大跨度下承式钢箱提篮拱桥设计
钢箱提篮拱桥吊装关键技术
钢箱提篮拱桥吊装关键技术摘要：为探索大跨度钢箱式提篮拱桥施工控制的主要内容及技术难题，提出一次张拉到位的思路，以钢箱式提篮拱桥的施工控制要点，确定主拱圈的扣索力及位置标高。
采用吊索一次张拉到位的方法，对一座实桥钢箱式拱桥进行了施工控制，得到了其合理的扣索力和位置高度。
通过与实测数据的比较，表明该方法是可行、有效的。
这种计算方法可以用于其它采用斜拉扣挂施工技术的其它拱桥的实际控制。
关键词：吊装关键；钢箱提篮；技术；拱桥钢箱吊篮拱桥是一种拱形结构，它是将中承式钢箱拱桥的拱肋，围绕拱脚连接向桥轴线方位转动，或者在拱顶上合拢。
这种桥型设计既能改善平拱的静力模式，又能改善水平稳定性，又能更有效地克服施工中的面外稳定性问题，又具有很高的审美价值。
钢箱式吊篮拱桥的施工管理是保证这种桥型按期、高质量的关键。
针对云南小湾大桥使用的钢箱式吊车组合吊车，其主拱圈通常由距离桥梁较远的大型钢结构厂房进行，在进行加工、制造时，为了确定加工生产的线型，必须按照建筑控制原理进行计算；由于受运输条件、缆绳吊装能力等因素的制约，在制造过程中，拱圈中一定会有更多的节段，并且单个或预制节段体积大，线型复杂，空间定位精度高，在长途运输后，会导致拱段的局部变形；针对施工过程中预拱度线型误差、拱架随机几何误差、焊接变形误差等原因，在现场测量变形、索力、应变试验与理论计算结果的量化对比，可以对后续节段的位置标高进行及时的反馈和修正，从而保证了最终大桥的安全、高质量、按时完工。
因此，在钢箱式吊篮拱桥施工中，其关键技术表现为：主拱圈的设置、吊索力、拱段的定位标高、横梁位置标高等，特别是当扣、背索采用钢铰线施工时，客观上要求扣、背索应尽量减少张拉次数，而不应反复调高；否则，就会使缆绳松驰，从而使索力失去，甚至会出现滑落，造成质量事故。
一、施工过程中的关键技术1.扣、背索张拉索的受力计算原则在斜拉扣挂悬臂拼装钢箱提篮拱桥的扣、背索索力确定时，运用了几种不同的计算方法，如斜拉桥中的吊索一次张拉到位的思路，在相关专家的帮助下，通过各种理论分析（包括倒卸法）的对比，得出了一种较为理想的计算方法。
下承式系杆拱桥
浅谈下承式系杆拱桥的设计摘要下承式系杆拱是一种无推力的拱式组合体系,是外部静定结构,兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点,当桥面高程受到限制而桥下又要求保证较大的净空(桥下净跨和净高)时,无推力的拱式组合体系桥梁是较优越的桥型。
从设计方案选择、结构设计与施工等方面对沧黄高速跨线大桥进行了介绍。
1 概况沧黄高速跨线桥位于沧宁公路沧县段捷地乡大贾庄村北,中心桩号K1 + 414. 049,上跨沧黄高速公路。
交叉处沧黄高速公路平面位于半径R = 7000m的左偏平曲线上, 中心桩号CHK12 + 420。
交角90°,设计标高16. 189m,该桥上部结构为1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁;下部结构采用柱式桥墩、肋板式桥台,墩台下接承台,基础均为钻孔灌注桩群桩基础; 桥梁净宽11. 5m;汽车荷载等级为公路- Ⅱ级标准。
该桥桥型布置如图1所示。
2 方案比选在桥梁建设中,桥梁方案的确定是非常重要的,尤其大跨径桥梁更是如此。
