上承式空腹式钢筋混凝土拱桥设计
第二章第二节 上承式拱桥的施工
吊装方法与加载程序
1、吊装方法 1) 将预制节段移运到缆索系统下并起吊； 2) 对称吊装节段，调整高程，扣索扣挂； 3) 重复第2)步； 4) 吊装合拢段，调整节段高程，合拢，松扣索。 5) 吊装顺序：先吊装基肋，再吊基肋两侧； 6) 跨径较大时，宜双基肋或多肋同时合拢（目的： 增强稳定性）。
吊装方法与加载程序（续）
拱圈分段砌筑
（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑
4、分段支撑
砌体处于倾斜角大于20°的拱段上，有下滑趋势，需支撑。
5、拱圈合拢与合拢温度
通常在拱顶合拢，分段砌筑也可多处同时合拢。 合拢温度：依据设计确定，无规定时，按当地平均温度或昼夜平均温 度（10℃～15℃）。
6、拱上砌体的砌筑 由拱脚向拱顶对称、台阶式砌筑； 为防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架变形的影响，应在拱上横 墙砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。 7、拱架拆除 总体要求：1)分步；2)对称；3)从拱顶到拱脚。
2、拱部浇筑
（二）钢筋混凝土主拱圈就地浇筑
3、拱上建筑
钢筋与模板：拱上结构宜将钢筋形成骨架，模板形成 整体，吊装到位进行浇筑，简化拱圈上的作业。
混凝土浇筑：必须对称进行浇筑。
二、缆索吊装（无支架施工）
545-第二章 上承式拱桥
可由《拱桥（上）》第988页附录III表(III)-19查得
2）拱轴系数的确定
（2）空腹式拱桥拱轴系数的确定
拱轴系数的确定步骤： #1、假定拱轴系数m
#2、布置拱上建筑，求出 M1/ 4 , M j
#3、利用（1-2-24）和（1-2-27）联立解出m为
m 1 ( f 2)2 1 2 y1/ 4
3、活载横向分布：活载作用在桥面上使主拱 截面应力不均匀的现象。在板拱情况下常 常不计荷载横向分布，认为主拱圈全宽均 匀承担荷载。
4、计算方法：手算和程序计算。
第三节 拱桥计算
（ Computation of Arch Bridges ）
一、概述 二、拱轴线的选择与确定 三、拱桥内力计算 四、主拱验算 五、施工阶段主拱验算 六、拱桥墩台计算 七、桁架拱与刚架拱的计算要点 八、连拱简化计算
4、拟合拱轴线
（4）建立拟合数学模型
将逼近准则与约束条件相结合：
min max f (xi ) yi (i 1,2,3,, n)
f '' (x) 0 x (0, xn ) f (0) 0 f '(0) 0
拱轴线的拟合可以逐次逼近实现。
第三节 拱桥计算
（ Computation of Arch Bridges ） 一、概述 二、拱轴线的选择与确定 三、拱桥内力计算 四、主拱验算 五、施工阶段主拱验算 六、拱桥墩台计算 七、桁架拱与刚架拱的计算要点 八、连拱简化计算
值
直到前后两次计算接近为止。
以上过程可以编制小程序计算。
2）拱轴系数的确定
（2）空腹式拱桥拱轴系数的确定
➢拱轴线变化：空腹式拱中桥跨结构恒 载分为两部分：分布恒载和集中恒载。 恒载压力线不是悬链线，也不是一条光 滑曲线。 ➢五点重合法：使悬链线拱轴线接近其 恒载压力线，即要求拱轴线在全拱有5 点（拱顶、拱脚和1/4点）与其三铰拱 恒载压力线重合。
《上承式拱桥 》课件
将绿色环保理念融入拱桥设计和施工中，降低能 耗和资源消耗，减少对环境的影响。
社会经济影响
促进区域经济发展
上承式拱桥的建设往往能带动周边地区的经济发展，促进物流、 旅游等产业的繁荣。
提高交通效率
上承式拱桥作为重要的交通枢纽，能够提高区域交通效率，缓解交 通压力。
提升城市形象
造型优美的上承式拱桥成为城市的新地标，提升城市的形象和知名 度。
支撑桥梁的结构，将荷载传递到地 基。
04
结构特点
01
02
03
承载能力强
上承式拱桥的拱圈能够将 桥面荷载转化为垂直压力 ，从而减小水平推力。
稳定性好
拱桥的拱圈和桥墩、桥台 形成一个稳定的结构体系 ，能够抵抗风、地震等自 然灾害。
施工方便
上承式拱桥的构造相对简 单，施工难度较低，能够 缩短工期。
适用环境
根据具体情况选择合适的施工方法 ，如预制桥梁段拼装、浇筑等。
维护管理
定期进行检测和维护，确保桥梁安 全和持久。
经验教训
重视历史文化遗产保护
加强安全管理
对于具有历史和文化价值的桥梁，应 注重保护和修复，保持其原貌和历史 价值。
桥梁建设和运营过程中，应加强安全 管理措施，确保人员和财产安全。
创新设计和施工技术
性要求。
经济合理
在满足功能需求的前提 下，优化设计方案，降
低工程成本。
环保美观
注重环境保护，合理利 用资源，同时考虑桥梁 的美观性，与周围景观
相协调。
施工便利
设计时要考虑施工的可 行性和便利性，尽量减
少施工难度和成本。
施工方法
预制桥梁段拼装
将桥梁分成若干段进行预制， 然后在施工现场进行拼装。
第三节拱桥计算
（1）不考虑弹性压缩旳恒载内力--实腹式拱
以为实腹式拱轴线与压力线完全重叠，拱圈
中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：
恒载水平推力： H g
m 1 4k 2
gdl2 f
kg
gdl2 f
(0.128 ~ 0.18)
gdl2 f
拱脚竖向反力为半拱恒载重力：
Vg
l1 0
g x dx
m2 2 ln(m
3、活载横向分布：活载作用在桥面上使主拱 截面应力不均匀旳现象。在板拱情况下经常 不计荷载横向分布，以为主拱圈全宽均匀承 担荷载。 4、计算措施：手算和程序计算。
第三节 拱桥计算
一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
