系杆拱桥技术交流

4、结构静力分析主要成果 、 大桥根据拟定的施工方法， 大桥根据拟定的施工方法，模拟实际施工过程进 行全桥内力分析计算。 行全桥内力分析计算。 梁部截面强度安全系数最小值为2.31，拱脚截面 梁部截面强度安全系数最小值为 ， 为2.27、拱顶截面为 、拱顶截面为2.47，主梁跨中截面静活载最大 ， 竖向挠度7.651cm，挠跨比达 竖向挠度 ，挠跨比达1/3564。 。
3.1、施工方法 、 本桥作为刚性梁柔性拱，因拱肋较柔， 本桥作为刚性梁柔性拱，因拱肋较柔，施工过 程中的稳定应优先考虑。因此，通过受力分析比较， 程中的稳定应优先考虑。因此，通过受力分析比较， 采用先梁后拱施工方案， 采用先梁后拱施工方案，连续刚构施工合拢形成稳定 体系后再施工拱肋。该施工方案， 体系后再施工拱肋。该施工方案，拱肋的拼装在连续 刚构桥面上进行，拼装完的拱肋通过扣索竖转就位。 刚构桥面上进行，拼装完的拱肋通过扣索竖转就位。 拱肋拼装、竖转、吊杆张拉均是在主梁合拢后进行， 拱肋拼装、竖转、吊杆张拉均是在主梁合拢后进行， 虽有两个主跨情况，施工同步性要求不高， 虽有两个主跨情况，施工同步性要求不高，施工过程 中结构的自稳定性较强。 中结构的自稳定性较强。
宜昌长江大桥全桥立面布置图
130m+2×275m+130m连续刚构柔性拱桥效果图 × 连续刚构柔性拱桥效果图
2、主桥结构设计 、 130ｍ＋ ×275ｍ＋ ｍ连续刚构柔性拱组合桥式， ｍ＋2× ｍ＋130ｍ连续刚构柔性拱组合桥式， ｍ＋ ｍ＋ 是一种创新的梁拱共同受力的组合桥式， 是一种创新的梁拱共同受力的组合桥式，在铁路桥梁中 首次采用，为使梁、 墩刚度合理匹配， 首次采用，为使梁、拱、墩刚度合理匹配，使结构达到 最佳受力状态， 最佳受力状态，设计中对结构尺寸等进行了多种方案的 研究比选。 研究比选。
边主墩中心线
梁顶线
中主墩中心线 全桥对称中心线
2.1.4主墩 主墩 边主墩采用双薄壁墩结构，壁厚3.0m，横桥向宽 边主墩采用双薄壁墩结构，壁厚 ， 12.0m，实心截面，中心距 ，实心截面，中心距5.0m。中主墩采用空心单 。 柱墩，顺桥向8.0m，横桥向宽 柱墩，顺桥向 ，横桥向宽12.0m。 。
腹杆撑板
抽真空泵送C50微膨胀砼
抽真空泵送C50微膨胀砼
2.1.3吊杆 吊杆 采用竖直平行吊杆，顺桥向间距10m，为便于运营 采用竖直平行吊杆，顺桥向间距 ， 期间吊杆的养护维修更换，每一吊点顺桥向设双吊杆。 期间吊杆的养护维修更换，每一吊点顺桥向设双吊杆。 吊杆采用单根张拉、无粘结外包PE镀锌钢绞线新技术 镀锌钢绞线新技术。 吊杆采用单根张拉、无粘结外包 镀锌钢绞线新技术。
5、结构设计技术关键点 、 5.1、结构体系受力特点 、 宜昌长江大桥连续刚构柔性拱组合结构体系中， 宜昌长江大桥连续刚构柔性拱组合结构体系中， 主梁自重主要由连续刚构承受， 主梁自重主要由连续刚构承受，二期恒载及活载由梁 拱共同承受。拱作为以承受压力为主的构件， 拱共同承受。拱作为以承受压力为主的构件，具有竖 向刚度大的特点，形成组合结构以后， 向刚度大的特点，形成组合结构以后，在竖向荷载作 用下，一部分竖向力通过吊杆、 用下，一部分竖向力通过吊杆、拱肋直接传至主梁根 因此使主梁跨中及根部弯矩得到显著减小、 部，因此使主梁跨中及根部弯矩得到显著减小、降低 了结构自重，增大的结构跨越能力。 了结构自重，增大的结构跨越能力。
2.1、主要结构构造 、 2.1.1梁部横截面构造 梁部横截面构造 刚构柔性拱中大跨度预应力混凝土连续刚构作 为主要受力构件，为使梁部具有良好的受力性能， 为主要受力构件，为使梁部具有良好的受力性能， 通过研究比选，采用斜腹板单箱双室倒梯形截面。 通过研究比选，采用斜腹板单箱双室倒梯形截面。 根部梁高14.5m，端支点及中跨中处梁高 根部梁高 ，端支点及中跨中处梁高4.8m。顶 。 板宽14.4m，顶板厚根据预应力索布置需要分 板宽 ，顶板厚根据预应力索布置需要分0.5m、 、 0.4m两种尺寸。腹板厚度分为 两种尺寸。 两种尺寸 腹板厚度分为0.3m、0.45cm、 、 、 0.6m三种，底板厚度由中跨处的 三种， 三种 底板厚度由中跨处的0.35m渐变至根部 渐变至根部 1.4m。 。