在初步设计阶段我们拟定了两个方案:方案一: 1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁,桥梁总长90m,概算总造价为644. 8 万元(含引道) ,其中跨线桥造价303. 9万元。
本方案的的优点是: ①一跨上跨沧黄高速,桥下净空大,视野开阔,为将来沧黄高速改建留有较大余地; ②建筑高度小,填土高度低,总造价低; ③桥型美观,与周围环境相协调,建成后将成为沧黄高速的一个亮点。
但本方案施工工艺较复杂,对施工技术要求较高。
方案二:采用4 - 25m预应力连续箱梁,桥梁总长100m,概算总造价为658. 6万元(含引道) ,其中跨线桥造价为310. 9万元。
本方案的优点是:结构简单,设计施工技术成熟,施工质量较易控制。
缺点主要是:建筑高度较高,填土高度高,总造价高。
经综合考虑,我们推荐方案一。
82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计
ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｏ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
张拉 顺序 两 个 方 面提 出一 些 设 计 思 考 。
关键 词 ： 下承 式 ；钢 管 混 凝 土 ；提 篮 拱 ；结 构 设 计 中图分类号 ： ｕ ４ ４ ８ ． ２ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ —２ ９ ５ ４ （ ２ Ｏ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ６ １ ～ ０ ５
・
பைடு நூலகம்桥 梁 ・
８ ２ ． ５ Ｉ ｌ ｌ 下 承 式 钢 管 混 凝 土提 篮 拱桥 结构 设 计
尹春 燕
（ 铁道 第 三 勘察 设 计 院集 团 有 限 公 司 桥 梁 处 ，天 津 ３ ０ ０ １ ４ ２ ）
摘 要 ： 钢 管 混凝 土拱 桥 充 分发 挥 了钢 管 混 凝 土 抗 压 性 能 好 的优 点 ， 而且 减 轻 了桥 梁 上 部 结 构 自重 ， 大 大提 高 了 梁 拱 组 合 体 系拱 桥 的跨 越 能 力 。钢 管混 凝 土 拱 桥 以其 结构 轻 盈 、 线型优 美、 造 价经济等优 点而在铁路跨路 、 跨 线 工 点
某下承式提篮拱桥拱肋吊装方案比选
左幅桥粱 右幅桥粱
某大桥为下承式钢箱系杆拱桥 ， 跨径 １０ｍ， ０ 拱 肋布置采用提篮式 ，拱脚与桥墩 帽梁 固结形成刚架 拱， 桥墩帽梁为预应力混凝土结构 ， 墩身为钢筋混凝 土结构 ， 基础为钻孔灌注桩。 横桥向分为左右两幅完 全独立 的桥 ， 每幅桥面宽 ２ ． ６／ 桥 面横坡每幅 ４８ ＇ ５ １ ９ ． 。
摘要 ： 以某下承式提篮 系杆拱桥 为例 ， 结合实际情况分析对比了两种不 同施工工艺吊装拱 肋的优缺点 ， 并通过有限元软件模拟施工过程 ， 从具体的计算结果对比中看出差别， 分析不同 工艺对拱脚处受力的影响 ， 而为拱肋 吊装工艺的最终选定提供一定的依据。 从 关键词 ： 下承式 ； 提篮拱 ； 拱脚 ； 内力； 应力
段通过投影坐标法进行定位 ， 然后将两侧 的 ２ （ ×１ ① ＋ 、 （ 、 ×③ ＋ 以及风撑通过临时风撑 ②） Ｘ ⑤＋ ２ （ ④） ２ 焊接成 ３ 个整体节段 ，临时风撑采用足够强度 的钢 元荷载加在横梁上。
