预应力混凝土系杆拱桥的设计与施工（2） .pdf

s hangha【 hi ghw ays 预 应 力 混 凝 土 系 杆 拱 桥 的 设 计 与 施 工 金 成棣 ( 同济 大 学) ( 接 上 期 ) 2 系杆拱 桥设 计要 点 系 杆拱 桥 ， 主要 指 钢 管 混 凝 土拱 肋 、 预 应 力 混 凝 土 系梁 及 横 梁 、 柔性 吊杆 、 桥 面 板 等组 成 的拱 梁组 合 桥 梁 。设 计 要 点 着 重 研 究 系杆 拱 范 围 内桥 型方 案选 择 ， 或称 方 案设 计 ， 总 体 布 置及 各 构件 设 计 ， 即确 定相 关 尺寸 的经 验 ， 细部 构 造 ， 以及 有 关 设 计 计 算 的 原则 与要点 ， 并结合 公路钢筋混凝 土及预应力混凝 土桥 涵设计 规 范 ( j t gd 6 2 2 0 0 4 ) 相关 条文 的实施及 经 验 。 2 1 方 案设 计 系杆拱 桥 就 车 道位 置 可分 为 ： 上 承 式 、 中承 式 、 半 中承式 以及 下承式 。 2 1 1 上 承式 系杆 拱 系 杆 位 于 拱 肋 的上 部 ， 系 梁 、 横 梁及 桥 面 板 三 者 组 合在 一起 ， 不 占桥 面 空 间 ， 可采 取 多肋 式 ， 系梁 与 拱 之 间 的立 面布 置 分 二 部 分 ， 一 为实 腹 段 ， 拱 肋 与 系 梁 整 体组 合 ； 二 为 空 腹段 ， 拱 肋 与 系 梁藉 立 柱 连 接 形 成 组 合 体 。上 承 式 系杆 拱 的 基 本 结 构 图式 可 以 是单 悬 臂 、 双悬 臂 梁 及连 续 梁 ， 见 图 9 、 1 0已建 成 的上 承 式 系 杆拱 桥 ， 无 论连 续梁 或悬 臂梁 ， 主跨 均 达 8 0 m。 图 9 江苏省吴江市云梨桥 ( 连续梁 ) 收 稿 日期 ： 2 0 0 6 -0 2 - 0 9 ( 2 ) 图 1 0江 苏 武 进 县 奔 牛 桥 ( 悬 臂 梁 ) 上 承 式 系杆 拱 的水 平 推 力 由设 置 在 系 梁 及 桥 面 板 内的纵 向预 应力 索 承担 ， 拱 肋 及 立 柱均 为 钢 筋 混凝 土构件 ， 二者以受压为主。因此 ， 这类桥型结构当矢跨 比 毒= 左右， 无论预应力束及钢筋用量指标均 较低 ， 受力合理 ， 构造简单 。但矮立柱上下端易开裂 ， 一 般应 采取 构造 措施 ， 上 下 端铰 接 。 同 时空 实腹 交 界 处 ， 受 力 复杂 ， 必 须 加强 配 筋 。恰 如 连续 箱 梁 一 样 ， 这 类 结 构 建筑 高 度 较 大 ， 边 跨 长 度 也 较 长 ， 在 方 案 经 济 比较 时 ， 其 单 位 平 方 米 造 价 虽 较 低 ， 但 主 桥 及 引 桥 较 长 ， 总造价 偏 高 。在 平 原地 区不 易推广 。 作 者 曾 经设 计 的 连续 梁 型桥 有 云 梨 大桥 、 友联 大 桥 ， ( 主跨跨 径 8 0 m) 。及绍 兴学 府路 廊 桥等 ， 悬 臂 梁 型 桥有 汾湖大桥 、屯浦大桥 以及金牛大桥 ， ( 主跨跨径 8 0 m) 。对于沟谷地形或建筑高度不受限制场合 ， 采用 本 桥 型可 以 降低造 价 ，如 图 l l为廊 桥效 果 图 ，图 l 2 为跨 沟谷 桥的效果 图。 同济 大 学 建 筑 规 划 设 计 研 究 院市 政 分 院 对 上 述 桥 型 有 所 发 展 ， 去 除 了拱 上 立 柱 ， 代 替 以弧 形 系 梁 的 拱 上 大 空 间 ， 造 型 更 简 洁 明 朗 ， 具 有 时代 氛 围 ， 见 图 l 3 上踢 维 n 。 