下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析
下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析叶梅新,李一可(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘 要:采用大型通用有限元软件ANS YS ,运用有限元两步分析法,针对正在设计中的客运专线下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部结构的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚的结构构造及其细节的合理性做出了对比分析和综合评价。
关键词:下承式钢箱系杆拱;拱脚;有限元;应力中图分类号:U441 文献标识码:A 文章编号:1004—5716(2007)07—0165—051 概述本文所述设计中客运专线下承式钢箱系杆拱桥,矢跨比为1/4.67,拱肋中心距16m ,拱轴线型采用二次抛物线;拱肋结构采用双肋平行变截面钢箱,钢箱截面宽为2m ,高拱脚处为4.5m ,拱顶处3m ,中间截面高按内线直插;桥面系采用纵横梁与混凝土板半结合结构体系。
混凝土板宽13.4m ,厚30cm ,全桥共设4片纵梁,19根横梁,2×15根吊杆,5根横撑。
全桥轮廓尺寸见图1。
图1 全桥轮廓图 ②钢丝直径不均、偏小。
(3)回缩:①夹片应力不足。
②夹片纹路纹理过浅。
③夹片外壁及锚环内壁光洁度不足,摩擦力过大,导致挤压力不足。
5 影响因素影响钢绞线与锚具锚固效果的因素有以下几种:(1)锥面倾角α。
在一定的范围内,α越小,挤压力越大。
(2)摩擦系数f 。
锚环与夹片之间的摩擦力对锚环起反作用,保持接触面光滑可提高锚固性能。
(3)钢绞线与夹片的硬度。
合理确定两者的相对硬度是维持咬合力的基础。
(4)夹片内螺纹。
合理设计夹片内螺纹的几何尺寸,并在生产中保持其均匀性,有利于提高锚固性能,在充分考虑锚环与夹片强度的前提下,控制与调整以上因素对设计和施工都具有十分重要的意义。
6 预防措施(1)保持预应力管道的顺畅,减少摩阻力。
(2)选用质量合格的锚具,使用前检查并剔除不合格的锚具和夹片。
(3)若锚环与夹片接触面较粗糙,涂抹黄油。
7 结束语通过对预应力施工过程中出现断丝、滑丝、回缩等故障原因的分析,及时地采取了相应的处理措施,为优质、高效地完成江溪塔大桥的施工提供保障。
参考文献:[1] 邵容光.结构设计原理[M ].人民交通出版社.[2] 范立础.桥梁工程[M ].人民交通出版社. 该桥梁的拱脚是该桥梁的传力关键部位之一。
其拱肋、系梁、横梁和辅助横梁均为钢箱梁结构,采用Q370qD 型钢材。
钢箱内布有横隔板、纵向加劲肋,在系梁的横隔板上也布有加劲肋。
各个板件之间通过焊接连接起来。
拱脚系梁部分长10.98m 、拱肋部分长7.1m 。
系梁腹板每0.7m 、1.0m 设一加劲肋,顶底板上每0.35m 设一加劲肋,横隔板间隔1.039～1.380m 不等。
拱肋腹板每0.436m 设一加劲肋,顶底板上每0.35m 设一加劲肋,横隔板间隔1.310～1.878m 不等。
拱脚局部详细尺寸如图2所示。
图2 拱脚局部尺寸图2计算方法以及有限元模型2.1 计算方法对于一座大型桥梁的局部受力分析要获得较为精确的数值结果,应采用两步分析法。
因为结构规模较大时,全桥模型采用板壳、块体单元进行分析非常困难,甚至无法实现。
全桥模型采用杆系单元建立拱肋、系梁和横梁,板壳元建立混凝土板。
但全桥模型的分析结果无法反映出局部受力状况,因此采用板壳单元建立局部结构的有限元模型进行分析。
局部模型受力以及约束状态受到全桥模型结果的影响,在进行局部分析时,必须先得到全桥整体分析所得的杆件内力,再根据圣维南原理将各杆件内力静力等效地加在局部模型的截断处,在局部模型上再加上相应的位移约束条件,计算可反映局部受力的应力分布情况。
2.2 有限元模型由圣维南原理可知,拱脚的局部受力特性只与邻近区域的受力状态有关,而远离拱脚区域的受力状态对拱脚处的应力分布影响很小,可忽略。