管， 然后采用 ２台浮 吊将 ３ 个整体分别吊装到位 ， 利 用千斤顶进行坐标调整 ，待 ３ 个整体节段全部按设 计坐标就位后将拱脚预埋段和 ３ 个整体节段同时进 行焊接。
图 ２ 拱肋节段划分 图
位并放置钢垫块 ， 并在钢垫块处放置千斤顶 ， 以便在 拱肋 吊装到位后调整水平坐标误差和由于支架沉降 引起的标高误差 。 为了保证来往船舶通航 ， 两个拱肋
收稿 日期：０ １ １－ ８修 回日期 ：０ １ １ — ４ ２１—００ ； － ２ １— １０
作者简介 ： 郭殿军（９２ １７一 ） ， ， 山西朔州人 ， 男 公司经理 ， 工程师 ， １ 年毕业于北京交通大学公 路工程管理专业。 ２ １ ０
下承式钢箱网状吊杆系杆拱桥结构设计分析——以引江济淮兆河Ⅰ级航道姥山桥为例
DOI:10.16330/ki.1007-7359.2022.06.065
1
工程概况
引江济淮自南向北划分为引江济
巢、江淮沟通、江水北送三大工程段落。
本项目位于引江济淮兆河段，兆西河通
江Ⅰ级航道是贯彻落实交通强国战略的
重要项目，引江济淮兆河Ⅰ级航道桥梁
通 航 净 高 不 小 于 22m，航 道 底 宽 为
板设置需要，主纵梁为平行四边形布置，
腹板与底板夹角为 83.5°。纵梁腹板间
距 1.5m，梁高 2.0m。
横梁间距 3.6m，每 7.2m 设置一组
斜 向 的 吊 杆 ，吊 杆 与 水 平 线 夹 角 均 为
66°。横向两道主纵梁间布置 1 道小纵
梁，小纵梁顶宽 0.65m，底宽 0.44m，梁
高 0.8m。 主 梁 端 横 梁 高 2.064～
18.5m。 拱 圈 及 主 纵 梁 均 采 用 钢 箱 结
构；桥面系采用组合式桥面板，沥青混凝
土桥面铺装；下部结构采用承台+群桩
基础。
图1
148
姥山桥主桥桥型布置图（单位：cm）
图2
姥山桥效果图
2
结构设计
2.1拱肋设计
主拱为两片钢箱拱，单片拱肋整体
倾斜布置，内倾角度为 6.5°（与铅垂面夹
角）。拱肋中心跨径为 187.2m，立面矢
肋 四 分 点 位 置 附 近 ；最 大 拉 应 力 为
138.1MPa，发生在系梁四分点位置。主
拱 肋 及 系 梁 受 力 较 为 均 匀 ，均 小 于
Q345qD 钢材的设计应力 270MPa。
本文重点介绍了引江济淮兆河Ⅰ级
航道姥山桥设计和施工方案。该桥结构
大跨度钢箱－混凝土组合系杆拱桥设计
共 ２３ 对吊杆，吊点中心间距为１０ ｍ。 吊杆钢索采用
根 ϕ７ 镀锌高强度低松弛预应力钢丝组成，标准抗
０ ４Ｍ ＋ １ ０Ｔ； 组 合 ４ （ 弹 性 阶 段 应 力 验 算 组 合） ：
为温度荷载。
拉强度 ｆ ｐｋ ＝ １ ６８０ ＭＰａ，吊杆钢束均采用高密度聚乙
５ １ 结构静力分析
强度低松弛预应力钢绞线束，每根钢束由 １９ 根 ７ϕ５
横梁，梁长 ２４ ｍ，横梁纵向间距 ５ ｍ，横梁下弦主管
位置
顶板
底板
顶板
底板
顶板
底板
顶板
底板
顶板
底板
轴力 ／ ｋＮ
－ ４５８ １
弯矩 ／ （ ｋＮ·ｍ）
－ ７５ ２
剪力 ／ ｋＮ
５２ ５
２５７ ３
－ １４５ ３
－ ５３ ３
－ ６８ ８
－ ８７ ６
８５ ９
－ ３０２ ４
２５０ １
ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｒｃｈ ｒｉｂ ｒｉｇｉｄｉｔｙ， ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｒｃｈ ｌａｔｅｒａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ
ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ， ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ， ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ
５） 行车速度：６０ ｋｍ ／ ｈ。
６） 设计基本风速：２５ ６ ｍ ／ ｓ。
７） 设计基准期：１００ ａ。
８） 设计安全等级：一级。
大跨下承式单肋钢管混凝土人行拱桥设计-论文
Ａ ＮＳ ＹＳ，建立 箱梁三 维实体模 型 ，如 图 ７ 所 示 ，模 型 中，在拱角拱 肋处施 加拱肋 传下来 的节点 荷载 ， 在 主梁 出施 加 主梁 传 来 的荷 载 ，在 支 座 处施 加 竖
向 、水平 向及纵 向约束 。其应力分析见表 ３ 。
图３ 拱 梁结合段 构造剖 面图 （ 单位 ：ｍｌ ｎ）
图 ４ 主桥 下部及 支座布 置 （ 单位 ：ｃ ｍ）
卢小锋 ，田波 ：大跨下承式单肋钢管混凝 土人行拱 桥设计
５ 结构 分析计 算
５ ． １ 静 力分析
在 人群 荷载作 用下 ，拱肋 最大竖 向挠 度 （ 正 负
挠度绝对 值之和 ）为 １ ２ ． ７ ｃ ｍ ，小 于 《 钢管 混凝土拱 桥 技术规 程 》要求值 Ｌ ／ ６ ５ ０ ＝ １ ５ ． ６ ｃ ｍ；在 人群 荷载作
缩砼 。拱肋钢管采用 Ｑ ３ ４ ５ Ｃ，可采用无缝钢管或直缝
焊接钢管 ，不得采 用螺旋焊管 。拱肋 预拱度线型采用 二次 抛物 线型 。拱肋 分成 ６ 个 吊装 节段 和一 个合 拢 段 。拱梁 结合 部位 构造 如 图 ３ ，拱 脚钢 管 与主梁 顶 板 、横隔板焊接 ，并在钢管 内以及钢箱梁内设置若干 加劲板 以加强钢结构局部构件 的强度和稳定性能 。
丽 黑曩 豳
简洁优美
圜
・ 目
鞣 曩 ＿
造型
优美
优美
屈 服强度 为 ４ ６ ０ ＭＰ ａ ， 吊杆 材 料 参 考 《 钢 拉杆 》
Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ０ ９ ３ ４ ． ２ ０ ０ ７，吊杆两端 采用 销轴 与拱肋 、主梁 连 接。 吊杆安全系数大于 ２ ． ５ 。
下承式钢筋混凝土拱桥施工技术方案
下承式钢筋混凝土拱桥施工技术方案一、概述下承式钢筋混凝土拱桥施工技术方案是指在拱桥建设过程中，采用下承式结构形式并采用钢筋混凝土材料建造的方案。
本文将阐述此方案的施工工艺、主要设备以及施工注意事项等相关内容。
二、施工工艺（一）建立试验平台为了保证拱桥建造过程的安全性，必须建立临时的试验平台，以方便施工人员进行测量、构造以及拱体结构的建设。
此试验平台必须符合相关技术要求，并应进行充分的测试，确保平台的强度与稳定性。
（二）构造准备在进行具体的拱体结构施工之前，必须先对原始的基础地面进行平整化和加固处理，并根据设计要求设置好基础标志桩。
随后，施工工人可根据设计图纸依次搭起模板、钢筋支架和预制板，进行拱体结构的构造准备工作。