2 2 0 0 6 维普资讯 s一 g s 图 1 1浙江绍兴学府路廊桥 图 1 2 图 1 3 跨 沪 杭 高 速公 路 立 交桥 ( 位 于 松 江 区 ) 2 1 _ 2 中承式 系杆 拱桥 车 道 位 于 拱 的 中央 区间 ，通 过 预 应 力 混凝 土 系 梁 、 横梁 及 桥 面 板 构 成 桥 面 系 ， 系 梁 横 断 面 的 布 置与 拱肋 相对应 。从造 型艺 术上 要求 ， 桥 面系 以上 布置 _厂 ( 矢高) ， 桥面系以下布置 _厂 。拱 肋 榀数 根据 桥 面宽 度 、 道 路 横 断 面 布 置 ， 其 中特 别 重 要 的是 隔离 带 位 置 与宽 度 来确 定 ， 布 置 一榀 拱肋 ， 则 系梁 必 须是 箱 梁 ， 以 满足桥面系承担活载时抗扭的要 求 ； 二榀 ， 即横梁简 支 ； 三 榀 及 四榀 ， 即横 梁 为 二 跨 或 三 跨 弹性 支 承 连 续 梁 。拱肋 与 系梁之 间 ， 由 于 中承式 系梁顶 面高 出桥 面 ， 它与拱 肋 要 占用 桥 面 空 间 ， 有 时 会增 加 桥 面 宽度 。故 宜 采取 少 肋 布置 。拱肋 在桥 面 以上 的范 围设 吊杆 ， 吊 杆 一般 采 取 厂制 成 品索 ， 以便 在运 营 过 程 中 出现 病 害 时 可 以调 换 。拱 肋 在桥 面 系 以下设 立 柱 ， 除墩 上 中立 柱二端 固接外 ， 其余立柱均为二端铰接 。拱所产生水 2 上冯 l 缶 n 。 2 2 0 0 6 平推力由布置在系梁内及桥面内的纵 向索承担。中承 式拱桥在边跨采取半拱 ， 其余为全拱 。根据 国内曾出 现 的 事 故 ， 对 于 边 跨 应 特 别 注 意 ， 系 梁 与 拱 肋 交 点 至 边 支承 范 围 内为 实腹 段 ， 该 段 当边 跨 作 用荷 载 时不 起 拱 的 作 用 ， 基 本 上 属 于 一 端 固定 ， 一 端 铰 接 的 变 截 面 梁 ， 边跨将承受正弯矩作用 ， 预应力束配置应该按系 梁 的弯 矩包 络 图来 配 置 ， 不 能假 想 按 拱 肋延 伸 至 支 座 的错误图式进行配索。 中承式系杆拱桥的力学基本模型 一 般采取三跨及五跨 ，跨径划分可以采取不等跨方案， 使立面产 生一种有序错 落的音律感 ， 如图 1 4 、 1 5所示 。 图 1 4 图 15 上海 卢 浦 大桥 为三 跨 中 承 式 系 杆 拱 桥 中跨 径 最 大的 代表 。边跨 与 中跨之 比 ， 一般 l ： l 2 = 0 2 - 0 4 ： 1 ； 卢 浦 大桥 l 1 ： l 2 = 1 0 0： 5 5 0 = 0 1 8 2 ： 1 ， 由于 边 跨 过 短 ， 需 要 大 量压 重 ， 以避免 出现负反 力 而需设 拉 力支 座 。 这 类桥 型造 型较 美 ， 俗 称 飞鸟式 ， 或 称大 雁式 。 2 1 3 半 中承 式 系杆拱 桥 由于 中承式系杆拱桥边跨采取半拱方 案存在受 力不清 ， 配置纵向索布置上有困难 。作者对上海 中春 路闸桥提出了两跨半 中承式系杆拱桥方案 ， 经专家评 审 同 意采 用 ， 由上 海 城 建 设 计 研 究 院 设 计 ， 并 由远 东 国际桥 梁工 程 公 司施 工完 成 。普遍 反 映 造 型 美观 ， 其 双拱形状恰如大鹏展翅 ， 其结构受力合理 ， 配索方便 ， 承担水平推 力的纵 向预应力索从设置在桥 面系内的 系梁 内通过 ( 见 图 1 6 ) 。 