，但对于下承式提
篮拱桥，横撑设置过密，会增加行车时的压抑感，
对桥梁景不利。

本桥拱肋高度采用了5根
“一”字横撑。

表4不同横撑形式对稳定系数的影响
荷载工况一阶「失稳系数一阶失稳模态
恒载+车荷一字撑载+人群荷载849X撑K撑
8.458.42
面外反对称失稳
表5横撑刚度对拱肋稳定系数的影响
“一”字横撑断面惯性矩Ix/mm
一阶稳定系数HW2000x500x16/16259081803098.11
HW2500x500x16/16447248949768.30
HW3000x500x16/16704776096428.41
HW3500x500x16/161041663243098.49
4.3施工思路
桥总采用先梁拱⑷i I 案据工程特点、运条条定，于，运条，外为，运条，桥侧桥。

现浇采用的作为⑹」
用。

于利条，设计时比了下三案。

案一下
（1）在水中搭设临时墩，预留2mx45m作为临时。

（2）利用梁运，然后利用安装。

先安装系梁，安装桥面系。

（3）在桥面系设拱肋向时，利用拱肋运，利用
拱肋在临时安装。

待拱肋合龙后，安装拱肋横撑。

（4）：拱肋竖向时。

（5），由中向两侧对称进行，安装挑梁行梁。

（6）中时，行桥面装设
案下
（1）利用引桥作为顶推平台，布置滑设。

（2）在水中搭设临时墩，预留2mx45m作为临时。

（3）利用系梁、桥面系、拱肋构运，在，利用时撑，形刚⑹。

（4）利用设拱、梁。

（5），时撑，，安装桥面。

（6）梁、人行道梁运输至现场，利用桥面安装。

（7）中时墩、桥面吊机等，进行桥面装设。

案下，程见9。

（a）搭设水中墩、顶推平台（b）顶推系梁、桥面系至设计位置
（＞）张拉吊索、安装挑梁及
行梁、时设施等
图9方案三主要施工步骤
（1）利用桥作为，布置滑设；在中设时，2mx 451m作为时。

（2）系梁、桥面系利用运输至现，在 ，。

（3）在桥面上拼装，设拱肋向临时支。

（4）利用拱肋运，利用桥面拱肋，在时安装。

拱肋，安装拱肋横撑。

（5）张拉吊索，张拉由跨中向两侧对称进行。

（6）梁、行梁运，利用桥面安装。

2020年8月第8期
城市道桥与防洪桥梁结构121
(7)拆除拱肋竖向临时支架和桥面吊机，拆除
水中临时墩，进行桥面铺装等附属设施施工。

通过对三种施工方案的比较(见表6),方案
三从施工费用、施工难度和施工速度上面都占有
一定的优势，可较好满足本桥的施工需求，最终 米用了施工方案三。

表6施工方案比较
项目
方案一:水运输逐件拼装方案二:陆
整
方案三: 陆
系 9拼装拱肋
运输
水陆陆
设施
驳船、浮
吊、临时墩
台、
设备临时
墩、桥面吊机
台、 设
备、临时墩、桥面吊 机
驳船、浮吊 费用高
，对顶推重量约2 100 t 费用
设备要求对 设备要求一高，费用
般，费用一般
难度
浮吊定位
难度
，顶推
难度难度一般
速度速度
慢，浮吊定、 起吊速度慢
，
进速度慢
运输、顶推速度快
5结语
本桥采用钢箱提篮式系杆拱桥，文中浅析了
拱肋侧倾角、矢跨比、横撑形式与刚度对整 定
的 ，了 设
和施工方案的。

究,拱肋侧倾角在14°
左右、矢跨比在
1 ( 4.5左右对 定系 的提咼最为有利，"一” 型、K 、X 等三种横撑形式对整 定的
本 ， 横撑刚度对 定系 的提咼 用
对定的利。

从稳定角度 ，本
桥拱肋侧倾角14。

，矢跨比1 : 4.5。

从施工角 度 ，米用 ， 米用 施工，拱肋、
行 米用 装 施工， 了整
过和施工费用 的 。

从 角
度 ，拱肋变高度和提篮式侧倾 、吊 三角
形 、 肋 式横撑
行
， 提咼了本桥的。

本工
见 10,本桥的设为提篮式系杆拱
桥 了的 ，可为 的设提
的和。

图10建成后效果
参考文献：
[1] 刘燕飞，崔铁万,张忠良，等•石嘴山市星海湖大桥主桥结构设计[J]. 交通科技，2011(7):16—18.
[2] .钢箱提篮系杆拱桥吊耳式锚固结构分析研究[J]•四川水 泥，2016(3):272-273.
[3]
洪伟•上
耀龙路桥钢系杆拱桥设计与施工[J] •城市道桥与
防洪，2012(7)： 135-139.
[4] 赵志军•京沪高速铁路青阳港大桥设计[J].桥梁建设，2013，
43( 3): 89-93.
⑸鄢余文•大芦线二期浦星公路230 m 下承式系杆拱桥设计[J]•城
桥与防洪，2018(5):103-133.
⑹肖 ，金庆利•汴塘京杭运河大桥设计[J].北方交通，2018(7)：
34-37.
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Keywords：self-anchored suspension bridge,single pylon and single column,single plane,concrete girder
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