第三节 拱桥计算 一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
2.3.3 主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算
1 悬链线无铰拱旳弹性中心
采用恒载压力线作为拱轴线，在恒载作用下不 考虑拱圈变形旳影响时，拱圈各截面均只有轴向压 力，此时拱圈处于纯压状态。但是拱圈材料有弹性， 它在恒载产生旳轴向压力作用下会产生弹性压缩， 使拱轴长度缩短，这种现象称为拱旳弹性压缩。因 为无铰拱是超静定构造，弹性压缩引起拱轴旳缩短， 会在拱中产生内力，在设计中为了计算以便将恒载 压力分为两个部分，即：不考虑弹性压缩引起旳内 力与弹性压缩引起旳内力。两者相加，得到恒载作 用下旳总内力。
空腹式混凝土板拱桥梁荷载试验
空腹式混凝土板拱桥梁荷载试验摘要：为了研究空腹式混凝土板拱桥梁在使用过程中的结构性能与受力状况,选用桥梁静、动载试验对桥梁静力与动力性能进行实桥检测,结果表明:主要控制测点应变和挠度的校验系数均小于1，说明桥梁试验孔正截面结构强度及刚度满足公路-Ⅰ级设计荷载的使用要求；该桥主跨实测最大冲击系数为1.21，大于理论计算值1.12，表明该桥桥面平整度状况较差；实测频率值为2.74Hz，大于理论频率值2.30Hz，且二者比值为1.19，表明桥梁结构动力性能良好，桥梁的振动性能较好,实测其振动特性及变化规律与理论计算值基本相符。
关键词：空腹式，荷载试验，拱桥分类号：文献标识码：文章编号：1前言为及时掌握桥梁结构存在的质量缺陷，通过测定桥梁试验孔控制断面在试验静荷载作用下的应变和挠度，并与理论计算值比较，检验桥梁实际结构控制断面应变与挠度值是否与公路-Ⅰ级荷载标准要求相符。
根据试验结果，对桥梁的整体结构强度、结构刚度、结构抗裂性进行评定，判断桥梁结构的实际承载能力。
本次荷载试验桥梁为上承式空腹式板拱结构，于1996年建成通车，主跨跨径为80m，桥面全宽9.5m。
2荷载试验（1）静载试验静力荷载试验结构校验系数ζ，是试验荷载作用下测点的实测弹性变位或应变值与相应的理论计算值的比值。
ζ值小于1时，代表桥梁的实际状况要好于理论状况。
式中：Se——试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位或应变值；Ss——试验荷载作用下主要测点的理论计算变位或应变值。
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），采用荷载试验主要挠度和应变测点的校验系数ζ来评定结构的强度及刚度。
各工况满载作用下，主要控制测点应变和挠度的校验系数均小于1，说明桥梁试验孔正截面结构强度及刚度满足公路-Ⅰ级设计荷载的使用要求。
（2）桥梁冲击系数测试通过跑车试验，在梁底设置测试靶灯测点，测试跑车工况下梁底的动挠度并经过分析计算获得。
本次动载试验选择主跨跨中位置布置测试靶灯。
上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥设计
上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥设计
钢筋混凝土空腹箱拱桥是一种常见的大跨度桥梁结构，具有结构稳定、承载能力大等优势。
上承式设计是其中一种常见的设计形式。
下面将详细
介绍上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥的设计。
首先，在几何形状方面，设计师需要确定桥梁的主要几何形状参数，
如跨径、桥面高程、拱的形状等。
这些参数将直接影响到桥梁的受力性能
和外观形态。
受力分析是上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥设计的关键一步。
在受力分
析中，设计师需考虑桥梁的自重、荷载、温度变形等因素对桥梁的影响，
进行静力分析，求解得到桥梁各个部位的受力情况。
材料选择是上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥设计的另一个重要环节。
桥
梁的承载能力和耐久性主要依赖于材料的选择。
设计师需要考虑混凝土的
强度等级、钢材的规格等因素，并合理选择材料。
限制条件是设计中必须要考虑的因素之一、上承式钢筋混凝土空腹箱
拱桥的设计必须符合规范和约束条件，并满足桥梁的安全性、经济性和实
用性要求。
设计师需要根据实际情况，确定桥梁设计中的限制条件，并进
行相应的设计。
在上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥设计过程中，还需要考虑桥梁的施工
和维护等因素。
合理的施工方案和维护措施，可以确保桥梁的质量和使用
寿命。
总之，上承式钢筋混凝土空腹箱拱桥的设计涉及到桥梁的几何形状、
受力分析、材料选择、限制条件等方面。
设计师需要综合考虑各种因素，
制定合理的设计方案，以确保桥梁的结构稳定、承载能力和经济性等要求。
同时，施工和维护等因素也应被充分考虑。
第二章-拱桥的构造及设计
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 30
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片与墩台的连接)
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 27
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片)
