贵州省瓮安县江界河大桥设计【文献综述】

毕业设计（论文）文献综述

土木工程

贵州省瓮安县江界河大桥设计

一、前言部分：

随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化,大力发展交通运输事业,建立四通八达的现代网络,这不仅有利于经济进一步发展,同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面，也都有着非常重要的意义。随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人们对桥梁建筑提出了更高的要求。经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥，横跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁，如雨后春笋频频建成。目前随着国家公路五纵七横国道主干线的规划和实施，几十公里长的跨海湾、海峡特大桥梁的宏伟工程已经摆在我们面前，并已逐渐开始建设]1[。

拱桥是一种以受压为主的结构，可以利用抗压强度高、抗拉强度低的圬工材料修建，当地基条件较好，足以抵抗支座处的水平分力时，这种结构具有很大的经济性。拱桥的适用跨径范围较大，从几十米到三四百米、甚至更大（于1997年建成通车的混凝土拱桥万县长江大桥主跨为420m；2004年建成通车的钢管混凝土拱桥巫山长江大桥主跨达460m；钢桁架或钢箱拱桥中，朝天门大桥和卢浦大桥已达到550多米）]2[。此外，在山区深沟峡谷、库区等地形条件下，大跨拱桥能避免高墩或高塔的建造，单跨拱桥不需要像连续梁、斜拉桥那样用边跨来平衡主跨，因此具有很强的竞争力。故这次贵州省瓮安县江界河大桥设计主要考虑如下2种桥型：

（1）桁式组合拱桥

桁式组合拱桥是贵州省1981年首创的一种新型桥梁,采用人字桅杆吊机作为吊装工具悬拼施工,具有造型雄伟、受力合理、省工省料、施工简便等许多优点。至今，在贵州、四川、广西、浙江、湖南、河北、重庆等市已建成桁式组合拱桥40多座，跨度从75m发展到330m，是一种适用范围广泛的桥梁结构型式。]3[

（2）钢管混凝土拱桥

钢管混凝土拱桥属于钢——混凝土组合结构中的一种。它是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而能显著提高混凝土的抗压强度由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇

筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期]4[。

二、主题部分

1、桁式组合拱桥

1．1桁式组合拱桥的产生和发展]5[

众所周知，拱桥在我国有着悠久的历史，至80年代初，我国已建成各种圬工拱桥一万多座。钢筋混凝土拱桥，具有造型优美、经久耐用、节约钢材及养护费用少等优点。在各式桥梁结构中占有重要的位置。拱桥的主要承重结构——拱圈。在静载、活载作用下基本上是承受压力，因而充分发挥了圬工材料抗压强度高的特点，达到了节省钢材的目的。但由于拱对墩台产生的巨大推力，最好的途径是使拱上建筑与主拱圈联合作用，以减少拱圈及拱上建筑的结构尺寸，减轻自重。在这一点上，桁式组合拱桥不失为一种比较理想的桥型。

在桁式组合拱桥出现之前，混凝土桁式桥梁主要有两种桥型：一是桁架拱桥（或连续桁架拱桥），二是拱桁梁桥（或称桁式T构）。

桁架拱桥整体刚度大，上部结构自重较轻，材料较省，对地基的适应性较强，但它毕竟是推力体系结构。随着跨径的增大，拱脚推力仍感过大。

拱桁梁桥（桁式T构）在竖直荷载作用下，不产生水平推力，这对下部构造当然是有利的。但这种桥属于桁拱型的悬臂梁桥，上弦拉力很大，所需预应力钢筋数量较多，而且悬臂端部的竖直变位也较大。

桁式拱桥推力较大，拱桁梁桥上弦拉力较大，这就给桥梁工作者提出了一个课题：能不能把拱桥和梁桥的特点综合起来。取其所长，这样可能会得出一种结构和受力都较为合理的桥型。

