中承式拱桥

第四章模型设计及计算

4.1 桥型与孔跨布置

1．主桥设计采用一孔计算跨径为50m的下承式钢管拱桥，主桥全长70m。

2．桥面横向布置为：2m(拱肋及栏杆)+7.5m(两车道)+0.5m（路缘带）+4m(两人行道、栏杆)，桥面全宽14.0m。

3．桥面纵坡：纵坡3%，横坡1.5%；

4．荷载标准：公路Ⅰ级；

5．设计使用年限：设计基准期为100年；

6．设计洪水频率：300年一遇；

4.2主要技术标准及设计采用规范

4.2.1主要技术标准

1．道路等级：公路I级；

2．车道数：双向两车道；

3．设计行车速度：40km/h；

4．设计荷载：人群荷载：2.5 kN/㎡；

5．桥面横坡：行车道1.5%人字形双面坡，人行道1%向内单面坡。

4.2.2设计采用规范

1．叶见曙《结构设计原理》北京.人民交通出版社，2004

2．邵旭东《桥梁工程》北京.人民交通出版社，2004

3．凌治平、易经武《基础工程》北京:人民交通出版社,2004

4．中华人民共和国交通部《公路工程技术标准（JTG B01-2003）》.北京.人民交通出版社，2003

5．中华人民共和国交通部.《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）》.北京.人民交通出版社，2004

6．中华人民共和国交通部.《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTG D62-2004）》.北京.人民交通出版社，2004

4.3桥梁结构设计说明

4.3.1上部结构设计说明

本桥结构形式为Lp=50.0m下承式钢管混凝土简支系杆拱桥。拱肋的理论计算跨径为50.0m，计算矢高10.0m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=4/5X-2/225X2 (坐标原点为理论起拱点)。桥面结构采用横梁体系、整体桥面板，以提高结构的整体刚度。主要结构构造如下：

1．拱肋及风撑

全桥共设两榀钢管混凝土拱，拱肋截面为横哑铃形，高200cm，宽80cm，钢管壁厚为10mm，采用泵送混凝土顶升灌注。拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口。风撑截面为圆形截面，直径D=80cm，钢管壁厚10mm，风撑钢管内不灌混凝土。

2．吊杆

每榀拱肋设10根厂制吊杆，吊杆间距为5.0m。吊杆采用PE5-61半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚，吊杆标准强度Ryb =1670MPa，破断力Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。

3．横梁

全桥共设14道混凝土空心板横梁。横梁高35cm，宽100cm。

4．桥面板：桥面板采用预制矩形板，板厚25cm。

4.3.2下部结构设计说明

本桥下部结构桥台采用一字形桥台，台身厚100cm。，桥墩高600cm桥承台为700cm宽、200cm厚，桩采用直径100cm的钻孔灌注桩，桩长1200cm。桥台基础采用Φ100cm钻孔灌注桩基础，桩基按端承桩设计。台后接路基挡墙，挡墙采用明挖基础。

4.4桥面工程及其它

1．桥面铺装及桥面排水

机动车道桥面铺装均采用10cm厚沥青混凝土铺装；人行道采用人行道砖铺

装。全桥共设8处共16套铸铁桥面排水管，桥面雨水直接排于桥下河道。

2．人行道板、路缘石及栏杆

人行道板采用10cm钢筋混凝土板，上设2cm厚水泥砂浆压花抹面；路缘石采用现浇C30钢筋混凝土路缘石；人行道栏杆采用不锈钢管。

3．伸缩缝

在主桥两侧和引桥桥台处各设一道D50型伸缩缝，全桥共设2道。

4．支座

本拱桥拱肋与桥墩台固结，不设支座。

4.5桥梁结构分析方法

4.5.1计算采用程序

本设计采用Midas/Civil有限元结构分析软件建立的参数化模型。利用Midas/Civil的有限元分析命令就可以实现参数化建模、施加参数化荷载与求解以及参数化后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析全过程。在钢桁架拱桥的结构优化分析过程中可以简单的修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同荷载大多种设计方案或者序列性产品，极大地提高分析效率，减少分析成本。4.5.2荷载内力组合

1．正常使用阶段

组合I：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）。

组合Ⅱ：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）+均匀升降温。

2．施工阶段

按公路桥规荷载组合进行。

4.6主要建筑材料

1．钢管拱肋内填充混凝土：C50微膨胀混凝土；

2．纵（系）梁混凝土：C50混凝土；

3．横梁：C50混凝土；

4．桥面板：C40混凝土；

5．桥面铺装：C40防水混凝土；

6．台身及背墙：C30混凝土；

7．承台：C30混凝土；

8．桩基：C25水下混凝土；

9．孔道压浆：水泥浆水灰比不大于0.4，标号不小于C40；

10．拱肋钢管及风撑：Q345C型钢材；

11．吊杆采用PES5—61低松弛镀锌高强钢丝，外包双层高密度聚乙烯材料；

12．预应力钢筋：纵梁及横梁采用Ryb=1860MPa、符合符合ASTM·A416标准要求的Φj15.24mm的钢绞线，钢绞线弹性模量Ey=1.95×105MPa，配以相应规格的OVM锚具，金属波纹管成孔；

13．普通钢筋：Ⅰ级钢筋，Ⅱ级钢筋。