主要尺 寸
a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/8－1/12；
b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3－0.5倍；
c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨度的 1/80-1/100;
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 25
桁 架 拱 桥： 结 构 优 缺 点 1. 优点：利用拱上建筑与拱圈共同作用原理，预制桁式拱片， 装配程度高、整体性好，自重轻、用料省，适用于软土地基的 中、小跨度桥梁。
2. 缺点： 节点开裂问题。 大跨度桁架组合拱桥的适用性。
下弦杆与墩（台）的连接一般
悬臂方式
是 在 墩 （ 台 ） 帽 上 预 留 深 10cm 左右（或与肋高相同）的槽孔，
将下弦杆插入并封以砂浆。在
过梁式 受力明确
跨径较大时，由于墩（台）位 移等原因，往往造成支承面局
部承压，引起反力偏心和结构
伸入式
内力变化，故宜采用较完善的 铰接。
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 31
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 38
上承式拱桥施工与主要方法
（Construction of Arch Bridges）
拱桥施工的主要方法
一、有支架施工（拱架施工） 二、缆索吊装施工（无支架施工） 三、劲性骨架施工 四、转体施工 五、悬臂施工
一、有支架施工
适用范围：石、混凝土块和混凝土拱桥。 拱架：
从材料分：木拱架、钢拱架 从构造分：满堂式、拱式拱架、少支 架
防止砌筑过程中出现不正常变形和开裂，通常预压拱 顶部位（具体与拱架刚度有关）。
拱圈分段砌筑
（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑
4、分段支撑
砌体处于倾斜角大于20°的拱段上，有下滑趋势，需支撑。
5、拱圈合拢与合拢温度
通常在拱顶合拢，分段砌筑也可多处同时合拢。 合拢温度：依据设计确定，无规定时，按当地平均温度或昼夜平均温度 （10℃～15℃）。
拱架构造示意
拱架砌筑或浇筑，实质是在拱架施加荷载，要使 拱架变形合理，必须确定合适的加载顺序和原则， 具体体现在以下几个方面：
考虑因素：跨径大小、拱架变形 施工原则：对称、均衡 施工顺序：与跨径大小、拱架形式密切相关。
（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑
典型工程实例：跨径200m的重庆涪陵乌江钢筋 混凝土拱桥及主跨360m的广州丫髻沙飞燕式钢 管混凝土拱桥就是采用转体施工法建成的。
有平衡重转体施工
平面承重转动装置 环形滑道和转盘轴心都受力 须注意环形滑道和转盘轴心承力的分 配，因聚四氟乙烯滑板受力过大将产 生蠕动，增加转动困难
以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转动装置 球面转轴受力 须注意整个转动体系的重心必须落在轴心铰上 ，球面铰既起定位作用，有承受全部转动重力 ，钢滚轮仅起稳定保险作用
四、转体施工
无平衡重转体
锚固、转动、位控三大体系
重庆木洞苏家浩大桥设计简介
重庆木洞苏家浩大桥设计简介李琦;颜俊【摘要】重庆木洞苏家浩大桥为5拱相连的上承式钢筋混凝土箱形截面连拱桥.该桥建设条件特殊,景观要求高.介绍该桥的总体设计、结构构造、施工方法和景观设计,为同类桥梁设计提供参考.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】3页(P65-67)【关键词】连拱桥;钢筋混凝土箱型截面;景观设计【作者】李琦;颜俊【作者单位】招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆400067;西南交通大学土木工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U4421 工程概况重庆木洞苏家浩大桥为5×80 m上承式钢筋混凝土箱形截面连拱桥，位于重庆市巴南区木洞镇下游约3 km处。
该桥横跨长江河汊，将三峡蓄水后形成的苏家浩孤岛与南侧的南涪公路相连接。
该桥建成后，不仅能够彻底解决苏家浩孤岛上居民的交通问题，而且还将加快苏家浩岛(桃花岛)旅游区的开发，同时对木洞片区和周边景区的经济和旅游开发起到综合带动和辐射作用，并成为重庆市麻柳沿江开发区建设的先头兵和亮丽风景线。
图1为该桥建成后的景观效果图。
图1 重庆木洞苏家浩大桥效果图2 主要技术标准道路等级:2级公路;设计车速:40 km/h;桥面宽度:23 m;桥面纵坡:1.3%;桥面横坡:1.5%;设计荷载:公路－Ⅰ级，人群荷载3.5 kN/m2;地震动峰值加速度:0.05 g;设计风速:基本设计风速为27.5 m/s;设计洪水频率:1/100;设计洪水位为189.1 m;通航标准:内河Ⅳ级航道，通航净宽45 m，净高8 m。
3 设计要点苏家浩大桥作为桃花岛商业旅游开发项目的一部分，设计者应综合考虑结构安全、景观设计、工程造价等多个关键因素，基于结构的性能目标，从全寿命设计的角度出发，完成合理的结构设计。
本桥设计关键点为:1)下部扩大基础的设计与施工;2)钢筋混凝土箱型拱圈的设计与施工;3)连拱桥吊装施工方案;4)大桥景观设计。
上承式钢管混凝土拱桥工艺
