钢管桁架拱桥拱脚构造连接探讨

桥 两种 方案 ， 通过对比分析推 荐采用 １ ６ ０ ｍ钢管桁 架拱桥方案 。对于钢管桁 架拱 方案拱脚构造是该方案是 否可行 的关键点 所在， 提 出一种新的构造方法以解 决钢 管桁 架拱桥在拱脚构造连接 问题 ， 并采用 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｆ Ｅ Ａ建立拱脚整体节点 实体模型， 对
拱脚结构进行受 力分析 ， 明确拱脚 受力情 况， 根据 计算结果得 出拱脚构造连接新方法的可行性结论 。
了拱脚 节 点板 ， 而 且 按 实 际情 况 模 拟 了杆 件 的加 劲肋 、 节 点 板 的 竖 肋 。 为 了保 证 有 限 元 模 型 的 质量 ， 网格 边 长 控 制 在
ｌ ６～ ２ ０ ｍｍ 。
（ ３ ） 系梁 系 梁 采 用 １ ． ６ ｍ钢 管 截面 ， 壁 厚 由端 部 ３ ２ ｍｍ 变 化至 跨
中２ ４ ｍｍ。
图 １ 钢管桁 架拱桥桥式布置图 （ 单位： ｍ）
（ ４ ） 腹杆
腹杆截面采用 Ｈ形截面和箱形截面 ，Ｈ形截面腹板外
高０ ． ７ ｍ， 翼缘板宽 Ｏ ． ７ ｍ。板 厚 ２ Ｏ～ ２ ４ ｍ； 箱形截面腹板 内
钢桥面板全桥纵、 横 向连续， 纵向与系梁肢焊接， 横向分段焊 接。 横梁采用密布横梁体系， 轨道下采用 大纵肋 。 端横梁采 用箱形截面， 主次横梁采用倒 Ｔ形截面 ； 钢桥面板在挡砟墙 范 围之内设置 ｕ肋 。
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３ 钢管桁架拱桥拱脚构造分析
对于钢管桁架拱桥方案 ， 桥面系荷载通过腹杆传递给拱 肋， 拱肋轴 向力竖 向分力 由支座传递给下部， 横 向分力 由系
梁承受。
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【 关键词】 钢管
拱脚 有 限元分析
主应 力 Ｖ ｏ ｎ － Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 等效应力
１工程概 况
广深港客运专线与线路大里程夹角为 １ ６度 ， 由于斜交 角度较小， 为尽量减小对该客运 专线 的干扰， 缩短施工周期，
保证其营运安全， 研究比较 １ － １ ６ ０ ｍ钢管桁架拱桥和 １ － １ ６ ０ ｍ
３ ， １ 拱 脚 构 造 本 构 造 拱 脚节 点板 由两 块 纵 向钢 板 Ｎ１组成 ， 通 过 焊 接
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图 ５ 系 梁处 横 截 面 （ 单位 ： ｍｍ＞ ３ ． ２拱脚 模 型 建 立
与横 向连接板Ｎ２连接， 钢管拱肋及钢管系梁通过环焊缝与 横 向连接板连接； 在连接板与节 点板之间布置横 向加劲肋板 以降低局部应力； 节点板底与底板 Ｎ３焊接， 底板与节点板
钢 管 桁 架 拱 桥 拱 脚 构造 连 接 探 讨 印 涛
钢 管桁架拱桥拱脚构造连接探讨
印 涛
（ 中铁第四勘察设计院集团有限公司桥 梁处 武汉 【 摘 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ） 要】 以深 茂铁路可研设计为 背景 ， 在 与广深港 高铁相 交处上跨 广深港 高铁 ， 提出 １ ６ ０ ｍ钢管桁 架拱桥和 １ ６ ０ ｍ钢桁 梁
拱脚作为众 多空间构件的交汇点 ， 受力较 复杂 ， 容易产 生局部应力集中及节点板的翘曲失稳， 所 以有必要对拱脚处 的应力分布状况进行计算分析， 以求明确该处的传力途 径， 并以此作为拱脚构造设计的重要依据 。 本桥拱肋及系梁均采用钢管结构， 此种结构形式在国内 外均很少见 ， 拱脚构造需深入研究 。
３ ２ 、 ２ ８ 、 ２ ４ ｍｍ， 拱肋外倾 １ ５。， 两拱肋 中心距 由拱脚处 ６ ． ６ ｍ
变化至拱顶处 １ ９ ． ４ ６ ２ ｍ。 （ ２ ） 横 撑
横撑采用钢管截面和 Ｈ形截面 。钢管截面直径 ０ ． ８ ｍ， 壁厚 １ ４ ｍｍ； Ｈ形截面腹板外高 ０ ． ６ ｍ， 翼缘板宽 ０ ． ４ ｍ， 板厚
宽 １ ． ０ ｍ， 内高 １ ． ０ ｍ， 板厚２ ８ ｍｍ。
（ ５ ） 桥 面
钢桥面 由桥面板 、 横梁及横肋 、 铁道 勘测 与设计 Ｒ ＡＩ Ｌ ＷＡ Ｙ Ｓ Ｕ Ｒ Ｖ Ｅ Ｙ ＡＮ Ｄ Ｄ
部 分组成， 其 中
ｔ Ｏ １ ３ （ ５ ）■＿
道勘 测 与设 计
省钢材数量近 ２ ０ ％；
图 ２ 钢管桁架拱桥横截面图 （ 单 位： ｍ）
（ １ ） 拱 肋
（ ５ ） 技术指标： 两种方案结构性能指标基本相 当， 均 能够
较 好 的满 足 规 范 要 求 。
拱肋采用二次抛物线 ， 矢跨 比 １ ／ ６ ． ６ ６ ６ ６ ７ ， 拱肋平面内矢
高２ ４ ｍ。
之 间布 置 横 向加 劲 肋 板 以 降低 局 部 应 力 。拱 脚 立面 图见 图
采用有 限元分析软件 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｆ Ｅ Ａ建立拱脚整体节点模 型， 采用实体单元模拟 。 为 了较为准确地分析 拱脚 的应力分 布， 各杆件 白拼接面 向外延伸 ３ ． ２ ｍ～ ３ ． ６ ｍ。 模 型不仅模拟
钢桁梁方案 ， 采用平转施工一跨跨越该铁路 。
根 据 方 案 比较 结 果 表 明：
（ １ ） 行车条件： 钢管桁架拱整体刚度大于钢桁梁， 行车条
件优于钢桁梁 ； （ ２ ） 外观： 钢管桁架拱结构形式新颖， 外形更加美观大气； （ ３ ） 施 工： 钢管桁架拱相对钢桁梁重量更轻， 更有利于跨 越 既有线时平转施工； （ ４ ） 工程数量： 钢管桁架拱经济指标较钢桁梁更低 ， 可节
根据两种方案各方面的对 比， 推荐采用 １ ６ ０ ｍ钢管桁架
拱方案 。
拱肋采用Ｏ１ ． ８ ｍ 钢 管截 面，壁厚从拱脚至拱顶依次为
２ 钢 管桁架拱桥 方案
主桥 采用 １ ６ ０ ｍ 单线铁 路钢 管桁架 桥方 案 ，主桥 长
１ ６ ３ ｍ 桥 式布 置 图见 图 １ ， 横 截 面 图见 图 ２ 。