对 于五跨 中承式 连续拱 取 消二 个 边 跨 半 拱 ， 形 成 三 跨 半 中承 式 连 续 拱 ， 桥 面 上 造 型 不 变 ， 与五跨 雷 同 ， 其受 力更 加合 理 ， 如 图 1 7所 示 。 维普资讯 图 1 6 图 1 7 2 1 4 下 承式 系杆拱 桥 车 道在 拱脚 位 置 上 ， 这类 桥 梁 分 为连 续 梁 式及 简 支梁式 。如 图 1 8 、 1 9所示 。 下承式 连续梁 系杆拱桥 由于边 跨与一般连续梁 没有 二 样 ， 主要 由 于拱 加 强 了 主跨 ， 因此 中跨 刚 度 增 大 ， 在恒活载作用下中简支承处 的系梁截面将 负担较 大的负弯矩 ， 需将支点处系梁加高 ， 使系梁形成变截 面梁 ， 这样更促使支承负弯矩增大 ， 使配置纵向预应 力索比上述几种系杆拱桥较为复杂。但边跨长度可 比 一 般 连 续 梁短 一 些 。上 海轻 轨 明珠 线 跨 漕 溪北 路 桥 ， 主跨 1 2 8 m， 边跨 5 0 m( 1 主 ： l 边 ： 1 ： 0 3 9 ) 。 造 型 轻巧 美观 ， 且由于连续体系刚度大能适应于重荷载通过。 图 1 8 ( 下承式连续梁系杆拱 ) 图 1 9 ( 下 承 式 苘 支 梁 系杆 拱 ) 简支梁系杆拱桥的结构体 系没有边跨 ，长度短 ， 降低 了造 价 ， 但 其 边 界 无 约束 ， 仅 靠 强 大 横 梁 仍 不 足 于抗衡中跨的简支振动。上海最近建造的众多系杆拱 桥 ， 大多数是简支系杆拱桥 ， 采用这种桥型可节省大 量 投 资 ， 在 运 营 过 程 中能 满 足 安 全 行 驶 ， 唯 行 人 过 桥 时感到较 大的振动 ， 从安全 的角度讲 ， 这种振动状 况 对使用没有影响。设计为了适当改善振动状况 ， 可加 大拱肋尺寸。 对于跨径 1 0 0 m以下的系杆拱桥 ， 简支体 系仍 是优 先选 取 的 图式 。对 于 大于 跨 径 1 0 0 m 的桥梁 选取 连续 梁式 为宜 。对于 多跨 简支 系杆 拱 系梁端 张拉 困难 ， 可 考 虑采 用 多 跨 连续 简 支 系杆 拱 桥 ， 除 系梁 在 此 局 部 加 高 外 ， 同时 设 计 成 双 支 座 ， 以对 系 梁 端 弯 矩 消 峰 。如 图 2 0所 示 。在此 ， 双跨 系杆 拱 的抗 弯刚度 显 然 比单 跨 简支 状 态 大得 多 ， 对 减 少行 车 过 桥 时 的振 动 是有 利 的 。 表 1 系杆拱桥型 方案 比较表 图 2 0 ( 多跨连续简支系杆拱桥 ) 车道位置 桥型 造价 艺术造型 振动感 适用场合 施工方法 满堂支架 连续粱型 经济 较美 较好 桥下净空要求较高 或转体 上承式 满堂支架 单悬臂梁型 经济 较美 差 桥下净空要求不高 或转体 三跨以上连续梁型 一般 最美 最稳 通航或立交场合 转体或无支架 中承式 二跨连续 一 般 最美 最稳 通航或立交场合 转体或无支架 梁型 连续梁型 一般 一般 较好 通航或立交场合 转体或无支架 下承式 简支梁型 最经济 一般 较差 通航或立交场合 无支架施工 上 么瑶 n 。 2 2 0 0 6 3 维普资讯 2 1 5 方案 比较( 见表 1 ) 2 2 总体 布置 2 2 1 分跨 如 同箱形连续梁桥一样 ， 上承式系杆拱桥分跨为 l 。 ； ： l 。 = ( 0 5 0 7 ) ： 1 ： ( 0 5 0 7 ) 。对 于变 截 面 梁 边 跨 需取低值， 以便满足边支座不出负反力， 当采取 l = 0 5 时 ， 边跨 梁需设 置 压重 。 中承式 系杆拱 桥 当布 置三跨 时 ，分跨 为 ： l 。 ； ： l 。 = ( 0 2 - - o 4 ) ： 1 ： ( 0 2 0 4 ) ， 当采取 = o 2时 ， 边支 座 上需 布 置压重 ， 否则出现负反力。 当布置五跨时 ： l 。 ； ： = ( 0 2 0 _ 3 ) ： 0 7 5 ： 1 ， 再配合不同的矢跨 比， 使墩顶的水平力基 本平衡 。 这样 ， 配置预应 力柬 比较 方便 ， 除 了考虑施工要 求， 墩顶索需部分交错布置 ， 其余可布置通长索， 在边跨 应根据弯矩包 络 图来 布置 。 一般 空 、 实腹交 界处 ， 预应力 索大部分弯到上缘附近以抗负弯矩。 半 中承式 系杆拱桥取 消了设半拱 的边跨 ，则 l i ； ： l i = 0 7 ： 1 ： 0 7 。 这样 中跨拱与边跨拱可达 到高低错落 ， 具有 音律感 。 两跨 是对称布置 ， 当不对称时可采取不 同的矢跨 比使墩顶的恒载水平力基本上平衡 ， 以方便配索。 下 承 式系 杆拱 桥 ， 当采 用 三跨 连 续 梁 为 基本 结 构 时， 其分跨为 l 。 ； ： l 3 ： 0 4 - 0 5 ： 1 ： 0 4 - 0 5 ， 当采取 = 0 4时 ， 一般边 支 座上需 设 置平 衡重 。 对 于下 承 式简 支 系 杆拱 桥 没 有分 跨 问 题 ， 多 跨 简 支 系杆 拱 桥应 予 以避 免 。 否则 宜 在墩 顶 连 续 ， 通 过加 高 支点 附 近 系梁 高度 与 拱 座加 强 ， 并 采用 双支 座 以 削 减弯矩峰值。 2 2 2 横断面布置 系杆拱桥横断面布置， 应满足道路横断面要求。对于 上承式桥梁 ，桥梁横断面可以做到道路横断 面完全一致 。 拱肋及对应系梁在横断面内布置的榀数决定桥面板的厚 度 。 一般拱肋中距可取 4 5 m左右 ， 板厚 t =- 2 0 e m左右。 人行 道悬臂板可取 3 0 m左右 ， 板端最小尺寸为 1 2 e m； l 布置横 向预应力 索 ， 板端最 小尺寸为 2 m， 板为变截 面 ， 拱肋 附 近一般f 1 ， 与行车道桥面板加腋后根部厚度基本相 同。 中承式及下承式系杆拱桥， 部分拱肋或全部拱肋在桥 面以上 ， 应尽可 能按道路 横断面设计 ， 把拱肋及系梁设置 在隔离带，从而不增加桥梁宽度，一般肋距 l 6 m左 右， 悬臂板不宜过长， 如 b悬 13 0 m时， 需将横梁外伸， 人行 道板与横梁肋组成 t梁以提高抗弯能力。 t梁端面高度需 满足预应力束锚固要求， 一般 h 6 0 e m， t梁根部与系梁底 平齐， 并在连接处两旁适当扩大， 以加强系梁， 补偿锚箱对 纵梁 的削弱及横向索避让锚箱 ， 满足索布置空间。悬臂 t 梁最大长度 b悬 臂 1 b ( 肋距) 。 单榀拱肋应配箱梁 ， 选型较美观 ， 桥面简洁 明朗 ， 如道 路横断面有较宽的中央隔离带 ，则独拱肋方案是很经济 的。 2 _ 2 3 拱 轴线 对 于 上 承 式 系 杆 拱 桥 ， 取 跨 中 、 墩 顶 上 下 缘 间 的 高度为 ： h =1 2， ( 1 2 一 中跨跨径) 。支承断面高度 h支 ( ：1 ) l 2 。例茹1 2 = 8 0 m， h 中 = 2 0 m左右， h支 = 1 0 0 m或 8 0 m， 平 均 为 h ：6 m或 5 m 一 般连续箱梁桥平均最小高度 一 8 0 3 2 ， 上 承 式系杆拱桥的梁高 比箱形连续梁高。 梁底 曲线 可采 取 抛物 线或 悬链 线 ， 后 者 m值 不宜 过大 ， 一 般 限于 m 1 7 5 6 。y = f 6 ， 式 中 考 = ， f = h支 - h + h ， 式中 x h 一 一 竖曲线 自跨中至支点的降低值。 