7.1 拱座施工7.1.3 施工方法和工艺7.1.3.1 施工方法图7-1-2 拱座施工工艺流程7.2缆索吊机施工7.2.1 工程概况7.2.1.2 缆索起重机组成本缆索起重机主要有固定式钢塔架、索鞍、承重索导挠系统、牵引导挠系统、起重索导挠系统、运行小车、定滑轮和动滑轮组、U形吊钩系，悬链式支索机构、承重索平衡机构、动力源(100KN单筒卷扬机4台、280KN双筒卷扬机4台)，电控系统、避雷系统、防航标灯系、各缆风绳和地锚系等。
7.2.1.3 工作原理1、纵向移动纵向移动实际上是牵引和回空运行。
在指挥人员指挥下卷扬机操作人员启动牵引卷扬机，绕入卷筒的牵引索经过一系列导绕后，在钢塔架两支点固结的索鞍导向滑轮组牵引悬挂式运行小车和起升机构，至需要的位置。
牵引索是“一进一出双绳制”。
2、升降运行升降运行，实际上是在跨中上下垂直运动。
在指挥人员指挥下，起重索从10吨卷扬机卷筒出绳(绳头固定端固定在定滑轮上)经导向轮，定滑轮、吊钩的动滑轮导绕后减速增力。
吊钩向下运动。
为了避免定、动滑轮组在下降时产生自销现象，采用“顺绕法”，(局部“花绕法”)。
在机构设计中定滑纶组上增设平衡轮，改善滑轮组中钢丝绳的受力关系，克服动滑轮自销和歪斜现象。
升降运行采用一绳制。
7.2.2 施工工艺流程图7-2-2 缆索起重机安装施工工艺流程7.2.3 1、缆索起重机安装（1）索塔塔架安装塔架立柱钢管采用法兰连接，钢管之间用万能杆件连接，钢管上焊接节点板。
相邻两个立柱之间设万能杆件横联，每隔40m 设一道。
索塔钢塔架采用“单件拼装摇头扒杆安装施工法”安装， 单件是指构成塔架的一条立柱，立柱采用φ800×16mm 钢管。
逐节向上拼装直至设计高度。
杆件逐件向上拼装高度达到设计图纸要求，在拼装过程中塔架每隔12m 设置一道临时缆风，当到达缆风绳位置时再设置永久缆风绳，中层缆风绳使用φ26钢丝绳，上层缆风绳使用φ42钢丝绳。
塔架安装的精度要求：塔架安装误差控制在±3mm 之内；支架纵横垂直偏图7-2-3 塔架标准节差不得大于3mm；栓连形位差不得大于±1.26mm。
拱桥设计
地下工程概预算
6
第二节 施工图预算
二、施工图预算的编制 2．施工图预算的编制依据 （1）施工图纸及说明书和标准图集。 （2）现行预算定额及单位估价表、建筑安装工程费用定额
、工程量计算规则。企业定额也是编制施工图预算的主要 依据。 （3）施工组织设计或施工方案、施工现场勘察及测量资料 。
地下工程概预算
8
第三节 工程量计算方法
1．地下工程预算工程量除依据全国统一定额外，尚应依据 以下文件：
（1）经审定的施工设计图纸及其说明文件； （2）经审定的施工组织设计或施工技术措施方案； （3）经审定的其他有关技术经济文件。
拱桥
主拱圈截面形式
拱轴线型式
桥面位置
拱上建筑形式
板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥，钢管混 凝土拱桥，劲性骨架混凝土拱桥 圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线拱桥
上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥
实腹式拱桥，空腹式拱桥
拱桥的主要类型
（1）按拱圈截面形式分：板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土 拱桥、劲性骨架混凝土拱桥。
（3）工程勘察实物工作收费＝工程勘察实物工作收费基价 ×实物工作量×附加调整系数
（4）工程勘察技术工作收费＝工程勘察实物工作收费×技
术工作收费比例
地下工程概预算
15
第三节 工程量计算方法
5．工程勘察收费基准价 工程勘察收费基准价是按照本收费标准计算出的工程勘察基
地下工程概预算
9
第三节 工程量计算方法
2．本规则的计算尺寸，以设计图纸表示的尺寸或设计图纸
能读出的尺寸为准。除另有规定外，工程量的计算单位应
按下列规定计算： （1）以体积计算的为立方米 （2）以面积计算的为平方米 （3）以长度计算的为米 （4）以重量计算的为吨或千克 （5）以件（个或组）计算的为件
上承式拱桥设计方案对比分析
上承式拱桥设计方案对比分析张清旭1㊀宁晓骏1㊀陈旭2㊀刘兴顺1㊀李启萌3㊀周兴林1㊀韩朝辉1(1.昆明理工大学建筑工程学院㊀昆明650500;㊀2.云南新创新交通建设股份有限公司㊀昆明650206;㊀ 3.云南省港航投资建设有限责任公司㊀昆明650051)㊀㊀摘㊀要㊀为了优化上承式拱桥的安全性能,提出了两种新型桥型,并以实际工程为背景采用有限元软件建立参数化模型进行力学分析㊂结果表明,飞燕上承式结构造型更美观,而刚架拱组合静动力性能更优,稳定性更高,在地震响应下结构更安全㊂所得结论为上承式拱桥的规划设计提供了参考㊂㊀㊀关键词㊀上承式拱桥㊀刚架拱组合㊀静动力性能㊀时程分析Comparative Analysis of Design Schemes for Upper Arch Bridges ZHANG Qingxu1㊀NING Xiaojun1㊀CHEN Xu2㊀LIU Xingshun1㊀LI Qimeng3㊀ZHOU Xinglin1㊀HAN Zhaohui1 (1.Faculty of Civil Engineering and Architecture,Kunming University of Science and Technology㊀Kunming650500) Abstract㊀In order to optimize the safety performance of the upper arch bridge,two new bridge types are proposed in this paper.The finite