上承式钢筋混凝土拱桥构造研究
上承式钢筋混凝土拱桥关键问题研究
２０１８年 第４期（总第２９０期）黑龙江交通科技ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＮｏ．４，２０１８（ＳｕｍＮｏ．２９０）上承式钢筋混凝土拱桥关键问题研究王建利，谭碧龙（贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州贵阳 ５５０００１）摘 要：背景桥梁为３×４０ｍ上承式钢筋混凝土箱型拱桥，拱上建筑为３．３ｍ的等截面圆弧混凝土腹拱，主拱拱跨中部为实腹段。
提出一种拱顶实腹段的有限元模拟方法，即以虚拟梁单元模拟行车道板，并建立节点弹性连接实现竖向力传递；同时，建立三跨连拱有限元模型，对施工过程边、中跨满堂支架的卸落顺序进行了针对性的分析。
关键词：上承式钢筋混凝土拱桥；实腹段模拟；支架卸落顺序中图分类号：Ｕ４４２ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０４－００９７－０２收稿日期：２０１７－１２－２７作者简介：王建利（１９８７－），男，工程师，研究方向：桥梁工程。
１ 基本概况桥梁上部结构为３×４０ｍ上承式钢筋混凝土箱型拱。
桥梁全长１４８．０ｍ，桥梁纵坡为－１．０％，桥面采用双向２％横坡。
主拱圈为４０ｍ等截面悬链线钢筋混凝土箱型无铰拱，拱轴系数ｍ＝２．５１４，净矢高为６．６６７ｍ，净矢跨比为１／６。
腹拱为３．３ｍ的等截面圆弧混凝土板拱，截面高０．３５ｍ，每跨主拱圈上设置６个腹拱圈。
主拱圈采用单箱五室结构，高度为１．３ｍ，宽为１６．０ｍ。
顶、底板及腹板厚均为０．２５ｍ。
桥面宽度：０．２５ｍ（栏杆）＋２．０ｍ（人行道）＋１４．０ｍ（车行道）＋２．０ｍ（人行道）＋０．２５ｍ（栏杆），桥面全宽１８．５ｍ。
拱圈施工采用满堂支架现浇。
２ 有限元模型２．１ 实腹段有限元模拟本桥拱上实腹段及腹拱顶填料均为Ｃ２０片石混凝土。
有限元模型中，建立１５ｃｍ厚虚拟梁单元，以模拟行车道板。
拱上填料以荷载型式施加于对应节点。
为保证虚拟行车道板与立柱或拱圈间仅传递竖向力，在有限元模型中，释放立柱顶端转角及水平约束；实腹段上，虚拟行车道板与拱圈间通过节点弹性连接，同时释放转角及水平约束，以保证两者间仅传递竖向力。
试析上承式拱桥的结构设计原则
试析上承式拱桥的结构设计原则就三跨上承式预应力混凝土拱桥而言，在荷载作用下，通常会产生一定的拱脚推力，而且偏向桥台方向，这会影响桥墩受力。
实践中可以看到，该类混凝土拱桥设计时，通常只是满足了两类极限要求而已，对墩顶位置存在着的各种不平衡推力缺乏全面的考虑，加大了水底桩基设计的难度。
三跨上承式预应力混凝土拱桥由于边跨的跨度较小，所以会在恒载和活载的作用下导致拱脚的不平衡，从而对桥梁结构产生一股净推力，影响桥梁结构的极限承载能力，在对桥梁进行优化时，主要是解决拱脚净推力的问题。
一、预应力效应预应力效应主要指结构在预应力荷载作用下的变形和内力。
通常在桥梁设计中，会将预应力筋按照合龙前、合龙后分为两期进行施工，合龙前的一期预应力筋，是局部预应力筋，而合龙后的二期预应力筋，是遍及全桥的预应力筋。
其中前者是为了帮助悬臂结构抵消掉结构恒载和施工荷载的作用力，使其具备极限承载能力，满足预拱度要求，从而进行下一步施工；后者是为了帮助全桥结构抵消结构恒载和相关活载等，使其具有极限承载能力，从而满足桥梁的投入使用。
以国内某桥梁工程项目为例，其属于三跨连续上承式预应力混凝土拱桥，即本文所研究的对象；该拱桥的跨径组合是22.4米+40米+22.4米，最终跨度为85 米，而且该桥梁的拱轴线采用的是二次抛物线形式。
在对该拱桥进行设计过程中，考虑到拱桥结构的对称性要求，在空间模型设时采用的是半桥模型构建方式，其中上部结构采用的是板壳单元箱梁，而下部结构则采用的是实体单元拱和，底部位置采用的是固端约束方式。
根据该拱桥工程项目的要求和特点，实际施工方案设计过程中，其上部结构的顺序是：在河中间位置设一个临时性的支架；等载预压后浇注边跨和中跨悬臂段混凝土；当混凝土结构的强度达到设计要求的90%以上时，对局部预应力钢束进行张拉操作；安装好劲性骨架，然后在对合拢段进行混凝土浇筑；待合拢段的混凝土实际强度达到设计要求的90%以上时，对通长预应力钢束进行张拉；最后将支架拆除，对拱桥桥面进行全面施工作业。