对 于 中承式 及 下承 式 系杆 ， 最 常用 拱 轴 线 为抛 物 线 ， 其方程式表示如下： y = f 6 ， 式中考 = 竿 以拱顶为坐 标 原点 。 6 = 1时 ， 即拱脚 轴线倾 角 ， c x = t g 抛物 线 弧长 近似公 式 ： = ，1 + 詈 (手 ) 】 上式 计算 结果 一般 偏 大 。精 确 的公式 如 下 ： + 1 竽 + 兹 将 弧 长 s 随 矢 跨 比 等 变 化 的 相 关 数 值 及 弧 线 重 心离 拱脚 距离 列表 如表 2 ： 表 2 抛物线弧长 s二【 表值】 s ) ( i 及重心 x 二【 表值】 ) ( f ( 至拱脚距离 ) _ ， 0 0 5 0 0 6 6 7 0 1 0 1 2 5 0 1 5 o 1 6 6 7 o 2 ， s 1 0 0 7 1 01 2 1 0 2 6 1 0 4 1 0 5 7 1 0 6 9 1 0 9 8 x 0 24 9 02 4 8 0 2 4 6 0 2 4 4 0-2 41 02 3 9 02 3 4 ， 0 -2 5 0 3 0 3 3 3 0 4 0 5 0 6 乘数 ， s 1 1 4 8 1 2 0 4 1 2 4 5 1 3 3 4 1 4 7 9 1 6 3 5 l 0 2 0 6 0 21 9 o_21 4 0 2 0 5 o 1 9 5 0 1 8 6 l 4 上踢 堍 n 。 2 2 0 0 6 维普资讯 为 了使拱 脚 在 恒载 作 用 下 为正 弯 矩 ， 大 跨 径 系杆 拱 桥 的 拱轴 线 也有 采 用悬 链 线 ， 悬 链线 的主 要 公式 如 下 ， 2 ， p 二 (c h k 一 。 ) 式中： 亏 了 ，以拱顶为坐标原 点 ， k ： ( + ) t g ， 弧长s = ， (i - + 2 按戴劳级数展开求得近似公 式 为 ： + ( g 3 +0 2 k 2 上式计 算 稍偏 大 ，兹将悬 链 线 弧长 及重 心位 置 y 列 表 如表 3 ： 表 3 悬链线弧长 s = 表值】 。 i 及重心位置 y 表值】 y , x f 项 f 1 1 1 1 1 1 1 1 乘数 目 3 4 5 6 7 8 9 1 o m 1 1 6 7 1 2 4 6 8 4 1 1 4 8 9 1 1 0 9 9 0 6 1 0 7 0 4i 1 0 5 2 5 2 i 0 4 0 6 2 i 0 3 2 3 3 l - 0 2 6 3 2 i 3 4 7 i 2 4 8 4 3 1 i 5 0 0 6 i 0 9 9 9 2 i 0 7 1 0 7 i 0 5 3 0 3 1 0 41 0 3 1 0 3 2 i 0 2 6 6 s l i 5 4 3 1 2 5 0 o 6 l _ i 5 1 2 6 i 1 0 0 8 i 1 0 7 1 7 5 1 0 5 3 5 6 1 0 4 1 4 5 i 0 3 3 0 1 i 0 2 6 8 9 i 7 5 6 1 2 5 1 7 5 1 i 5 2 5 i i 01 7 3 1 0 7 2 4 5 1 0 5 4 i i i 0 4 8 1 9 i 0 3 3 3 7 1 0 2 71 8 1 1 6 7 0 3 7 9 9 2 7 0 3 1 3 4 4 5 0 3 5 3 5 3 5 0 3 4 7 2 7 6 0 3 4 3 1 2 9 0 3 4 0 2 6 5 0 3 3 8 2 1 5 0 3 3 6 7 0 2 i 3 4 7 0 3 7 7 6 8 4 0 3 6 0 8 3 i 0 3 5 0 6 7 3 