element software is used to establish the parametric model for mechanical analysis.The results show that the flying bird's upper bearing structure is more beautiful,the rigid frame arch combination has better static and dynamic performance and higher stability,and the structure is safer under earthquake response.The conclusions obtained provide a reference for the planning and design of the upper arch bridge.Key Words㊀upper arch bridge㊀rigid frame arch combination㊀static and dynamic performance㊀time history anal-ysis0㊀引言上承式拱桥因其桥面系构造简单㊁节省墩台圬工㊁桥上视野开阔以及施工便利等特点,在公路桥梁中得到了广泛应用㊂目前多跨上承式拱桥大多采用连拱的布置形式,缺乏结构方面的创新,且经济性有待提高㊂在拱桥结构创新方面,近年来有两种新颖桥型值得关注 飞燕拱和刚架拱[1-3]㊂飞燕拱是在中承拱两边加上副拱,使之呈飞燕状㊂刚架拱外形像斜腿刚架,是由刚架拱片和横系梁组成的超静定结构㊂在此基础上,本文以万荣南松河大桥为依托,提出关于多跨上承式拱桥的两种新颖桥型,即飞燕式上承拱和刚架拱组合桥,打破了飞燕式结构一般只应用于中承拱的惯例,并且深入研究了刚架和拱桥的组合体系㊂本文借助有限元软件Midas/Civil建立两种方案的实体模型进行对比分析,研究结构的静动力性能,得出最优选,为上承式拱桥的安全运营提供保障㊂1㊀工程算例1.1㊀工程概况万荣南松河大桥位于老挝首都万象至磨丁口岸高速公路上,桥中心桩号K108+340,为跨万荣河而设㊂桥址区属河谷平原,桥位区最高高程为228.00 m,最低高程为221.24m,相对高差为6.76m,高差较小,发育有阶地陡坎,坡高4m左右,地形平坦,交通便利㊂桥址区地表水体为南松河,河内有常流水,流向自北西向南东,水流湍急㊂枯季时节地表水量稍小,雨季时会淹没河漫滩㊂桥址处地下水主要为土层孔隙潜水和岩溶水㊂冲洪积粉质粘土孔隙小,含水量微弱,为弱含水层㊂桥址处灰岩岩溶强烈发育,岩溶水丰富,与孔隙潜水和南松河河水有较强的水利联系㊂1.2㊀方案比选根据地形和地质情况,提出飞燕上承式拱桥和刚架拱组合桥两种方案㊂(1)方案一:上部结构为(30+56+30)m飞燕式钢筋混凝土板拱,拱圈采用等截面抛物线无铰拱,计算跨径为56m,计算矢高为9.333m,计算矢跨比为1/6㊂拱圈截面为矩形实心板拱,矩形宽度为23.6 m,拱圈厚度为100cm㊂边拱圈由一半等截面抛物线拱和直线段组成,抛物线部分和主拱圈对称㊂结构示意如图1所示㊂㊃25㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀工业安全与环保㊀㊀㊀㊀Industrial Safety and Environmental Protection㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年第46卷第9期September2020(2)方案二:上部构造设计为(29.293+55.55+29.293)m 上承空腹式钢筋混凝土板拱+刚架拱结构㊂拱圈采用等截面抛物线无铰拱,跨径55.55m,矢高9.186m,矢跨比1/6.04㊂边跨采用刚架拱结构,由立柱㊁梁及拱组成,梁顶部来平衡横坡㊂结构示意如图2所示㊂图1㊀飞燕上承式方案图2㊀刚架拱组合方案1.3㊀有限元模型本文采用有限元分析软件Midas /Civil 建立结构模型,主拱圈和立柱等均采用梁单元,施工阶段分为承台㊁墩㊁拱圈和立柱等阶段㊂地震动峰值加速度0.1g,基本烈度7度㊂飞燕上承式结构模型如图3所示,刚架拱组合结构模型如图4所示㊂图3㊀飞燕上承式结构图4㊀刚架拱组合结构2㊀静力分析静力分析主要研究结构在静力荷载作用下的反应,以便对结构静力工作性能进行评价[4-5]㊂本文主要从自重㊁二期恒载以及汽车活载等效静荷载组合作用下桥梁的反力㊁变形㊁内力与应力情况等方面进行分析,见表1所示㊂表1㊀静力分析结果模型反力/kN 位移/mm 内力/(kN㊃m)应力/MPa 飞燕上承式 4.53ˑ10473.26 2.63ˑ10521.42刚架拱组合4.86ˑ10436.921.27ˑ10524.09㊀㊀由表1可知,在反力方面,飞燕式的拱脚反力为4.53ˑ104kN,而刚架拱的拱脚反力为4.86ˑ104kN,前者比后者小了6.8%㊂在位移方面,飞燕式最大位移73.26mm,刚架拱最大位移36.92mm,前者是后者的1.98倍㊂在内力方面,飞燕式最大内力2.63ˑ105kN㊃m,刚架拱最大内力1.27ˑ105kN㊃m,前者是后者两倍多㊂在应力方面,飞燕式最大应力21.42MPa,刚架拱最大应力24.09MPa,后者比前者大12.5%㊂可见,飞燕式方案除了造型更加美观外,在拱脚反力和结构应力这两方面有优势,但不明显㊂刚架拱组合虽然反力和应力更大,但其在静力荷载作用下的位移和内力响应只有飞燕式的一半左右,所以就静力性能来说,相比较而言,刚架拱结构安全性更高且更经济㊂3㊀动力分析动力分析主要研究结构的自振特性,包括结构前几阶振型和频率[6-7]㊂本文采用Lanczos 