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。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究
ｓ ｄ ｉｇｔｅｄ ｓ ｎｏ ｅ ｋｓ ｅ ｔｂ ｏ ｃｅ ｒｈｂ ｄ ｅ ｔｅｆ ｌ ｉｇｒｓｌ ｒ ｆ ｒｄ （ ） ｈ ａ ｕａｉ ｅｕｔ ｔ ｙｎ ｅｉ ｆ ｃ ｔ ｌｕ ｅｃｎｒｔ ａ ｒ ｇ ， ｈ ｌ ｗ ｎ ｕｔ ａｅｏ ｅｅ ： １ Ｔ ｅｃｌ ｌｔ ｎｒｓｌ ｕ ｈ ｇ ｄ ｅ ｅ ｃ ｉ ｏｏ ｅ ｓ ｆ ｃ ｏ ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐｕｒ ｓ ｓ： Ｌ ｒ ｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｔｅ ｕｂ ｏ ｃ ｅｅ ｒ ｈ ｂ ｉ ｅ ｓ ｖ ｒ ｃ ｍｐ ｉａ ｅ ｉ ｈｅ ｔｅ ｓ ｓ ｓｒ ｃ ： ｓ ａ ｃ ｐｏ ｅ ａ ｇ ｐ ｎ ｅ ｋ ｓｅ ｌｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ａｃ ｒｄｇ ｉ ｅ ｙ ｏ ｌｃ ｔｄ ｎ ｔ ｓｒ ｓｅ
ｄ ｎ ｍ ｃ ｆ ｒｉ ，ｔ ｃ ｎ ｒ ｇ ；（ ） ｈ ｅｕｔ ｏ ｅｅ ｅｔ ｆ ｈ ｐ ｎｒｔ ｎ ａ ｍ ｔ ｓｏ ｅａｃ ｘｓ ｙａ ｉ ｏ ａｎ ｒ ｋ ａｄ ｂｉ ｅ ２ Ｔ ｅｒｓｌ ｆｔ ｆ ｃ ｏ ｅｓａ ａ ｏａ ｄｐ ｒ ｅｅ ｆｔ ｒｈ ａｉ， ｓ ｔ ａ ｄ ｓ ｈ ｆ ｔ ｉ ａ ｒ ｈ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ｆｈ ｔ ｌ ｕ ｅ ｔｅｓｑ ｅ ｃ ｆ ｏｃｅ ａｔ ｇｉ ｔｅｓ ｅ ｔｂ ｎｔ ｔ ｓ ｏ ｔｅａ ｈｒ ；３ ｒ ｔ ｇｍ ｔ ｄｏ ｅｓ ｅ ｔｂ ， ｈ ｅ ｕｎ ｅｏ ｎ ｒｔ ｃｓｎ ｔ ｌｕ ｅｏ ｅｓ ｅｓ ｆｈ ｒ ｉ （ ）Ａ ｅｉ ｈ ｔ ｅ ｃ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅ ｈ ｒ ｃ ｂ
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究剖析
2008年12月第12期(总123铁道工程学报JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERINC SOCIETYDec 2008 NO.12(Ser.123文章编号:1006—2106(200812—0066-06大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究・杨克鉴¨李凤芹张亚丽(铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300142摘要:研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂。
结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响。
因此,本文对此进行研究探讨。
研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式。
通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法。