（三）预制装配预制拱体钢筋混凝土构件是本方案的必要组成部分。
此类构件应在预测的制造厂中加工、装配完成，并在拱桥现场进行安装。
施工工人应根据需求进行搭设脚手架、放置拱体构件、调整尺寸、混凝土灌注等接续工作，最终完成整体的拱体结构。
（四）混凝土浇筑拱体结构的建设过程中，使用混凝土是不可或缺的。
在浇筑混凝土之前，施工人员应先根据桥梁设计方案进行材料配制和掺和，以确保混凝土的质量符合要求。
在进行混凝土浇筑过程中，应加强温度、湿度、振动等方面的控制，以保证混凝土在浇注后能够达到高效率的固化效果。
（五）防水处理在拱桥建设过程中，防水处理也是非常重要的一环。
通常来说，使用专业的防水材料对已固定的拱体结构进行处理，以达到防止雨水、积水影响桥梁使用寿命的目的。
此外，对于桥面的防滑处理也需要特别注意。
三、主要设备（一）模板：用于模拟拱体结构的建设和混凝土浇筑。
（二）钢筋支架：可以有效地支持桥面和防止拱体结构的垮塌。
（三）预制构件：是施工的关键所在，它们应达到设计尺寸和质量标准，方便施工安装。
（四）振动平板：用于混凝土浇筑时震动，使混凝土更好地填充钢筋和预制构件中的缝隙。
（五）水泵：用于桥面铺装前的洒水和混凝土浇筑过程中的加水。
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大跨度下承式钢箱提篮拱桥设计
摘要：下承式钢箱提篮拱桥兼具简支梁桥对地基的适应性及拱桥的跨越能力，又具有优美的线型及轻盈的外观，是目前大跨径城市桥梁中优先考虑的桥型方案。
本文结合韶关市金凤大桥的结构设计思路来探讨该类桥梁的设计要点及力学性能，为同类建设条件下的桥梁设计提供参考。
关键词：下承式钢箱提篮拱；应力验算；桥梁设计
0 引言
下承式钢箱提篮拱桥是由拱肋、吊杆、系杆、桥面系等组成的外部静定而内部超静定的桥梁结构[1]。
它保持了拱桥的力学特性及强大的跨越能力，同时拱圈的波浪造型又具有飘逸的美感，在现代城市桥梁中备受青睐。
与此同时，为了满足桥梁创新性发展需求，对钢箱提篮拱桥结构力学特性、抗震性能及创新改良方向的深入研究也成为当前重要的工程课题。
1 工程概况
韶关市金凤大桥建设工程位于韶关市西河片区与十里亭片区交界处，路线呈南北走向，跨越武江连接省道S248，路线全长 1548米，为城市主干道，双向六车道。
桥位处武江桥面宽度达260m，为Ⅲ级航道，综合考虑桥位处路线走向与水流方向的夹角、通航净宽、桥墩紊流区[2]宽度等设计因素及经济性、景观性等客观因素，金凤大桥主跨采用下承式钢箱系杆拱桥方案，主跨跨径为185 m，设计速度50km/h，该处地震动峰值加速度为0.05g[3]。
2 主桥结构设计
2.1 总体设计
金凤大桥桥跨组合为2×30m+60m+185m+60m+3×30m，桥梁全长460m，主桥标准横断面为2.5m人行道+ 4m拱肋+3m非机动车道+11.5m机动车+ 0.5m防撞墙
+11.5m机动车+ 4m拱肋+3m非机动车道+2.5m人行道=42.5m。
主桥为单跨185m 跨下承式钢箱提篮拱桥，引桥上部采用预应力混凝土现浇箱梁及简支钢箱梁，下部结构主墩采用门式墩，引桥采用方柱墩，桥台为柱式台、座板式台，桩基为钻孔灌注桩基础。
图1 主桥总体布置图（单位:cm）
2.2 主桥上部结构设计
主桥结构为提篮式钢箱拱，由矩形钢箱拱肋，分离式钢箱系梁，柔性吊杆与整体桥面系组成。