法计算得到两种方案结构模型前10阶频率,如表2所示㊂表2㊀拱桥前10阶频率模态振型特征飞燕上承式频率/Hz 周期/s ㊀刚架拱组合频率/Hz 周期/s1主拱对称侧倾 1.860.542.890.352主拱竖向反对称挠曲 2.150.47 4.420.233主拱竖向对称挠曲 2.400.42 4.590.224主拱对称侧倾3.410.29 5.100.205主拱反对称侧倾 3.940.25 5.730.186主拱竖向反对称挠曲4.690.21 6.070.177主拱竖向对称挠曲5.270.197.550.138主拱竖向对称轻微挠曲6.870.157.850.129主拱竖向反对称轻微挠曲7.620.138.260.1110主拱竖向反对称扭转7.640.1310.150.10㊀㊀由表2可知,飞燕上承式结构的基频为1.86㊃35㊃Hz,刚架拱组合结构的基频为2.89Hz㊂刚架拱组合的基频更大,而且前10阶频率均比飞燕式同阶频率大㊂在第9阶频率二者最为接近,在第2阶频率二者差距最大,达到约2倍㊂从频率变化幅度的角度来看,两种结构频率上升速度均比较快,第10阶频率是基频的3.5~4倍左右㊂从动力反应的角度考虑,刚架拱组合结构稳定性更高,动力性能更优㊂4㊀时程分析本文利用Midas /Building 选取了符合该桥址处抗震设防等级的地震波TH12TGO35(1985,llo_100_a)[8-10],后面所有计算结果均是在该地震波作用下的㊂TH12TGO35地震波数据如图5所示㊂图5㊀TH12TGO35地震波本文选取TH12TGO35地震波作用下结构产生的位移㊁速度㊁绝对加速度与相对加速度这4个时程计算结果进行对比分析,如表3所示,多方位分析结构的地震响应情况㊂表3㊀时程分析结果模型位移/mm 速度/(m㊃s -1)绝对加速度/(m㊃s -2)相对加速度/(m㊃s -2)飞燕式25.160.6315.4215.34刚架拱4.260.7013.2912.01㊀㊀从表3可以得出,在TH12TGO35地震波作用下,两种结构的速度响应相差无几㊂飞燕上承式结构在地震作用下的绝对加速度和相对加速度分别为15.42,15.34m /s 2㊂刚架拱组合结构的绝对加速度和相对加速度分别为13.29,12.01m /s 2,分别比前者小13.8%,21.7%㊂此外,刚架拱的位移响应约为飞燕式的1/6,仅为4.26mm㊂从时程分析的角度来看[11-12],如果考虑位移响应,刚架拱具有毋庸置疑的优势㊂5㊀结论本文基于有限元理论,以实际工程为例,在传统飞燕式拱桥和刚架拱桥的基础上提出了飞燕式上承拱和刚架拱组合桥这两种新颖布置形式,打破了飞燕拱桥和刚架拱桥的应用惯例,并采用有限元软件对这两种结构进行整体建模,研究其静力性能㊁动力性能以及地震响应情况,为上承式拱桥的设计提供参考,结论如下:(1)飞燕式上承拱结构造型更加美观,拱脚反力和结构应力较小;刚架拱组合桥位移和内力响应优势明显,安全性更高㊂(2)两种结构频率上升速度均较快,刚架拱组合前10阶频率均比飞燕上承式同阶频率大,结构稳定性更高,动力性能更优㊂(3)在地震波作用下,就位移响应来说,刚架拱组合的位移约为飞燕上承式的1/6,具有明显优势㊂参考文献[1]赵鹏,何涛.一座上承式钢筋混凝土系杆拱桥设计[J].公路交通科技(应用技术版),2012,8(11):59-61.[2]袁安富.贝雷梁在拱桥搭架现浇施工中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2017(34):185-186.[3]闫广鹏.大跨径钢管混凝土拱桥拱脚应力分析[J].交通科技,2017(3):37-39.[4]张洪川.钢管混凝土拱桥动力特性及地震响应分析[D].兰州:兰州交通大学,2012.[5]岐峰军,骆佐龙,姚远,等.高墩刚构桥悬臂施工稳定安全性评估[J].山东农业大学学报(自然科学版),2018,49(3):504-507.[6]应旭永,许福友,张哲.大跨度拱桥主拱肋风载系数的大涡模拟[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2016,40(5):809-814.[7]汪琴,刘秋新.面向MAS 的大跨径梁桥挂篮施工安全监控方法研究[J].工业安全与环保,2019,45(6):45-48.[8]吴克川.地震作用下防屈曲支撑减震结构附加有效阻尼比计算及变化规律研究[J].振动与冲击,2016,35(2):146-152.[9]吴晓杰.迫龙沟特大桥主梁牵索挂篮安全性验算与分析[J].工业安全与环保,2017,43(8):31-34.[10]付光辉,张生东.基于Midas /Civil 有限元软件对钢拱桥整体推移过程的仿真研究[J].钢结构,2019,34(4):116-119.[11]周晓靖,汪磊,尹小涛,等.基于简化模型的某特大拱桥拱座承载安全评价[J].交通科学与工程,2018,34(3):12-19.[12]邹建豪,卫星,温宗意,等.高速铁路上承式钢管砼拱桥地震响应差异比较[J].工程抗震与加固改造,2019,41(1):89-95.作者简介㊀张清旭,男,1994年生,硕士研究生,研究方向为桥梁与隧道工程㊂(收稿日期:2019-08-09)㊃45㊃。
某大桥缆索吊系统的设计与施工
某大桥缆索吊系统的设计与施工某大桥桥型为连拱拱桥，其拱圈和桥面板结构均采用无支架缆索吊吊装施工，其余拱上结构为现浇施工。
文章对该桥的缆索吊系统设计方案进行了描述，同时对缆索吊系统的施工做了阐述，供各位同行交流参考。
标签：缆索吊；设计；施工1 工程概况本桥横跨长江河汊，全桥长度469m，桥梁全宽23m，主桥采用上承式混凝土拱桥，跨径组成为：4×80m+87m，主拱圈为箱形板拱，引拱为36.4m空腹式现浇拱。