关键词:铁路桥;上承式钢管混凝土拱桥;设计中图分类号:U441文献标识码:AResearch on the Design of Large Span Deck Steel Tube Concrete Arch Bridge YANG Ke—jian,Li Feng—qin,ZHANG Ya—li(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,ChinaAbstract:Research purposes:Large span deck steel tube concrete arch bridge is very complicated in the stresses structure.The selection of structuretypeand construction method has great effects on the arch rib force,the design of jointless track on the bridge,the safety and stability of the train.The issues mentioned above are studied in this paper. Research conclusions:The deck arch bridge is suitable for crossing the mountain river and deep valley.Based on studying the design of deck steel tube concrete arch bridge,the following results are offered:(1The calculation results of the effect of type section of the arch rib,the crossing incline angle of arch rib,the architecture above the arch,span of the main girder,bearing arrangement method for the pier top and related parameter Oil the jointless track and dynamics of train,track and bridge;(2The results of the effect of the span ratio and parameters of the arch axis, erecting method of the steel tube.the sequence of concrete casting in the steel tube on the stress of the arch rib;(3A new design concept and thoughts.Key words:railway bridge;deck steel tube concrete arch bridge;design1概述篙釜晏李霪銮菱翥鋈是妻:i嚣要譬霉紊 1.1地形、地质、水文、冰凌资料情况位为5—8m,河床至轨面高为145.3m。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计
( 7 ) 抗风标准：设 计 风 速 25. 2 m/s 。
( 8 ) 设计洪水频率:3 0 0 年一遇。
3 主桥结构设计
国内建造的大跨度钢管混凝土拱桥大部分采用
四肢格构型和哑铃型截面[34]，香火岩特大桥是继广
州 丫 髻 沙 大 桥 、湖 北 恩 施 小 河 特 大 桥 之 后 的 国 内 第
分 析 ，结果表明结构设计满足规范要求。
关 键 词 ：钢管混凝土拱桥；主拱圈；拱 肋 ；拱 脚 ；有限元；静力计算；设计
中图分类号：U448. 225;U442. 5
文献标志码：A
文章编号：1671 —7767(2016)06 —0007 —05
1 工程概况
香火岩特大桥位于贵州省开阳县香火岩景区
内 ，是兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容项目的重