0 3 4 4 2 4 3 0 3 3 9 9 7 7 0 3 3 7 0 2 8 0 3 3 4 9 1 5 0 3 3 3 3 5 5 ys f 1 5 4 3 0 3 7 5 4 3 8 0 3 5 8 2 1 6 0 3 4 7 8 0 7 0 3 4 i 2 0 6 0 3 3 6 8 2 0 3 3 3 7 8 3 0 3 3 1 6 0 6 0 3 2 9 9 8 i 7 5 6 0 3 7 3 1 9 6 0 3 5 5 3 9 9 0 3 4 4 9 3 9 0 3 3 81 6 5 0 3 3 3 6 5 7 0 3 3 0 5 3 2 0 3 2 8 2 9 0 3 2 6 6 3 2 注1 ： = 1 一 。 。 1 + ( 表 值 ) y s ( 一 1 ) 吉 ， 例如： m = 1 1 6 7 ， k = 0 5 7 ， = =1， 代人。 = 1 一i_ c h 1 +0 3 5 3 5 3 5 ( 1 1 6 7 一1 ) 】 =0 2 0 2 7 1 0 57 、 2 对 比抛 物线 ， x = o 2 3 4 1 0 2 0 2 7 0 6 1 注 2 ： 比较悬链 线 弧长 s与 抛物线 弧 长 s ： 悬链线 m = 1 1 6 7 ， = 1， s = i 0 9 9 0 6 1 ， 抛 物线 = ， s = i 0 9 8 1 1 0 9 9 0 6 1 旱善1 1 0 7 4 9 - 1 09 90 6 i o ( a：0 7 6 t a 误差 一 研究 何种情 况 下选 用悬 链线 ， 拱轴 形状 系数 m； ，式 中 g k 、 岛 一 拱脚 及 跨 中单 位 水 平 长度 的理论重量。 当不计 桥 面结构 ， 只考 虑拱 肋 自重 ， 则 ： ：墨 ： ： l_ g d x d x c os 当计 进 桥面结 构 影响 ， g b 一 桥 面系重 量 时 ： 一 go d s +gb d x + 鱼： ! + ! l 【 + ( + g 0c o + g b f 1 + ) c o ( g a + l 1 c o s a 举例： 分析 = ， ， l = 6 0 m及 1 0 0 m 当只计拱肋重量 ， 确定 m值 ： j ，=二a ， m= = 1 4 1 4 ； 争 ， = 12 80 ；手 1 ， m = 1 2 0 2 ， 其 值 与 售 无 关 。if 考虑 桥 面结构 重 量影 响 ： 取 ， ( 一 _l = 6 0 m = ) ， l = l oo m ( 2 g b 当 、 ： 、 1 时 ，则 m值分别为：4 一 ， 、l 、 ， 6一 j 、 0 l 七 l 。 ， j l =6 0 m ， m=1 09 5， m=1 064 4，m=1 05 6 1 =1 0 0 m ， m=1 2 07，m=1 1 4，m=1 1 0 9 1 1 6 7 实践 上 大跨 径 系杆 拱 桥 ， 常用 m= 1 1 6 7 1 7 5 6 ， 过 大 的 m值 是不 相 宜 的。 中小跨 采 用抛 物 线是 适 宜 的 。 但 在采 用 钢 管拱 肋 系杆 拱 桥无 支 架施 工 时 ， 为避 免 拱 座上缘恒载产生负弯矩 ， 也可以考虑取 m值较低 的悬 链线 作 为拱轴 线 。 从上 例 可 以看 出 ， 悬 链线 拱 轴 线 与矢 跨 比有 密 切 关系， 对于平坦的系杆拱， 例如矢跨比争 = 1 ， m = 1 1 6 7 ， 选 择抛 物线 ( m = 1 ) 拱 轴线 较 为合宜 。 2 2 4矢跨 比 系拱 拱 桥重要 参 数是 矢跨 比。