2 缆索吊装系统的设计（如图1所示）缆索吊系统的组成：（1）塔架：架体选用M型万能杆件组拼而成；岛侧塔架高73.3m，公路侧塔架高53.3m，横向宽28m，纵向宽4m。
（2）锚碇：岛侧每组锚碇设置4根直径1.6m钢筋砼锚桩，公路侧每组锚碇设计6×12φ15.24钢铰线锚索，锚索锚入基岩中的深度25m。
（3）钢索：钢索选材详见表1。
3 缆索吊装系统的施工3.1 缆索系统安装工艺流程（如图2所示）3.2 塔架基础施工及塔架安装3.2.1 塔架基础施工。
公路侧塔架为整体板式基础，基础尺寸为26×6.5×1.8m。
岛侧塔架基础为分离式板式基础，共设置3个，两侧塔架基础尺寸为4×6.5×1.8m，中间塔架基础尺寸为6×5m×1.8m。
两侧塔架基础砼标号为C30。
塔脚埋设φ32mm 地脚螺栓进行栓接。
3.2.2 塔架安装。
塔架材料为M型万能杆件，拼装时利用独脚拔杆配合卷扬机滑车组提升万能杆件。
在索塔拼装过程中，设置临时稳定风缆，待固定风缆安装完成后拆除。
3.3 主锚碇施工岛侧锚碇要求基底及侧壁承载力不小于0.25MPa。
公路侧主锚碇锚位置为斜坡面，开挖后应保证最低点位置C40垫梁的锚固（即垫梁顶面不悬空），否则应在保证后拉索水平夹角变化不大的前提下，对锚碇的标高及桩号进行一定调整；锚碇施工先开挖出前后倾斜面，后倾斜岩层面最低点斜高不小于 2.5m，将新鲜岩层面冲洗干净，然后紧贴岩层面浇筑高2.5m、厚1.2m的垫梁C40砼，同时注意锚下钢筋网及索套管的精确预埋和定位（必要时设置架立筋）；砼养生达到设计强度后，利用潜孔钻钻孔至设计锚孔深度，制作并及时安装锚索，灌注微膨胀水泥砂浆，待砂浆强度满足设计要求后，张拉锁定锚梁、安装钢索锚固滑轮和悬索吊装系统。
拱桥2-2
PT J
《桥梁工程》（下）_LGP版
《桥梁工程》（下）_LGP版
15
简单体系拱桥构造
—上承式拱的其它细部构造
拱桥中铰的设置
拱圈的平铰
中小跨径板拱或肋拱， 可在铰缝间设铅垫板 利用铅板的塑性变形 实现铰的功能
LG
拱桥中铰的设置
简单体系拱桥构造
—上承式拱的其它细部构造
拱圈的平铰
桁架拱和刚架拱的结 构自重较小，为简化 拱脚铰的构造，常将 拱脚直接插入拱座、 砂浆填缝
伸缩缝与变形缝_空腹拱
空腹拱式拱上结构一般将紧靠桥墩（台）的第 一个腹拱圈做成三铰拱，并在靠墩台的拱铰上 方的侧墙、人行道及栏杆上设置伸缩缝
LG
简单体系拱桥构造
—上承式拱的其它细部构造
空腹拱式拱上结构靠近实腹的第一个腹拱圈应 采用两铰拱，并在拱铰上方的侧墙、人行道及 栏杆上设置断缝
伸缩缝与变形缝_空腹拱
—上承式拱上建筑构造
腹孔_梁式腹孔
结构型式
PT J
跨径小于10m时，常用钢筋砼简支实心或空心板 跨径10m~20m时，常用预应力砼简支空心板 跨径大于20m时，一般用预应力砼简支T梁 连续、框架等其它结构也常被采用
《桥梁工程》（下）_LGP版
为适应拱圈变形，宜采用活动性较好的支座，与墩（台） 衔接处应采用完善的伸缩缝构造
LG
拱桥中铰的设置
简单体系拱桥构造
—上承式拱的其它细部构造
拱桥中需要设铰的情况
拱圈按两铰拱或三铰拱设计（永久铰） 空腹式拱上建筑腹拱圈采用的两铰或三铰拱， 或高度较小的腹孔墩上、下端处的铰（永久铰） 施工过程中为消除或减小拱圈部分附加内力， 以及对拱圈内力作适当调整时，在拱脚或拱顶 的临时铰 永久铰设计施工要求高
混凝土拱桥课件
建桥材料 结构体系分
圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥
简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱 组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥
拱
主拱圈截面形式形式 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
桥
拱轴线型式
圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥
桥面位置
上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥
拱上建筑形式
实腹式拱桥，空腹式拱桥
2x
L
四川万县长江大桥
广州丫髻沙特大桥
第五章 混凝土拱桥 1932年，澳大利亚，悉尼钢拱桥跨度503m
第五章 混凝土拱桥
2. 拱桥的受力特点
主拱支承处不 仅产生竖向反 力，还产生水
f m1 f 平推力，从而 y 1 使拱主要受压。 r 上承式、中承 式、下承式拱
m1 2 2m12 桥图式：
第五章 混凝土拱桥
矢跨比： 板拱桥：矢跨比可采用1/3～1/7，不宜超过1/8。 混凝土拱桥：矢跨比多在1/5 ～ 1/8间，以1/6居多。 钢管混凝土拱桥矢跨比：1/4～1/5之间，以1/5最多。 钢拱桥常用的矢跨比为1/5～1/10，有推力拱中1/5～ 1/6最为常用。
第五章 混凝土拱桥
2. 拱轴线形式
2.1.3 拱片桥
第五章 混凝土拱桥
2.1.4 刚架拱桥
第五章 混凝土拱桥
第五章 混凝土拱桥
2.2 按照主拱的截面型式分类
2.2.1 板拱桥
主拱圈采用矩形实体截面。构造简单、施工方便， 使用广泛。自重较大，不经济，通常在地基较好的 中小跨径圬工拱桥中采用。
2.2.2 肋拱桥
肋拱桥由两条或两条以上分离式拱肋组成承重结构 的拱桥，拱肋之间靠横向联系梁连接成整体而共同 受力.这种桥横截面面积较小，节省材料,自重轻,跨 越能力大，多用于较大跨径的拱桥。可以用圬工、 钢筋混凝土、钢材建造。
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含箍率。 ２ ． ２ 高层 建筑 的钢 结 构 施 工 技 术