收 稿 日 期 =2016 — 04 — 18 基 金 项 目 ：贵 州 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 （2015 — 122 — 052) 作 者 简 介 ：陈 冠 桦 （1980 — ），男 ，高 级 工 程 师 ，2 0 0 3 年 毕 业 于 湖 南 科 技 大 学 道 路 与 桥 梁 工 程 专 业 ，获 学 士 学 位 ，2 0 0 6 年 毕 业 于 中 南 大 学 桥 梁 与 隧 道 工 程 专 业 ，获 硕 士 学 位 （E -m a il:a5 1 3 0 8 @ ) 。
2 主要技术标准 (1) 道路等级:高速公路。
混凝土截面，横桥向拱肋相互平行，2 幅拱肋间的中
心 距 为 17 m (见图2 ) 。
( 2 ) 设计车道：双 向 6 车道。
3 . 2 拱肋
(3) 设计荷载:公路一 I 级荷载。
上承式钢筋混凝土箱形拱桥施工组织设计
上承式钢筋混凝土箱形拱桥施工组织设计一、工程概况本项目位于XX市，是一座XX型箱形拱桥，全桥桥跨为XXm，桥宽为XXm。
该项目计划采用预制箱梁施工方案，主跨为预制箱梁，两侧支座为橡胶支座。
二、施工准备1.施工人员：组建专业的桥梁施工队伍，包括项目经理、施工队长、测量工、安全员、技术员等。
2.施工设备：根据工程需要，配备合适的施工设备，如吊车、混凝土搅拌站、起重机械等。
3.材料准备：采购所需的钢筋、混凝土、预制箱梁等材料，并按照计划进行储存和保管。
三、施工工艺1.桩基施工：根据设计要求，采用钻孔灌注桩施工方式进行桥墩基础的施工。
在施工过程中，要注意控制桩基的水平度和垂直度，确保基础的牢固性。
2.盖梁施工：先进行沉箱的安装，然后进行浇筑，按照预定的时序和工艺进行，采用混凝土泥浆垫层排水浇筑，控制好浇筑的速度和均匀性。
四、施工安全1.设立安全警示标志，对施工区域进行划分，并设置相应的安全防护措施，以确保施工安全。
2.施工人员要经过专业的安全培训，并穿戴好安全装备，如安全帽、安全绳等，严禁乱丢乱放工具和材料，确保施工过程中的安全。
3.定期进行施工场所的巡视和检查，发现问题及时处理并整改。
五、质量控制1.材料质量控制：按照采购合同要求进行材料的验收，材料入场后，逐一进行检查，严禁使用不合格材料。
2.施工工艺控制：按照设计规范和施工方案进行施工，严格控制施工工艺和工序，确保施工质量。
3.施工质量检查：每一道工序完成后，进行质量检查，及时发现问题，确保质量合格。
六、沟通协调1.与设计单位的协调：定期或不定期与设计单位进行沟通，汇报工程进展情况，及时解决工程中的技术问题和难题。
2.与监理单位的协调：与监理单位保持沟通，按照项目要求提供相关的施工文件和报告，定期召开施工会议，解决施工过程中的问题。
七、环境保护1.施工过程中，采取相应的措施减少噪音和粉尘的产生，严禁乱倒废弃物料。
2.施工期间，要做好周边环境的保护，严禁污染水源和土壤。
上承式钢筋混凝土箱肋拱桥拱肋架设工艺
上承式钢筋混凝土箱肋拱桥拱肋架设工艺一、工程概况：大桥主桥上部结构为上承式钢筋混凝土箱肋拱桥，跨径布置自长沙岸起为3×70m+3×94m+5×70m。
箱肋单跨主拱圈由8个等截面单箱组成4条分离式拱肋，半幅桥的两组肋之间由横系梁连接。
拱肋采用三段预制吊装，全桥共264段拱肋。
拱上构造为立柱排架和简支板组成的梁板式结构，桥面连续。
箱肋拱拱轴系数均为1.543；净矢跨比：94m和70m分别为1/6和1/7；单箱截面高度：94m和70m分别为1.8m和1.5m；单箱截面宽度均为1.5m；设计节段吊装重量：94m：边段620kN，中段570 kN；70m：边段476kN，中段468 kN。
拱肋接头型式为对接平接头，顶底板端设连接定位角钢，定位螺栓为M27螺栓。
箱肋吊点、扣点未设吊环，采用钢丝绳捆绑吊装。
二、编制依据：1．招标文件2．公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）3．公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）4．施工组织设计5．设计施工图三、拱肋架工艺（一）缆索吊机简介按照施工组织设计的安排，主桥上部结构安装采用缆索吊机作为起重设备。
本缆索吊机为三塔双跨，A塔（长沙岸）位于桥线里程K1+579m，B塔位于主桥墩43#墩墩身顶，其中心里程为K2+198m，C塔（衡阳岸）位于桥线里程K2+634m，即AB跨跨度为619m，BC 跨跨度为436m。