因此,局部模型分析取此桥拱肋、系梁和端横梁交接的接头处作为局部分析的部位。
拱肋取到9.77m 处(从系梁底板到拱肋截面中心)、系梁取到15.01m 处、横梁取到3.456m 处、辅助横梁取到3.6m 处。
取此范围内的局部结构,可以较好的反映拱脚局部区域的受力特性。
因为拱脚为全钢结构,所以局部空间有限元模型全部采用四节点板壳单元模拟实桥拱脚的各个板件,包括:顶板、底板、腹板、横隔板和加劲肋。
板壳单元具有4个节点,每个节点具有6个自由度、3个线位移与3个角位移。
简化过后的局部模型包括67700个节点,67900个单元。
有限元模型如图3所示。
2.3 荷载以及边界条件局部模型边界条件均从整体模型中对应的位置提取,包括拱肋、系梁、横梁和辅助横梁的6个内力及支座反力。
在局部模型中,约束端横梁伸出端所有位移和转角,在其他的部件上则施加荷载。
表1为辅助横梁、系梁和拱肋端部在局部模型整体坐标系下的内力。
从整体模型中提取出的对应构件对应位置的内力互相叠加后,并将内力由整体模型中的单元局部坐标系,转换为局部模型的整体坐标系下,即得到局部模型中每个构件应施加的内力。
按静力等效原则施加于各构件上。
局部模型支座处施加大小27700kN 的竖向反力,按静力等效原则均匀分布在支座区域。
表2为局部模型混凝土板对横梁的竖向作用力。
其大小为整体模型中连接横梁与混凝土板链杆所受压力。
端横梁和辅助横梁上混凝土重为3.9kN/m 。
各竖向荷载按静力等效原则均匀施加于横梁顶板上。
钢构件自重为3970kN 。
图3 拱脚有限元模型表1辅助横梁、系梁和拱肋端部在局部模型整体坐标系下内力(单位:kN ,kNm )构件Fx Fy Fz Mx My Mz 拱肋-2.98×104-2.44×104-8.50×101 2.71×103 4.40×1029.20×102辅助横梁-3.18×103 1.60×103 2.00×103-5.36×103-2.01×1039.18×102系梁2.47×1044.27×102-1.14×103-1.53×103-6.21×1023.06×103注:表中符号以图3中坐标系为准。
表2混凝土板对横梁的竖向作用力(单位:kN )构件位置2.75m2.45m 2.15m 1.85m 1.55m 1.25m 0.95m 0.65m 0.35m 端横梁-9.50×103-3.85×104-2.26×104-2.16×104-2.06×104-2.16×104-2.66×104-2.91×104-1.97×105辅助横梁-2.82×104-4.19×104-2.48×104-2.16×104-2.01×104-2.16×104-2.92×104-4.12×104-2.17×105注:表中“位置”表示作用力位置到系梁内侧腹板距离。
图4(a) 系梁和拱肋外侧腹板应力云图(Sx ) 图4(b) 系梁和拱肋外侧腹板应力云图(Sy )3 拱脚局部模型空间计算对比分析3.1 模型一模型一中,系梁与端横梁直接相连,系梁和拱肋顶底板均采用40mm 钢板。
系梁和拱肋内侧与端横梁和辅助横梁相连。
图4为拱脚局部模型未连接横梁侧腹板应力云图,从图4可以看出,未连接横梁侧腹板大部分区域的应力都不大,应力变化梯度也不大,整体应力水平在-50～100M Pa 左右。
最大应力不超过270M Pa 。
图5为拱脚局部模型连接横梁侧腹板应力云图,从图5可以看出,连接横梁侧腹板中大部分区域的应力值都不大,各部分应力变化梯度变化也不明显。
板件大部分区域应力值都在集中在-50～100M Pa 之间。
但是在局部位置端横梁与系梁连接的位置,出现应力集中,最大应力超过500M Pa 。
从图6中可以看出,系梁顶板的大部分区域的应力都在-60～100M Pa 之间。
在系梁顶板与拱肋交接个别位置应力较大,横桥向最大应力(Sz )达到了330M Pa 左右,顺桥向应力(Sx )最大为355M Pa 。
3.2 模型二图5(a) 系梁和拱肋内侧腹板应力云图(Sx ) 图5(b) 系梁和拱肋内侧腹板应力云图(Sy )图6(a) 系梁顶板应力云图(Sx ) 图6(b) 系梁顶板应力云图(Sz ) 从上面的计算中可以看到,端横梁与系梁的结合位置应力集中,应力过大;系梁顶板个别位置应力较大,虽然在允许范围内,但不太理想。