具体施工步骤如下： 具体施工步骤如下： 号块施工； （1）基础、承台、墩身及 号块施工； ）基础、承台、墩身及0号块施工 （2）利用挂篮对称悬臂浇筑主梁，先合拢边跨； ）利用挂篮对称悬臂浇筑主梁，先合拢边跨； （3）边跨梁端压重后，继续悬臂浇筑主梁直至主跨 ）边跨梁端压重后， 合拢，张拉梁体内部分预应力索； 合拢，张拉梁体内部分预应力索； （4）利用桥面为工作面，拼装钢管拱肋； ）利用桥面为工作面，拼装钢管拱肋；
中国铁道建筑总公司 桥梁设计、施工新技术交流会 桥梁设计、
宜万铁路宜昌长江大桥设计技术汇报
宜万铁路宜昌长江大桥设计技术汇报
1、概述 、 2、 2、主桥结构设计 3、施工方法 、 4、结构静力分析主要成果 、 5、结构设计技术的关键点 、 6、结语 、
1、概述 、 宜万铁路宜昌长江大桥，为满足通航需要， 宜万铁路宜昌长江大桥，为满足通航需要，主桥采 用了130m＋2×275m＋130m连续刚构柔性拱组合桥式 用了 ＋ × ＋ 连续刚构柔性拱组合桥式 结构。位于宜昌市区的北侧引桥为10孔 ｍ简支梁、 结构。位于宜昌市区的北侧引桥为 孔50ｍ简支梁、江 心胭脂坝为14孔 ｍ简支梁、南汊为一联56ｍ＋ ｍ＋108ｍ 心胭脂坝为 孔50ｍ简支梁、南汊为一联 ｍ＋ ｍ ＋56ｍ连续梁、南岸山坡引桥为 孔32ｍ简支梁，桥全 ｍ连续梁、南岸山坡引桥为9孔 ｍ简支梁， 长2500ｍ。 ｍ。
桩基础正面图 桩基础平面图
2.2、纵向预应力索布置 、 墩柱顶梁体截面上缘布置128束31-ф15.24 墩柱顶梁体截面上缘布置 束 ｍｍ钢绞线 以满足梁部悬臂施工时受力要求。 钢绞线， ｍｍ钢绞线，以满足梁部悬臂施工时受力要求。 边跨底板布置28束 ｍｍ钢绞线 边跨底板布置 束19-ф15.24ｍｍ钢绞线，作 ｍｍ钢绞线， 为梁部施工完成、后期张拉索。 为梁部施工完成、后期张拉索。考虑梁体受拱 的推力作用，中跨中截面上下缘分别布置12束 的推力作用，中跨中截面上下缘分别布置 束 ｍｍ钢绞线 和40束19-ф15.24ｍｍ钢绞线 束 ｍｍ
5.4、梁拱组合效应分析 、 ①吊杆受力比值 对全桥桥面施加竖向均布荷载q， 对全桥桥面施加竖向均布荷载 ，竖向荷载直接 作用在主梁上，使主梁、吊杆、拱肋发生变形， 作用在主梁上，使主梁、吊杆、拱肋发生变形，根据 其各自的刚度，按变形协调进行分配。 其各自的刚度，按变形协调进行分配。在该均布荷载 作用下，跨中范围吊杆力增加较大， 作用下，跨中范围吊杆力增加较大，靠近拱脚附近的 吊杆力增量相对较小， 吊杆力增量相对较小，一个主跨全部吊杆力增量占该 主跨范围所施加的总竖向荷载（ × 主跨范围所施加的总竖向荷载（q×275）的比值 ）的比值η1 ＝42.87％。 ％。
边主墩截面
中主墩截面
桥轴中心线
桥轴中心线
2.1.5 基础 承台尺寸： 顺桥向17m、 横桥向 承台尺寸 ： 顺桥向 、 横桥向23m、 厚度 、 厚度5m，四角倒圆 。 ， 四角倒圆。 每墩采用12ф3m柱桩 ， 顺桥三排 ， 横桥向四排 ， 桩中心距 柱桩， 每墩采用 柱桩 顺桥三排， 横桥向四排， 6.0m。 。
a
Mi H
M a =9608kN*m i H=9008kN
H b Mi
H M b =43424kN*m i
对称中心线
从上述计算结果可以看出， 从上述计算结果可以看出，在竖向均布荷载 作用下，结构跨中截面90%以上的总弯矩已转化 作用下，结构跨中截面 以上的总弯矩已转化 成为拱肋的压力与主梁内的拉力， 成为拱肋的压力与主梁内的拉力，充分体现了梁 拱组合结构受力的优越性。 拱组合结构受力的优越性。