保 障工程 的施工质量 。在混凝 土养护时 ， 要从人员 、 水源 、 养
护 时间要求 、 昼夜 和覆 盖等 多角度考虑采 取措施 ， 还要 注意 根据不 同水泥 品种来确定养护 时间 ， 并且加强养 护期 督查Ｔ 作 。除此之外 ， 也需注意非混凝 土的质量 问题所产生的裂缝 ， 设计 中需要设置一些永久性伸缩缝 ， 防止 因结构 断面突变而 产生 的应力集 中 ， 要 高度重视 构造钢筋 的配置 ， 对采取 混凝
・
７６ ・
在 焊 接 时 尤 其 要 注 意 好 焊 枪 的 施 焊 角 度 、焊 丝 伸 出长 度 、 焊
对基础结构建设 的控制和管理 ， 有效地利用相关技术 工艺和
方法建设高质量的高层建筑 ， 从 而推动我 国的经济建设。
参 考 文 献 ［ １ 】 岳军， 魏 续 迪 ． 浅析 高 层 建 筑 结 构 施 工 与设 计 ． 科 技 信
钢结构高层建筑的施工 ， 通 常根据建筑 本身的特点进行
施工。钢结构 的焊接 、 吊装 、 安装 和拆除等都有相当严格 的要
求 。对于那些较 高的高层建筑 ， 外 框基本都 是以全钢结构为
框架 ， 通过钢梁 斜撑 和核 心筒的连接来 达到建筑结构 的稳定
土小型砌块等轻质墙体 ， 要增设 间距不超过 ３ ｍ 的构造柱 ， 较
３ 结束 语
上承式空腹式钢筋 混凝 土拱桥设计时 ， 特别应注意桥台
１ ６ １ 根 ２ ５ ＨＲ Ｂ ４ ０ ０钢筋并置 ， 长度 为 ５ ｍ。
（ ２ ） 由于桥台处拱脚 的水平推力 比较大 ， 因此对于设 置 桩基础 的桥 台， 要考虑拱脚水平推力的影响 ， 设置多排桩基
侧拱脚处的水平推力和温度力所产生 的内力 ， 因此对于拱桥 的桥 台基础和拱圈拱脚 的处理要特别注意 。
息， ２ ０ １ １ （ １ ０ ）
缝层 问清理 ， 从 而形成一套 完整 的焊 接操作方法 ， 完 成钢结 构的焊接工作 。
（ 上接 第 ５ ８页） ２ ． ２设 计 注 意 事项
以抵抗主拱圈的水平推力 。 （ ３ ） 拱上填料厚度不宜过大 ， 一般建议厚度为 ｌ ｍ左右为 宜， 以减轻拱上填料 的自重。 （ ４ ） 主拱 圈施工必须在桥台台背回填压实之后进行 。
虑 风荷 载 、 竖 向荷 载或水平地震 作用以外 ， 还要 对竖 向地震 的作用进行计算 。竖 向地震剪力计算一般可通过反应谱 法或
者动力时程计算 ， 工程上往往近似考虑把转换层地震竖 向剪 力 以重力荷载 内力乘增大 系数 （ 通常选取 １ ． １ ） 。在对上部无
完整剪 力墙进行设计 过程 中 ，如果其不符 合前述框 支梁条 件， 那么 设计 时先应符 合《 建 筑抗震设计 规范》 的规定 ， 计算
３ 结束语
总之 ， 高层 建筑结构施 工质量 问题对社会发展 和人们的 生活起着非常重要 的作用 ， 为 了使我 国高层建筑行业 有进一
步 的发 展 ， 就应该从 工程的根本做起， 一 切 从 实 际 出发 ， 加 强
量要求 较高 ， 施工任务较 重 ， 所有在施工 过程 中需要 采取合
理的焊接工艺才可保证工程质量。通常工程焊接的方式一般 采用斜立焊和立焊的方式进行 ，采用二氧化碳气体保 护焊 ，
层 卒间 比较大 ， 转换层 高度就有 可能发生 突变 ， 这就需要 考
虑把转换层上 、 下楼层的结构抗侧刚度和承载力设计达 到一 致， 以确保 转换层 的传 力部位有 效 ， 来 满足高层 建筑抗强 风 与抗震设计 的要求 。在进行转换层 的抗震设计 时 ， 除了要 考
候 与工作 条件的影响 ， 这时就要控制好混凝 土的强度。在开
（ １ ） 主拱 圈拱脚上缘处弯矩较大 ， 结构配筋时需要对拱脚 上缘进行加强 。本项 目主拱 圈配筋如下 ： 标 准断面上缘采用 １ ６ １ 根 ２ ５ ＨＲ Ｂ ４ ０ ０钢筋 ， 下缘采用 ３ ２ ２ 根 ２ ２ ＨＲ Ｂ ４ ０ ０ 钢
筋， 拱脚位置上缘加强筋采用 １ ６ １ 根 ２ ８ Ｈ Ｒ Ｂ ４ ０ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０钢筋与
大层高 的墙高 中部要增设混凝 土腰梁 ， 需特别 留意梁底的砌 筑要求和屋面保温与隔气层 的合理设置 。
性， 并 通过楼面钢板 的铺设 与混凝 土的浇筑来保 障楼面 的平
面刚度。另外 ， 在进行钢结构施工时 ， 塔 吊的起重能力对钢结 构的施Ｔ质量与效率有着直接影响 ， 所 以在 进行钢结构 的施 工时 ， 除了应严格进行钢 结构 的测 控 、 吊装和焊接技术 之外 ， 还要严 格地控制塔 吊等辅助设备。在钢结构中焊接技术也是 十分重要 的 ， 由于钢结构 的焊接技术 内容 比较复 杂 ， 而且质
Ｔ之前 ， 要按高层建筑 的设计要求来配制不 同强度等级 的混 凝土， 并进行相应 的强度测试 ， 等到试验结果 出来后 ， 为 了达 到 高层建筑 的施 工标 准就要对混凝 土的配合 比进行 一定 的 调节 。在泵送混凝 土时要进行 细致 的检查 ， 因为在高层建筑 施工 时施 ＿ 丁单位 为了抢 工期都 会忽视养 护的时间 ， 在对混凝 土浇筑 时没有完整 的养护措施 与具体 方案 ， 易产 生混凝土结 构 的问题 。 试 验需要调整 的是砂石 、 水泥和含水率的配合 比， 在调整过程 中需要根据实 际情况来 调整 ，严 格计算配合 比 ，
● 施 工 技 术
翘
２ ． ３高 层 建 筑 的 混凝 土 施 工 技 术
２ ０ １ ４ 丘
在高层建筑结构 的施工 中 ， 混凝土 的施 工技 术显得尤为 重要 。由于高层建筑 的施 工周 期较长 ， 混凝 土可能会受到气
构。
总 的来 说 ， 进 行高层建 筑转换层 的设 计时 ， 因为下部 楼