因此模型二采用如下设置:(1)在端横梁与系梁的结合处设置4块弧形加劲肋,分别设置在端横梁两侧的顶板与底板上。
(2)将系梁顶板由40mm 加厚到60mm 。
图7为设置加劲肋内侧腹板应力云图。
从图中可以看出,腹板应力分布较为均匀,应力整体水平维持在-100～100M Pa 之间。
虽然在端横梁和系梁结合位置应力仍大于周围位置,但是其受力有了显著的改善,最大应力不到300M Pa 。
图8为加厚系梁顶板应力云图。
从图中可以看出,顶板的应力分布形式没有明显的变化,在个别位置仍然较其周边高出很多,但是其应力最大值由明显的降低,最大应力不超过300M Pa ,达到较为理想的应力范围。
4 结论通过以上分析、计算结果表明: (1)端横梁与系梁之间的加劲肋可以大幅度的减小系梁腹板与横梁连接处的应力,其幅度接近40%。
图7(a) 设置加劲肋内侧腹板应力云图(Sx) 图7(b) 设置加劲肋内侧腹板应力云图(Sy )图8(a) 加厚系梁顶板应力云图(Sx ) 图8(b) 加厚系梁顶板应力云图(Sz ) (2)系梁顶板加厚后减小了其应力水平,幅度为14%左右,但应力分布改变不大。
(3)拱脚应力满足设计强度要求,受力合理、均匀,传力顺畅。
参考文献:[1] 叶梅新,吴芹芹,黄琼,韩衍群.横梁与系杆“丁”字型接头空间应力分析[J ].铁道科学与工程学报,2006(3):30233.[2] 孙九春,朱艳,吴冲,顾娟.应用ANSYS 软件分析提篮拱桥锚下局部应力[J ].城市道桥与防洪,2006(1):39242.[3] 周世军,王华廉,张克华.钢管混凝土系杆拱桥端结点局部应力分析[J ].桥梁建设,1994(2):66267.[4] 裴若娟,宗金东,李朝峰.高速铁路提篮拱桥拱脚应力分析[J ].铁道工程学报,2002(1):23228.[5] 郑振飞,徐艳,陈宝春.深圳北站大桥拱墩固结点局部应力分析[J ].中国公路学报,2000(2):69272.[6] 马坤全.V 形刚构组合拱桥拱脚空间应力分析[J ].世界桥梁,2003(1):48251.Stress Analysis of Arch Footing of through Steel 2boxTie 2b ar Arch 2bridge YE Mei 2xin ,L I Y i 2ke(School of Civil and A rchitectural Engineering ,Cent ral S outh Universit y ,Changsha H unan 410075,China )Abstract :The paper Analyze the stress distribution and the pass 2ing force of the arch footing by using tow 2step analysis method in common software ANSYS.And the rationality and the reliability of the structure is appraised.K ey w ords :through steel 2box tie 2bar arch 2bridge ;arch footing ;finite element ;stress。
大跨度下承式钢箱提篮拱桥设计
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。
大跨钢结构下承式系杆拱桥设计分析
大跨钢结构下承式系杆拱桥设计分析摘要：本文介绍了一座全钢结构下承式系杆拱桥的设计分析，重点从拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要构件方面探讨了桥梁的设计要点，并介绍了桥梁钢结构加工的焊缝形式、焊接质量要求等施工关键控制要点。
关键词：下承式；系杆拱桥；钢结构；焊接质量检验1 引言拱桥结构合理、受力明确、跨越能力大、能够充分发挥材料性能，在大跨桥梁中被广泛应用，同时由于其结构新颖、造型美观，近年来在城市景观桥梁中应用也越来越广泛。