主拱跨度185m，立面矢高约41.11m，主拱矢跨比为1/4.5，拱轴线采用二次抛物线，主拱肋按72°内倾。
拱肋箱型截面宽2.5m，截面高由钢箱拱假想起点3.87m(主拱与主梁相交处截面)均匀渐变至拱顶点的3.0m。
主拱标准段顶、底、腹板厚30mm。
拱梁节点段主拱顶、底、腹板厚40mm。
两片拱肋通过5道钢箱横撑连为一体。
吊杆采用锚管式锚固体系，水平布置间距为8m，采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索，抗拉强度1770MPa，直径φ7mm。
水平系杆材料采用1860MPa直径
Φs15.20mm的钢绞线。
拱桥主梁为等截面钢箱-混凝土组合梁结构。
全高4.25m，全宽42.5ｍ。
组合梁钢梁材质为Q345qC，为主纵梁（闭口边箱梁）、中横梁、端横梁、小纵梁组成的双主梁梁格体系。
2.3 主桥下部结构设计
主墩基础采用钻孔灌注桩，每个墩下设9根φ2.2m的钻孔灌注桩，承台厚5m。
承台底设25cm厚砼垫层。
主桥墩为圆端形流线门型桥墩，普通钢筋混凝土结构，墩顶为单肢尺寸为7.0×6.0m实心截面，墩顶横梁为矩形实心截面，宽7.0m，高由跨中至根部为2.2m~4.5m。
横梁上设置加高块，作为引桥的支承。
3 结构受力分析
3.1 静力分析
本文运用有限元软件MIDAS /CIVIL对主桥进行建模计算，其中拱肋及桥面采用梁单元模拟，吊杆及系杆采用桁架单元模拟，考虑恒载、活载、温度荷载及风载作用下，承载能力极限状态构件强度及稳定性验算如下：
图2 基本组合下应力包络图（单位:MPa）
在基本组合作用下，全桥应力最大，拱脚处最大压应力达228.8MPa，主纵梁最大拉应力84.1MPa，均小于Q345C 钢材抗拉、抗压强度设计值270MPa，满足设计要求。
3.2 动力分析
结构的自振特性[4]体现了结构刚度水平，同时也是后续进行抗震性能分析的基础。
基于前述模型，本文采用子空间迭代法[5]对全桥结构进行特征值分析，前五阶自振模态图例结果如下：
图3-1第一阶振型图
图3-2第二阶振型
图
图3-3第三阶振型
图
图3-4第四阶振型图
图3-5第五阶振型图
表1全桥前5阶动力特性表
通过模型计算得到该提篮拱桥结构的基频为0.702Hz，前五阶自振频率在0.7~2.2Hz之间，而汽车的自振频率为2~5Hz，两者不会产生明显谐振。
4 结语
韶关金凤大桥在满足桥梁的安全型和耐久性设计前提下，间距观赏性，其拱桥独有的轻巧灵动感将成为地标性建筑为所在区域交通增添色彩。
本文通过对该桥梁设计方案及计算分析过程的探讨，为同类桥梁的建设积累了宝贵经验。
参考文献：
[1]殷涛,丁楠.钢箱拱肋提篮拱桥设计分析[J].工程与建
设,2020,34(05):844-846+849.
[2]刘安兴.某大跨度下承式钢箱提篮拱桥力学性能分析[J].公
路,2020,65(03):121-126.
[3]GB18306-2015，中国地震动参数区划图[S].
[3]田卿,何俊荣,尹邦武,闫海青,张灿.中承式钢箱提篮拱桥设计[J].世界桥梁,2020,48(01):11-16.
[4]黄永明,何旭辉,邹云峰,史康,左太辉,李玲瑶.基于ANSYS和SIMPACK联合仿真的大跨钢箱提篮拱桥车-桥耦合振动分析[J].长安大学学报(自然科学版),2019,39(05):68-77
[5]户东阳. 高速铁路大跨度钢箱提篮拱桥动力特性及地震响应分析[D].中南大学,2011.。