对 于上 承式 系 杆拱 桥 ， 根 据跨 中梁 高与 支 点梁 高 差及 桥 梁 竖 曲线 确 定 梁 底 曲线 ， 一 般 采 用 抛 物 线 。在 实 腹 范 围 内 ( 指 截 面形 上冯 么维 n 。 2 2 0 0 6 5 维普资讯 心 ) ， 其连 线 即 为竖 曲线 ； 而在 空 腹 范 围 内拱 肋 为抛 物 线 ， 两 者 间 曲线 是不 连 续 。可 在 ， 至 空 、 实腹 交界 线互 相 邻半个 梁 高处 的形 心间用 刚臂 相连 作 为计算 图。在 拱 轴线不 再是 连续 曲线 了 ， 如 图 2 1 所 示 。其 矢跨 比取 手 1 为 宜 。 ： 一一 t ， 2 图 21 ，1 中承式 及下承式 系杆拱肋 的矢跨 比一般取 言， 矢跨比 的选择决定以下诸多因素：如承载能 力 、 材料 用量 ， 施 工 费用 及造 型美 观 等等 。 系杆 拱 桥拱 肋 断 面尺 寸 b x h值 ， 从构 造 布 置 上一 般 只与 跨度 有 关 ， 随 着矢 跨 比对 于 恒载 9相 应 拱肋 轴 力及承载力比较， 如取抛物线拱 = ， 为例： n = = c ：了f= ， 7 ， 手 = = 0 8 9 4 4 n =去 o _7 。 7 1g ， n = 1 8 = 1 1 1 8 g ， 对 柔 性 刚 梁 ， 拱 肋 轴 力 控 制设 计 ， 计 算 压 杆 自由 长 度 ， 按 公路桥 规 4 3 7 o _厂 1 l o = o 5 4 x s = o 5 4 x 1 1 4 8 1 = 0 6 1 9 9 2 1了 l o =0 5 4xs =o 5 41 0 41 ：0 5 61 6 1 ： 假设 ： l ，鲁 = 争= 4 。 o - 6 19 9 2 = 2 4 s = 6 3( = ) ， ， 40 假 设 1 ， l o 丁 l o=4 0 0 -5 6 l 6=2 2 - 4 6 t p = 0 6 8 ( 了f= ) 40 当两者采 取 相 同断面 几何特 征 ： d ：1 1 x 0 7 0 7 1 g l = o 7 7 7 8 g l o 6 3x 0 9 ( f a+ f a )= 0 5 6 7( f e d a+ f s d a s ) r o na =1 1 x 1 1 1 8 g l = 1 2 3 g l o 6 8 x 0 9 x( f a+ f s ( 1 a ) =0 6 1 2 ( a+ f a ) 。 k = 0 5 6 7 ( f d a+f a ) 一0 7 2 9 ( f e d a+f a ) 0 7 7 7 8 g l g l k= 6 1 2 ( ( d a f d a s 、 4 9 8 ( d a七 v 一 1 2 3 g l g l 跨 比的为大。但中等跨径系杆拱桥断面尺寸不是决定 于强度 ， 而是决定于拱的刚度 ， 以求得高 自振频率。因 此 ， 在 设计 有 大跨 径 桁 架拱 桥 弦杆 圆形 拱肋 如 需 要 可 考 虑套箍 加 强作用 。中等跨 径 系杆 拱 桥 的拱肋 抗压 承 载 能 力 除局 部 削弱 位 置 外 不 是 控 制 因素 ， 因 此 ， 矢 跨 比的选择 可 以不计 强度 因素 。 系杆 材 料 用 量 ， 在 桥 面系 均 相 同 ， 拱 肋 尺 寸 相 同 的条 件 下 ， 主要 研 究 拱肋 弧 长影 响 与纵 系梁 预 应 力索 配置 ， 可 进行综 合单 位造 价 比较 。 取手 1、 1 拱 肋 为 例， 假 设l = 8 0 m ， h 0 0 册， b = 2 o o c m( 无 风撑 ) 抛 物线 弧长 s t =1 。 