但此类桥梁构造复杂，设计及施工难度均较大。
本文结合工程实例，介绍了一座全钢结构下承式系杆拱桥的设计分析，重点从拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要受力构件方面探讨了桥梁的设计构思，并针对桥梁钢结构较多、焊接工作量大的特点，介绍了桥梁钢结构加工的焊缝形式、焊接质量要求等施工关键控制要点。
本文对同类桥梁的设计及施工具有较大的参考价值。
2 工程概况本项目为城市跨河桥梁，由主桥及两侧引桥组成，全长226m，跨径布置为40m（引桥）+106m（主桥）+（2x40）m（引桥）。
主桥为单跨钢结构下承式系杆拱桥，引桥为预应力混凝土现浇箱梁结构，桥梁全宽50m。
桥梁总体布置图3 主要技术标准根据桥梁结构特点、建设规模、使用环境条件等因素，桥梁设计采用的主要技术标准如下：道路等级：城市主干路，设计车速60km/h；结构安全等级：一级，重要性系数：1.1；桥梁设计基准期：100年；荷载标准：汽车荷载：城市—A级，人群荷载：3.5kN/m2；抗震设防烈度：抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度值为0.15g。
4 主桥结构设计本项目主桥为单跨钢结构下承式系杆拱桥，跨径106m，横断面全宽50m。
主桥由拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要受力构件组成。
拱肋：主桥横桥向共设置三道拱肋，横向间距19.9m，立面呈非对称形偏态拱，最高点处拱高19m，矢跨比为1/5.6。
拱肋截面呈倒梯形，横截面高度总体呈跨中高两侧低，靠拱脚处截面高1.8m，截面高度向跨中方向逐渐增大，待增大至4.5m后逐渐减小至拱脚处的1.5m。
【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析
【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析某中承式钢管混凝土拱桥拱肋的理论计算跨径为152m，拱肋直径1.5m，厚度为2cm，内部浇筑C50混凝土，计算矢高为47m，矢跨比为1/3，拱肋拱轴线采用倒悬链线，拱轴系数为1.55。
拱肋采用圆形截面，主梁采用扁平流线形钢箱截面，拱肋设18对吊杆。
下部结构为钢筋混凝土拱座及承台接钻孔灌注桩基础。
桥面铺装采用6cm 厚环氧沥青。
钢箱梁主体结构均采用Q345-C钢，钢箱拱肋结构采用Q345D钢，其技术指标应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的相关要求，盖梁及墩柱采用C40混凝土，拱座及承台采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。
桥梁设计荷载为公路-I级，人群荷载5.0KN/m2；环境类别为II类；设计安全等级为一级。
Midas/Civil有限元模型使用Midas/Civil建立全桥模型，本桥3D模型按照桥梁设计选择相应的材料和截面特性。
模型划分共计368个节点，378个单元，其中梁单元360个，桁架单元18个，考虑到的各作用效应有：（1）恒载：自重以及设计荷载；（2）均匀温度：结构因均匀温升、温降，梯度温升、温降产生的作用效应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定计算。
（3）支座沉降：支座不均匀沉降按1cm考虑。
（4）车辆荷载：按最不利车辆荷载考虑，车辆为公路—I级五车道，人群荷载为5.0KN/m。
本桥考虑2.5%的桥梁纵坡。
模型节点单元见图3。
其中，拱肋单元编号为155~322，共计167个单元。
图1 钢管混凝土拱桥有限元模型永久作用分项系数按照作用对结构承载能力不利的情况选取，可变作用分项系数按照规范的要求进行取值。
各荷载组合系数见表3。
表3 荷载组合系数名称荷载工况组合系数结构恒载自重+二期1.1车辆荷载公路—Ⅰ级1.4支座沉降1cm 1.0温度荷载±20℃ 0.7计算结构自重+二期+车辆荷载+升、降温效应（±20℃）+支座沉降（1cm）作用下的拱肋内力。
钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部分析
钢管采用 Q345qC 钢材，管内填充 C50 微膨胀混凝土，纵梁、端横梁均采用 C55 混凝土，预应力采用Φs15.2 钢绞线； 1.2 有限元模型
本次计算采用 Midas FEA3.6，根据“圣维南原理”[4]，为了避免局部模型端部 的应力集中，拱肋及纵梁均取 15m 长，但是实际分析结果仅仅查看拱脚 10m 范围 内的应力分布情况（即图 1 中蓝色部分），有限元模型采用四面体网格单元，有限 元模型总共 69884 个单元，20907 个节点。预应力钢束采用植入式钢筋线单元模拟， 预应力按照设计图纸进行布置，如图 2 所示，并按照实际张拉应力进行张拉；
关键词：钢管混凝土系杆拱桥；拱脚；应力分布；应力配筋法
0 引言
拱脚是钢管混凝土系杆拱桥的关键受力部位，桥梁的拱肋、纵梁、端横梁、 支撑均交汇于此[1]，因此，拱脚部分应力分布较为复杂，而通常在进行系杆拱桥整 体计算时，均采用杆系模型，而传统的杆系模型仅能出计算各个杆件的内力，并 不能精确计算出拱脚的应力分布情况[2]；所以在进行拱脚设计时，应清楚的了解拱 脚的应力分布情况及变化规律。
及系杆变截面圆弧段，且最大拉应力出现在系杆变截面圆弧段所在斜截面位置处，
较大压应力主要出现拱座下侧边缘角点以及下钢管与混凝土接触的界面区域。表 1
四种最不利工况有限元分析结果
10-艾溪湖大桥受力性能分析
496
496 2 050
496
562
图 ３ 机动车道钢箱梁横截面图 （ 单位 ： ｃ ｍ）
１ １ ０ ５ 个节点 ， ５ ２ 个索单元 ， １ ２ ５ ０ 个梁单元 ， ３ ０ ２ 个边 界条件 ， ３ ２ 个施工阶段 。
注： 表示不约束的方向 。
图 ５ 支座布置图
（ ）人行桥与吊杆之间定义为刚性连接 。 ４ ２． ３ 作用效应组合 （ ）恒载 （ 。 一期恒载 ＋ 二期恒载 ＋ 拉杆预应力 ） １ （ ）恒载 ＋ 风载 。 ２ （ ）恒载 ＋ 公路 － Ⅰ 级 ＋ 基础沉降 。 ３
600
紫阳大道 主拱拱肋25Fra bibliotek70026
A×H K1+394.712
3 900 A×H K1+256.712
A×H K1+364.712
160 型伸缩缝
A×H K1+394.712
吊杆
27
28
栏杆
栏杆
160 型伸缩缝
引桥混凝土箱梁
主桥钢箱梁
主桥钢箱梁
常水位
150 钻孔灌注桩
主桥钢箱梁
引桥混凝土箱梁
120 钻孔灌注桩 3 000
１ ４ ６
中 外 公 路
第３ ２卷 第３期 ２ ０ １ ２年６月
（ ） １ ６ ７ １－２ ５ ７ ９ ２ ０ １ ２ ０ ３－０ １ ４ ６－０ ５ 文章编号 ：
艾溪湖大桥受力性能分析
欧阳锦 ，曾天宝 ，曾小刚
（ ） 南昌市城市规划设计研究总院 ，江西 南昌 ３ ３ ０ ０ ３ ８ 摘要 ：艾溪湖大桥主桥为三跨连续外倾式四索面下承式钢箱系杆拱 桥 ， 拱肋采用外倾式 结构形式新 颖 ， 该桥的结构受力表现出复杂的空间力学特 钢箱主拱和空间曲线的钢箱副拱 ， ／ 点， 为详细了解该桥受力特 点 ， 采用 Ｍ ｉ ｄ ａ ｓ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ空 间 梁 格 法 建 立 了 该 桥 的 空 间 有 限 元 模 型 ， 并对其进行了整体受力性能 、 动 力 特 性、 特 征 值 分 析， 运用 Ａ ｎ ｓ ｓ进 行 局 部 受 力 分 析 。 结 果 ｙ 该桥的整体受力性能良好 ， 且各结构的局部设计也非常到位 。 表明 ： 关键词 ：异形拱桥 ；动力特性 ；内力 ；应力 ；分析
下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析
南昌大 学学报（ 工科版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）