主要性能：AB跨最大吊重为70T，BC跨为50T。
起吊范围：AB跨最左（靠长沙岸）起吊位置距A塔50mAB跨最右（靠衡阳岸）起吊位置距B塔18mBC跨最左起吊位置距B塔15mBC跨最右起吊位置距C塔30m本缆索吊机塔架均为万能杆件拼装而成，塔架下端与基础顶面支座铰接，主索锚固系统采用钻孔桩承合式地锚，锚碇系统为可移动式，索鞍亦可在塔顶横移。
起吊部分：缆索吊机承重索为8根φ60钢丝绳，4根一组，一组承重索上单跨设2个起吊小车，与另一组相对应的2个小车组成2个吊点。
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收稿日期:20150506;修回日期:20151208
作者简介:李 宇(1985 ),男,工程师,2010年毕业于哈尔滨工业大学桥梁工程专业,工学硕士,E⁃mail:267311506@㊂
第60卷 第4期
2016年4月
铁道标准设计
RAILWAY STANDARD DESIGN
Vol.60 No.4Apr.2016
文章编号:10042954(2016)04004003
上承式钢筋混凝土拱桥构造研究
李 宇
(铁道第三勘察设计院集团有限公司桥梁处,天津 300142)
摘 要:为研究上承式钢筋混凝土拱桥构造对结构受力的影响,利用有限元方法分析某无砟轨道上承式钢筋混凝土拱桥拱肋厚度及腹拱跨度对结构受力的影响㊂通过计算分析得出采用增加拱肋厚度㊁减小腹拱跨度的方式,能有效改善局部受力,降低腹拱墩范围的应力水平使结构受力更为合理的结论㊂关键词:铁路桥;钢筋混凝土;拱桥;应力集中;弹塑性分析;接触单元
中图分类号:U451 文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.04.010
Structural Study on Reinforced Concrete Deck Arch Bridge
LI Yu
(Department of Bridge Engineering Design and Research,The Third Railway Survey and
Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,China)
Abstract :Using the data from a deck arch bridge,this article conducts an analysis of the relationship between the thickness of arch rib and the span of spandrel arch.The results show that increasing the thickness of the arch rib and decreasing the span of the spandrel arch can effectively improve the local load carrying capacity and lower the stress level around the spandrel arch pier.Key words :Railway bridge;Reinforced concrete;Arch bridge;Stress concentration;Elasto -plastic
analysis;Contact element
1 概述
无砟轨道上承式钢筋混凝土拱桥计算跨度为
72m,矢高14.4m,矢跨比1/4.8,拱轴线采用二次抛物线㊂拱上建筑采用空腹式箱形结构,腹拱采用二次抛物线拱圈,方案见图1㊂通过建立精细化有限元模型,比较了不同拱肋厚度及不同腹拱跨度对拱桥的受力影响[1]并对结构进行优化㊂以解决上承式钢筋混凝土拱桥腹拱处受力复杂,拉应力水平高的设计难点㊂2 分析模型介绍
为解决拱桥实体模型移动荷载施加困难,计算代价大的问题[3]㊂首先建立Midas 板-梁简化模型(图
2)施加列车荷载,并使用 移动荷载追踪器”找到分析处最不利的加载位置[2]㊂再依据记录的动荷载最不利位置,按照静力方式在实体模型相应位置加载㊂