1 4 8 8 0 ：9 1 8 4 m， sl=1 0 48 0=8 3 20 m 拱 肋尺 寸 b x h = 2 o o x 2 o o e m， t = 1 6 mm， 带 圆 r = 2 0 c m ： l -9 6 8 l _9 6 8 ( i一 三 )0 2 ： 3 7 4 2 m ， a s = f 1 6 x0 0 3 2 ) x 2十 0 4x0 0 1 6=0 1 2 2 5 m = 9 1 - 8 4 x 3 7 4 2 = 3 4 3 - 6 7 m ( 未计 拱 座扩 大 ) ， 8 3 - 2 3 - 7 4 2 =31 1 3 3 m 。 0 - - ( 9 1 8 4-5 0 ) - = ，扣 除 拱 座 5 m， 构造 系数 1 2 0 1 2 2 5 7 8 5 ( 8 3 -25 0 ) 1 2=9 0 2 3 t ，扣 除 拱 座 5 m， 构造 系数 1 2 手 1 与 言的 系 杆拱桥比 较， 当 混凝土综合单 价 1 5 0 0元 m3及钢 材综 合 单价 1 0 0 0 0元 t ， 则采 用 的 拱肋每根可节省造价 ： l=( 3 4 3 6 7 3 l 1 3 3)x l 5 0 0+( 1 0 0 1 6 9 0 2 3 )x 1 0 0 0 0 =1 4 7 8 1 0元 。 纵 系梁 尺寸 不 随矢 跨 比而改 变 ， 但 纵 向预 应 力 配 置则 有不 同 ， 根 据设计 经 验 ， 纵 向预应 力值 一般 等于恒 载水平推力的 2 倍 ， 假设 b = 2 4 m， 采用两榀拱肋， 混凝土 用量的综合指标 ： 上部结构 ： ： 0 8 3 m 3 m 2 ， 则 ： n , = 2 h g=i2 x o 8 3 x 1 2 x 2 6 x 8 0 x 7l = 5 1 7 9 2 x 7 l n，=51 7 9 24：20 71 6 8 t n。=51 7 9 28=41 4 3 3 6 t i 采用 o v m锚具 l 8 6 0 mp a低松弛钢绞线 ，永存预 应力按 0 6 x l 8 6 0 mp a 估算 ， 钢绞线 ( 包括波纹管 、 锚具 及 施工 费用 ) 综合 单价 1 0 0 0 0元 t 。 采用 ： 1 的系杆拱桥每榀需多费预应力筋的造 ， fi r ： 4 i 以上结果看出 ，当系杆拱桥设计成柔拱刚梁时， 拱肋采取相同断面 ， 高矢跨 比拱的承压储备将 比低矢 6 上哆 么l 丧 n 。 2 2 0 0 6 一 x 8 3 6 x 而1 1 = 一2 4 2 11 0 0 0 0 1 2 4 2 4 2 6 5 6 0 6 1 37 4 元 ， = 一 一 = 一兀： 1 8 1 0 00 u l +2 =1 4 7 8 1 8 1 2 4 2 4 2 6 5 = 2 3 5 7 5 3 5元 由 以 上 结 果 看 出 ， 单 就 材 料 费 用 上 分 析 ， 手 = 的 维普资讯 系杆拱桥比= 的系杆拱桥要贵。 从 施 工 费用 ， 二 者 都 是 先 拱 后 梁 ， 吊装 钢 管 拱 肋 是 关 键， 当手 ： 时， f ： 80 ： 2 0 ， 而手 = 时， f = 1 0 m 。 一 般 浮 吊船整 体 吊装一 根 重量 9 0 t 左右 的拱肋 ，只需 一 台 1 2 0 t 浮 吊 已能 吊起 ， 但 起 吊重量 超 过 1 0 0 t 时 ， 需 用 2台 浮 吊船抬 吊 ， 其 中 一 台 1 2 0 t ， 另 一 台 6 0 t 。假 设 一 台浮