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下承式叠合梁钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析
效 降低 应 力 峰 值 。 关 键 词 叠 合 梁 钢 管 混 凝 土 局 部 应 力 有 限 元
钢混组 合结构 的 拱桥 由于充分 发挥 两种 材料
的特性 ， 具有 承载 力高 、 度 大 、 约钢材 、 价低 刚 节 造 等优 点 ， 具有 良好 的经 济效 益 ， 在桥 梁建 设 中得到
下 承式 叠 合 梁 钢 管 混 凝 土 拱 桥拱 脚 局 部 应 力 分析
董 晓 兵 石 磊
（ 连 理 工 大 学 土 木水 利学 院 大 连 ｌ ６ ２ ） 大 １０ ３
摘 要 采 用 三 维 实 体 、 壳 和 梁 单 元 ， 析 了 某 下 承 式 叠 合 梁单 索 面 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 拱 脚 板 分
ｆ ｃ ｉ ｎ ｔ ａ ｓ ｒ ｂ ｓｔ ａ ｎｉｕ ｅ ｏ ｏ ｄ ｗ ａ ｅ ｉ ｓ ａ ｌｓ ｅ ． Ｔ ｈｅｄｅ ｉ ｔｏ ｆｓ ｃ ｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｕｎ ｔｏ ｈ ｔｄｅ ｃ ｉ ｅ ｈｅｍ ｇ ｔ ｄ ｆｃ ｌ ｖ Ｓｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ｆｎｉｉ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ—
下承式简支拱钢管拱肋受力及施工技术研究
下承式简支拱钢管拱肋受力及施工技术研究许童云(中铁上海工程局集团第四工程有限公司 天津 300000)摘要：以新建潍坊至烟台铁路工程 ZQSG-6 标段大理路中桥1~64 m简支拱桥为依托，该文阐述了钢管拱肋加工、安装和施工等重难点，以及如何采用拱脚现场散拼法，解决了由于拱脚内钢筋布排密集，系杆与端横梁预应力孔道穿越其中，混凝土浇筑困难的难题。
对拱部线性检测和应力监测发现，拱部线形变化满足施工要求，在规定年限对线形变化进行预测，线形变化满足施工寿命要求，并且应力和吊杆张力都满足运营阶段的要求，拱部结构在安全范围内。
为以后类似工程项目提供技术支持。
关键词：施工流程 拱肋施工 线性监测 应力监测中图分类号：U445.4文献标识码：文章编号：1672-3791(2023)19-0159-04Research on the Stress and Construction Technology of the Through Simply-Supported Steel Pipe Arch RibXU Tongyun(The Fourth Civil Engineering Co., Ltd., CREC Shanghai Group, Tianjin, 300000 China) Abstract:Relying on the 1-64m simply-supported arch bridge of the medium bridge over the Dali Road in the ZQSG-6 section of the newly-built Weifang to Yantai railway project, this paper expounds the major difficulties such as the processing, installation and construction of steel pipe arch ribs, and uses the on-site scattering method to solve the problem of difficult concrete pouring due to the dense arrangement of steel bars in the arch foot and the prestressed holes of the tie rod and the end beam passing