图1 无砟轨道钢筋混凝土拱桥立面(单位:cm)
图2 钢筋混凝土拱桥Midas 板-梁模型
上承式拱桥腹拱墩处于高应力水平,局部混凝土
可能进入塑性㊂利用Ansys 模型中的Solid65单元支持通用的屈服准则-Von Mises 屈服准则[3]和同心强化与随动强化准则㊂通过自定义多线性应力-应变曲
线,运用多线性随动强化(MKIN)和多线性等向强化(MISO)
[5]
模拟强化效应,可对腹拱墩区域进行弹塑
性分析㊂Ansys 有限元模型采用Solid65单元[4]模拟,见图3,同时为避免桥面板处单元划分时出现由于厚度过小引起的实体单元畸形,桥面板采用Shell63单元模拟㊂这两种不同单元的接触状态采用由 目标面”和 接触面”组成的面面接触方式模拟㊂本模型中 目标面”为实体单元表面,采用Targel170单元模拟; 接触面”为壳单元,采用Contal175单元模拟
㊂
图3 钢筋混凝土拱桥双腹拱方案ANSYS 模型
对于实体模型混凝土结果的弹塑性分析,应采用
三轴强度准[6]判断㊂但是考虑到规范[7]采用混凝土单轴抗压㊁抗拉强度统计平均值(σb ㊁σtp-1)进行判断,
因此,也采用单轴强度作为判断准则㊂3 拱肋厚度对腹拱应力的影响
拱肋是拱桥的主要承重构件,本桥拱肋采用构造简单㊁施工方便
[7]
的矩形截面㊂初步拟定双腹拱方案
腹拱跨径为2×11m,分别按照拱肋厚度1.2㊁1.4㊁1.6㊁
2.0m,计算拱肋厚度变化对腹拱局部应力的影响㊂应力分析结果位置见图4(应力分析结果拉应力为正,压应力为负)
㊂
图4 应力分析位置
分析图5~图7可知:在荷载作用下拱肋㊁腹拱发
生变形,腹拱拱肋底板及腹拱墩处产生拉应力㊂腹拱拱肋底板处拉应力随着拱肋厚度的增加不断减小,在拱肋厚度为2m 时拉应力下降较快;但腹拱墩应力水平对拱肋厚度变化不敏感,为减小腹拱墩拉应力增加拱肋工程数量过大,经济性不佳,应同时研究其他措施降低腹拱应力水平㊂
4 腹拱跨度对腹拱应力的影响
腹拱墩与拱肋采用固结方式连接㊂腹拱和拱肋作为一个整体共同承载,
其整体作用大小和腹拱的布置
图5 腹拱底面E 处主应力(拉正㊁压负)
图6 腹拱墩上部C 处主应力(拉正㊁压负)
图7 腹拱墩底面D 处拉应力(拉正㊁压负)
形式直接相关,优化布局可改善结构受力状况,提高结构承载能力[9]㊂腹拱跨径较合理范围为主拱圈跨径的1/8~1/15[1012],对应于本桥腹拱跨径应为4.8~
9.0m,原双腹拱方案腹拱跨径为2×11m,跨径越大腹拱柱处集中力越大,对自身及主拱肋受力均不利;而腹拱跨径过小,对减轻拱上结构质量不利,构造也更复杂,因此采用三腹拱方案跨径为3×7m,建立实体模型与双腹拱方案进行对比分析㊂
由图8~图13可知,腹拱及拱肋A ~E 处主应力均随着采用三腹拱方案而减小,经过分析,主要原因是三腹拱直接减小了钢筋混凝土腹拱的跨度,而跨度是影响跨越结构应力水平的最直接因素,因此本方案对减小结构应力效果明显㊂同时由于跨度减小,相当于腹拱拱脚承担的上建自重减轻,因此拱脚F 处应力未因3×7m 方案增加拱上建筑而增大,对于B㊁D 处局部应力结果较大,分析原因为应力集中,采取腹拱拱脚处设置加台予以解决㊂
综合对拱肋厚度㊁腹拱跨度的比选,最终结构选用
1
4第4期李 宇 上承式钢筋混凝土拱桥构造研究
图8 A处主应力(拉正㊁压负)
图9 B处主应力(拉正㊁压负)
图10 C处主应力(拉正㊁压负)
图11 D处主应力(拉正㊁压负)
了较薄拱肋厚度㊁减小腹拱跨度的实施方案㊂
5 结论
(1)上承式钢筋混凝土拱桥结构整体应力随着拱肋厚度的增加趋于均匀,腹拱底板拉应力呈减小的趋势㊂但腹拱墩应力对拱肋厚度变化不敏感,而且增加拱肋厚度也使结构自重增加,工程代价较大㊂(2)按受力及拱上建筑质量综合考虑,优化腹拱跨度可明显降低腹拱墩处应力,
提高结构的安全性及
图12 E处主应力(拉正㊁压负)
图13 F处主应力(拉正㊁压负)
耐久性㊂
(3)上承式钢筋混凝土拱桥腹拱跨度超过主跨跨度的1/8腹拱处混凝土应力明显增大,普通钢筋混凝土结构通过配筋难以解决,建议腹拱跨度采用主跨跨度的1/8~1/15对结构受力较为适宜㊂
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