下承式钢管砼拱桥结构设计分析

宽 度 为 １ ９ ５ 采 用 的 是 支 架 现 浇 。 外 ． ７ ｍ， 另 两 条 系 梁 与横 梁 一 同 形成 了具 有 较 大 刚 度 的桥 梁 平 面框 架 。４ 吊杆 。 （） 吊杆 采 用 的是尼 尔 森双 吊杆 体 系 ， 吊杆 材 质 为 高强 度 、 低松 弛镀 锌 平 行钢 丝 束 ， 间距 为 ６ 水平 夹 角 为 ｍ，
２工程设计与分析
将钢 管 砼 系 杆 拱 桥 中 的竖 直 吊杆 改 为斜 吊 ２ １桥 梁结构 设计 ． （） 肋 。 １拱 主桥 采 用 下承 式 钢 管砼 拱 桥 ， 杆 ， 尼 尔 森 体 系 系杆 拱 桥 结 构 的 最 主 要 是 特征 之 一 ， 一般 的 直 吊杆 系杆 拱 桥相 比 ， 计算跨 径 为６ ｍ ， 跨 比为 ｌ ５ 拱肋 轴 线采 与 ０ 矢 ：。 该结构 主要 有以 下 几点优 势 ：１能够 大 幅降 用 二 次 抛 物 线 ， ． ｍ高 的 哑 铃 形 钢 管混 凝 （） ２４ 低主 拱 和 系杆 的 剪 力 值 、 矩 ， 时 又不 会 土 组 合 截 面 ， 面 内 矢 高 为 ｌ ｍ ， 用 由 弯 同 平 ２ 采 ４ ｍ的钢 对轴 力产生 太大 影 响。２ 可以在 很大 程 度上 ｌ ｍｍ厚 的 钢 板 卷 制而 成 的 直 径 为 １ （） 提高 桥 梁结 构 的整 体 刚度 。 ３ 能够 使 系梁 、 管 ， １ ｍｍ厚 的 腹板 连 接 在一 起 形 成 哑 铃 （） 用 ４ 拱肋 弯矩 的分 布 变得 更加 均 匀 ， 增强 桥梁 的 形 截 面 ， 且 每 隔 一 段 距 离 就 在 两 腹 板 间 并 整体 性 能 ， 使桥 梁 变得 更 加 安全 可 靠 。 焊 接 拉 筋 ， 后 向钢 管 内灌 注 无 收 缩 混 凝 最 土 。２ 系梁 和拱 脚 。 梁 的 系梁 截面 为 单箱 （） 桥 单 室预 应 力混 凝 土 箱形 ， 中梁 高２ ４ ， 其 ．ｍ 箱 １工程概况 本 文所 举 的工 程 实 例 是 一 座 跨 河 城 市 宽 １ ４ 顶板 、 ．ｍ， 底板 和腹板的 厚度均 为０ ３ ．ｍ，
鱼： 业
Ｓｃ ｅ ｉ ｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅ ｃｈｎ ｏ Ｉ ｎｏｖａｔｏｎ ｏ１ ｇｙ ｎ ｉ Ｈｅｒ ｄ ａｌ
工 程 技 术
下 承 式 钢 管砼 拱桥 结构 设 计 分 析
胡 肖 强 （ 苏省 交通科 学研究 院股份 有限公 司 江 江苏 南京 ２ ０ ） １ １ ０ ７
２
４ ．９ 。 ３ ５ ７ ， ８ ４ ３ ～６ ． ８ 。 横桥 向的 水 平 夹 角 为 ９ ， 个 交 叉 吊 杆 的 横 向 中 心 间 距 为 ０。 两 ２ ｃ 索 体采 用 的 是低 应 力 防腐蚀 索体 ， ６ ｍ。 并 且在其外 部包裹 了不锈钢 防护层 。 ） 撑 。 （风 ５ 桥
材料 的 优 越 性 ， 多用 于 以 受压 为 主 的 结 构 构件 ， 管砼 拱 桥 就是 其 表 现 形 式 之一 。 钢 而
景 观 桥 梁 ， 桥 与 所 跨 河 道 中 心 线 的 夹 角 该 为 ８ 。 中心 桩号 为Ｋ０ ５ 桥 梁上 部 的 跨 ５， ＋９ ４。 径设 置 为 ３ ６ ×ｌ ｍ＋６ ｍ＋３ ６ 其 中 ， ２ ×ｌ ｍ， 桥 梁 的主 跨 结 构 为 单 孔 下承 式 钢 管 混 凝 土 刚 性 系杆 结构 ， 计算 跨径 为６ ｍ， 用 的是 尼 ０ 采 尔 森 双 吊 杆 体 系 。 梁 的 横 断 面 见 图 １ 总 桥 ， 体 布 置 见 图 ２。
在 底板上 还设 有通 气用 的孔洞 。 顺桥 向６ ４ ． ｍ 范 围内 的 拱 角 被 设 计 成 加 厚 实 体 段 。 系梁
和 拱 脚 所使 用 的 混凝 土 均 为 Ｃ ０ （ ） ５ 。３横梁 。 中横梁 的截 面 为Ｔ型 ， 面高 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 为 １ ８ ｍ ～ 截 ．５ ２ ０ｍ ， ． ６ 间距 为６ 桥 梁端 横 梁的 截面 为矩 ｍ； 形 ， 桥 向高 度 为 ２ １ ｍ～２ ３ ｍ， 桥 向 横 ．５ ．６ 纵