through it. Through the linear detection and stress moni‐toring of the arch, it is found that the linear change of the arch meets construction requirements, and through pre‐dicting the linear change at the specified age, it is found the linear change meets the requirements of the construc‐tion life, the stress and boom tension meet the requirements of the operation stage, and that the arch structure is within the safe range, which provides technical support for future similar engineering projects.Key Words: Construction process; Arch rib construction; Linear monitoring; Stress monitoring1 工程概况潍坊至烟台铁路工程 ZQSG-6 标段大理路中桥，梁全长66.5 m，计算跨长为64 m，矢跨比f / l=1/5，拱肋平面内矢高12.8 m，拱肋采用二次抛物线，拱肋立面投影方程为：y=4´12.8(64-x)x/642（m）。
简支下承式拱桥力学特点
简支下承式拱桥力学特点研究了这么久简支下承式拱桥的力学特点，总算发现了一些门道。
首先呢，简支下承式拱桥有个很明显的特点就是它的受力传递。
比如说，我们把桥想象成一个扁担，桥上的重量就像货物，担子两头顶着的地方呢，就有点类似拱脚的感觉。
桥上的重量先传到桥面板上，这些重量通过桥面板再传到拱肋，拱肋就像拱桥的骨架。
它可不像我们平的桥那样直接把力往下传，拱的形状会神奇地把力量向两边分散到拱脚，再通过拱脚传给桥墩。
就像是你用手捏一个软的弓形的东西，你捏中间，力会往两边走，这和简支下承式拱桥拱肋传力的原理有点像。
简支的特点也很有意思。
我之前觉得简支就是简单地在两边支撑，后来发现不仅仅是这样。
简支意味着桥在横向和纵向的受力上相对独立，就像是板凳的四条腿，每条腿支撑着自己那块儿的重量，不是搅和在一块的。
在遇到震动或者局部受力的时候，这种简支的结构能让桥的反应比较简单，不会牵一发而动全身。
像有时候一辆很重的卡车只在桥的一侧行驶，在简支下承式拱桥中，也不会因为一侧受力太重而马上导致整个桥出现很危险的情况，因为它这种简支的状态能较好地平衡不同位置的受力。
下承式也有独特之处。
我们可以想象一下房子的屋梁和支柱的关系。
下承式拱桥的拱肋是在桥面以下的，桥面就像屋顶一样搭在拱肋上方。
这样的好处就是，拱肋不会影响到桥面以上的空间布局。
就好比我们要在桥上走电线或者布置其他东西时，下承式就不用担心拱肋会挡住线路。
而且从力学上讲，因为拱肋在下方，能够给桥面一个向上的支撑力。
这一点我刚开始的时候可迷糊了，想不明白为啥在下面就能支撑上面呢。
后来发现就和我们盖房子打地基一个道理，地基在下面才能稳稳地撑起房子，拱肋在下也是更加稳定地撑起了桥面的重量。
不过呢，简支下承式拱桥也有一些让我疑惑的地方。
比如说在非常大的风力或者地震力作用下，它这种力的分散机制会不会有失效的可能呢。
我还得再深入研究研究。
另外，这种桥在承载能力上似乎和拱肋的弧度也有关系。
我感觉拱肋的弧度越大，它分散重量的能力就越强，就好像我们弯一根树枝，弯得越厉害，它储存的弹性势能就越大，能承受的力也就越大。
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
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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