5.5、材料弹性模量变化分析研究 、 一般桥梁结构分析中， 一般桥梁结构分析中，材料的弹性模量变化对结 构受力影响很小，对于刚构拱组合结构， 构受力影响很小，对于刚构拱组合结构，当结构中不 同部位的材料弹性模量发生相对变化时， 同部位的材料弹性模量发生相对变化时，梁拱受力分 配会发生变化，因此需要对这种影响进行分析。 配会发生变化，因此需要对这种影响进行分析。设计 分别将拱肋、 中，分别将拱肋、梁部及下部结构弹性模量按变化 ％，取最不利组合 ±10％，取最不利组合。 ％，取最不利组合。
（5）在柱顶架设 ） 临时塔架， 临时塔架，利用塔 架、拉索使钢管拱 肋竖转就位并合拢、 肋竖转就位并合拢、 固结拱脚； 固结拱脚；分环分 段灌注管内混凝土； 段灌注管内混凝土； （6）逐一张拉吊 ） 杆，最终调整部分 吊杆索力； 吊杆索力； （7）铺装桥面 、 ） 铺设线路轨道设备、 铺设线路轨道设备、 完成全桥施工。 完成全桥施工。
②梁拱截面受力比较 在竖向均布荷载q作用下 梁拱截面受力如下图所示。 作用下， 在竖向均布荷载 作用下，梁拱截面受力如下图所示。 整个结构跨中截面总效应弯矩为 M0i＝43424＋9068＋9008×54.2＝540725.6kN-m。 ＝ ＋ ＋ × ＝ 。 拱顶截面弯矩为总弯矩的： 拱顶截面弯矩为总弯矩的： 9068/540725.6×100％＝ ％＝1.68％ × ％＝ ％ 主梁跨中截面弯矩为总弯矩的： 主梁跨中截面弯矩为总弯矩的： 43424/540725.6×100％＝ ％＝8.03％。 × ％＝ ％。
3、施工方法 、 梁拱组合结构，先梁后拱或先拱后梁， 梁拱组合结构，先梁后拱或先拱后梁，就施工 而言，都是可取的。 而言，都是可取的。先拱后梁即拱先于主梁施工形成 稳定体系，在主梁梁段悬灌时，可以张拉相应吊杆， 稳定体系，在主梁梁段悬灌时，可以张拉相应吊杆， 主梁悬臂灌注时的受力得到了拱的协助。 主梁悬臂灌注时的受力得到了拱的协助。先拱后梁要 求拱本身具有一定的刚度及较强的稳定性， 求拱本身具有一定的刚度及较强的稳定性，主梁高度 可设计的较小。 可设计的较小。
6、结语 、 连续刚构柔性拱组合桥式结构，从结构受力情况 连续刚构柔性拱组合桥式结构， 来看，梁体自重主要由梁部承担， 来看，梁体自重主要由梁部承担，二期恒载及活载由 拱共同承担， 梁、拱共同承担，荷载在拱和梁中产生的内力大部分 转变为它们之间的自平衡体系的相互作用力； 转变为它们之间的自平衡体系的相互作用力；拱的水 平推力与梁的轴向拉力相互作用， 平推力与梁的轴向拉力相互作用，梁拱截面的总弯矩 源自文库应主要表现为拱受压、梁受拉的受力形式； 效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力形式；
a)主梁根部附近截面 主梁根部附近截面
b)主梁跨中截面 主梁跨中截面
2.1.2拱肋构造 拱肋构造 拱肋计算跨径264m，矢高 拱肋计算跨径 ，矢高52.8m，矢跨比 ，抛 ，矢跨比1/5， 物线型拱。每片拱肋经过受力比较，采用4肢直径为 物线型拱。每片拱肋经过受力比较，采用 肢直径为 750mm钢管混凝土桁架。拱肋上下弦管中心距离由拱 钢管混凝土桁架。 钢管混凝土桁架 脚处的4.0m渐变至拱顶处 渐变至拱顶处3.0m，两片拱肋中心距 脚处的 渐变至拱顶处 ， 12.15m，有十一道横撑将两片拱肋连接。 ，有十一道横撑将两片拱肋连接。
5.2、结构体系刚度研究 、 由于本桥拱梁均为变截面， 由于本桥拱梁均为变截面，需按挠度理论分别将拱 梁变截面换算为等量截面。 梁变截面换算为等量截面。 经优化比较， 经优化比较，确定大桥拱梁换算等量刚度之比为 1/15.6。 。
5.3、收缩徐变影响及设计措施 、 连续刚构柔性拱组合桥式，受收缩徐变影响较大、 连续刚构柔性拱组合桥式，受收缩徐变影响较大、 表现形式复杂。 表现形式复杂。收缩徐变次内力对结构受力影响部分 是不利的，部分是有利的。 是不利的，部分是有利的。其影响形式主要表现在以 下四个方面： 下四个方面： ①、钢管混凝土拱肋钢管与管内混凝土应力重分 配 ②、拱脚负弯矩及拱顶正弯矩得以改善 ③、梁拱内力重分配 ④、边主墩承台底产生较大的水平力及弯矩