梁 的 两 拱 之 间 共 设 置 两 道 由Ｏ３３ ｍｍ 、 ６Ｏ
０ ５ｍｍ￣ Ｏ ５ｍｍ圆形钢 管组 成 的Ｋ撑 ， ４０ ｌ ５０ 钢 管 内 不 灌 注 混 凝 土 ， 是 其 表 面 均 作 了防 但 腐 蚀处 理 。 ２． 桥梁 结构计 算分析 ２ 主 桥 的 空 间 模 型 和 上 部 结 构 的 平 面模
摘 要： 钢管砼拱桥在我 国的应 用仅有十 几年 的时同 ， 但是在速短短 的十余年时 间里， 它却获得 了飞速 的发展 ， 工程成品遍布我 国的大江 南北， 是现 阶段 最 为常 用的桥 栗形式之一 。 本文主要 以某 工程 为饲， 对钢 管砼 拱桥 中的尼 尔森双 吊杆结构体 系的设 计工作 进行 了撂讨 。 关键词 ： 下承 式 钢管砼拱桥 桥梁设计 尼 尔森体 系 中图分 类号 ： ４ ． ２ Ｕ４ ２ ８ ５ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ７ －０ ｓ ２ １ ） １ｅ－ｏ １ －０ １ ４ ９ ｘ（ ｏ １ ０ （） １ ２ ６ ４ 因 结 构 自身 具 有 经 济 美 观 、 工 简 便 施 等 优 点 ， 管 混 凝 土 拱 桥 近年 来 在 国 内 的 钢 修 建 方 兴 未 艾 。 ９ ０ 在 四 川省 旺苍 县 自１ ９ 年 建 成我 国第 一 座 大跨 度钢 管 混 凝 土 拱桥 以 来 ， 数 量 占全 部 桥 型 结 构 的 比重 逐 渐 增 其 多， 其是大跨径的钢管砼拱桥 。 尤 钢 管砼 结构 充分 发 挥 了钢 材 和 砼 两 种
型分别 由ｍｉａ ｃｖ ｌ ０ ６ 桥梁博 士ｖ ． ｄ ｓ ｉｉ ２ ０ 和 ３２ 计 算 ， 中空 间模 型 中 的 桥 面 系 、 梁 、 其 横 系 杆 、 肋 等 结 构均 采 用 梁 单 元模 拟 ， 拱 吊索 采 用 的是 只 受 拉 桁 架 单 元 模 拟 。 面 结 构 主 平 要 包 括 吊杆 、 梁 和拱 肋 ， 中 吊杆 共 计 １ 系 其 ６ 个 ， 用的是索单元 ； 采 系梁 共 计 ２８ ， 用 个 采 的是 预 应 力混 凝 土 梁单 元 ； 肋共 计 ２ 个 ， 拱 ６ 采 用 的 是 组 合 构 件 单 元 。 间 模 型 与 平 面 空 结 构 模 型 的 面 内 内力 计 算 结 果 较 为 接 近 ， 但 由于 在 平 面 模 型 中 ， 有 的 荷 载 都 分 布 所 在 一 个 平 面 内 ， 以 各 个 构 件 不 会 产 生 面 所 外 的 扭矩 和 弯矩 ， 是在 实 际 工 程 中 ， 但 系杆 拱是通过横 撑与端横梁形 成空间结构 ， 所 以 在 荷 载 的 作 用 下 ， 梁 和 主 拱 必 然 会 形 系 成 面 外 的扭 矩 和 弯矩 ， 见 图 ３ 从 图３ 们 详 。 我 可 以 清 楚 的看 出 ， 荷 载 的作 用 下 ， 在 拱肋 的 面 外 扭 矩 和 弯矩 都 变 得 非 常 小 ， 系 梁拱 而 脚 处 的 扭 矩 则 明 显 增 大 。 此 在 进 行 系梁 因 的 设计 时 ， 充 分 考虑 到 扭 矩 的 因素 ， 系 要 对 梁 拱 脚 部 位 的 截 面 尺 寸 要 进 行 合理 控 制 ， 并适当增加该 部位的钢筋配 置。 由于 无法 在 平 面 模 型 中 对 吊杆 横 梁 的 受 力 进 行 考 虑 ， 以 无 论 是 按 照 固 端 梁 还 是 简 支 梁 计 所 算 都 必 然 无 法 得 到准 确 的 结 果 。 空 间模 在 型 中 ， 根 据 实 际构 造 将 横 梁 与 系梁 连 接 是 在一起 ， 因而 横 梁 的受 力 状 态 是 介 于 固端 梁 和 简 支 梁 之 间 ， 见 表 ｌ 由表 １ 以 看 详 。 可 出 ， 支 梁 和 横 梁 在 跨 中 部 位 基 本 受 正 弯 简 矩 的作 用 ， 力 也 比较 接 近 ， 受 只有 在 拱 脚部 位 的横 梁 才 具 有 绝 对 值较 低 的 负 弯 矩 。 所 以， 吊杆 横 梁 跨 中 的正 弯矩 应 该 取 简 支 梁 的跨 中 弯 矩 ， 负 弯 矩 则应 该 根 据 靠 近 拱 而 脚 部 位 的 吊杆 横 梁 的 负 弯矩 来 进 行 设 计 ，