出于对桥型结构受力的合理性和施工阶段与营运阶段材料的协调性两方面的考虑贵州省交通厅在1979年首次提出了一种新桥型的构想，即悬拼合拢后，不像一般桁架拱桥那样在桥墩处断开，也不像拱桁梁桥（桁式T构）那样在跨中断开（或设挂梁），而是在墩（台）顶至跨中之间的一个适当位置断开，使由桥墩（台）伸出的悬臂桁架和跨径中部的桁架串联起来，成为一种拱、梁式组合体系的新型桥梁。并给它取名为“悬臂桁架拱桥”，以区别于一般桁架拱桥和拱桁梁桥（1987年正式将此种桥型定名为“桁式组合拱桥”）。

1．2.桁式组合拱桥的力学性能：

桁式组合拱桥结构的主要特点是：上弦在墩顶与拱顶之间的适当位置断开，使上弦放松，以调节各杆件的内力，使结构受力趋于合理。此类桥型的受力特点是：

（1）上弦在墩顶与拱顶之间适当位置断开，形成一个断缝，将全桥明显地分为两个受力区段：断缝

至拱顶区段是拱式受力体系，上弦及实腹段均受压；断缝至桥墩（或边孔桥台）区段是梁式受力体系，上弦受拉，下弦受压。即这类桥型兼有拱和梁的受力特点，是一个拱、梁式组合体系结构。全桥可以看成两端的悬臂桁架梁，支撑着中部的桁架拱。

（2）它既不象拱式桥（如箱型拱、一般桁架拱）那样，全桥的负荷主要由下弦（拱圈）承担；也不象梁式桥（如桁式T构）那样，全桥的负荷主要由上弦承担。它的拱脚弯矩和轴力比一般拱式桥小，它的上弦拉力又比一般拱桁式梁桥小，即它的下弦、斜杆、上弦都充分发挥了承担负荷的作用，全桥受力趋于均匀、合理。

（3）上弦断缝位置，对内力的分配起着重要的作用。在跨径、拱矢度等确定的前提下，可以通过选择断点的位置，人为地调节各杆件内力，达到全桥各杆件受力均匀，材料利用更充分合理的目的。

1.3桁式组合拱桥的经济性：

桁式组合拱桥由于拱上建筑联合作用好，且受力比较均匀，所以，各杆件均可能采用较小的断面尺寸，从而减小工程数量和结构自重，在相同跨径的各式桥梁中，桁式组合拱桥的经济指标是很低的。主桥330m的贵州江界河大桥，下弦高度仅2.7m，为计算跨径的1/122.2，这在世界各国330m左右的拱桥中，主拱圈高度是很小的。下表列出了世界上部分跨径为270—390箱型拱桥的主拱圈高度，以资比较。

1.4桁式组合拱桥在材料使用上的协调性:

桁式组合拱桥与桁架伸臂的施工方法相配合，在结构杆件和材料的有效利用方面，将得到比较理想的结果。桁式组合拱桥在悬拼施工中，稳定结构所需的斜杆就是结构的永久性构件，无需过多设置临时构件，施工阶段和使用阶段结构构件保持一致，预应力钢筋也得到了充分利用。

1.5桁式组合拱桥的悬拼工艺：

桁式组合拱桥采用以钢人字桅杆吊机为吊装工具的桁架伸臂法悬拼架设，具有刚度大、稳定性好等优点。

人字桅杆吊机是一种常见的起重机械，具有结构简单、操作简便、起重量大、运转安全可靠等优点。针对悬拼施工中构件不断接长，吊机必须多次移动等特点，在人字桅杆吊机的设计中，对其灵活性和稳定性作了改进，并解决了桅杆整体移动的技术难题。现在人字桅杆的最大起重力已达1200KN。由于桅杆本身用钢量少，吊装设备是比较省的。以150m跨径的桥梁为例，采用人字桅杆吊机比缆索吊机可以减少施工用钢80%以上]6[。

2、钢管混凝土拱桥

2．1钢管混凝土拱桥的产生和发展

上个世纪八十年代末，我国在西南地区开始了将钢管混凝土结构应用于拱桥的实践。1990年第