中承式钢管混凝土系杆拱桥内容介绍

本书作者亲历了京杭运河特大桥的设计建设全过程，此书为该桥设计及施工技术问题的总结。包括六部分：一为京杭运河特大桥的设计；二为结构分析计算；三为施工安装方案；四为关键技术介绍；五为监测、监控与检测；六为科研与试验。全书专业性、针对性强，为今后同类桥梁建设提供良好的借鉴参考。本书可供路桥工程设计、施工专业技术人员参考，亦可供学校师生学习使用。

本书共分六章：第一章为京杭运河特大桥的设计，主要介绍本桥设计方面桥型布设和主要构造问题；第二章为结构分析，介绍本桥设计方面的主要计算内容；第三章为主拱肋安装施工方案，介绍该桥型主拱肋的主要施工方法及竖转施工的计算；第四章为关键施工技术设计，介绍该桥主要构件的设计施工方法及针对竖转施工的重要构件设计；第五章为监测、监控与检测，介绍该桥施工过程及竣工后的检测方法、部分结果的分析和对施工的指导；第六章为科研与试验，介绍本桥针对施工技术和质量控制相关的主要技术问题。

自从首座三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥建成之后，这种体系拱桥在国内应用越来越多，反映出桥梁界同行对这种桥型的认同，也带动了钢管混凝土拱桥的向前发展。主跨度从200 m推进到360 m，是一个很大进步，可以预见在不久的将来，中国江河湖泊上，会出现跨度更大的三跨自锚拱桥，但同时必须对下面几个方面进行更进一步的研究和分析。大跨度自锚钢管混凝土拱桥的施工线形控制研究；大跨度自锚钢管混凝土拱桥大位移小应变几何非线性受力及极限承载力研究(考虑初应力)；施工工艺研究，包括长大钢管顶升混凝土工艺；大跨度自锚钢管混凝土拱桥混凝土收缩徐变影响，即主拱截面应力重分布研究；吊杆、系杆锚固性能研究；钢管混凝土在自锚拱桥结构中设计理论研究。

主梁是上部结构的主要承重构件;横梁是主梁共同受力的重要构件，引车道板组成行车平面,并承受车辆荷载的局部作用，桥面系是整个桥梁直接使用部分，共系引桥梁的运行效果。2100433B

桥梁纵向布置

三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥在纵向布置时需考虑下面几个方面。

(1)立面外观效果，反映在边中跨比例和边中跨矢高比例协调上，边中跨之比一般为0.20～ 0.45，取值越大，边跨矢跨比越小或桥面距拱脚越高，边跨矢高为中跨矢高1/3左右为佳。

(2)边中跨恒载对主墩产生水平分力的平衡，这是此桥型设计中的一个特点。边中跨对主墩产生的水平分力与其矢跨比有关，矢跨比越大，产生的水平分力越小。为了保持主墩水平分力的相对平衡，边中跨将采取不同的矢跨比。主跨一般取1/5左右，相对大些，边跨取1/8左右，相对小些，通过调整拱肋截面大小及桥面系恒载，来达到主墩水平力平衡的设计目的。

(3)利用计算机手段，将边中跨跨径、矢跨比、拱肋线形参数等作为变量，将整个桥自动划分单元，利用桥梁有限元分析软件计算结构内力，以拱肋内力为调整目标，通过调整变量，使内力达到较合理的水平，这样可以大大提高设计质量，结构也更加合理，三山西大桥设计时采用了此法效果良好。

桥梁横向布置

根据桥梁交通功能要求，拱肋有2种布置形式：一为两拱肋放在桥面边线内，两拱肋外挑人行道或慢车道；二为两拱肋放在桥面边线之外，桥面位于两拱肋中间。通过两拱肋立柱或吊杆间的横梁来支承荷载，2种拱肋横向布置方式相比，前者人行视野开阔，可利用拱肋来作为分隔带，并在边跨空置位置摆放花草，以美化环境，横梁受力相应合理些，并可采用较小的截面，后者横向刚度大，有利于拱桥的侧倾稳定。

拱肋尺寸选择

根据国内钢管混凝土拱桥实桥设计资料，跨度100m以下的拱肋常采用单根钢管截面；跨度100～ 200 m的拱肋多采用2根钢管的哑铃形；跨度200 m以上，则采用4根或4根以上钢管混凝土桁架截面形式；随着跨度加大，达到400 m以上，则宜采用多根小直径钢管混凝土桁架，然后挂模浇注，形成外包混凝土的劲性骨架箱形截面，这种截面刚度强大适宜于大跨度拱桥，主跨420 m的万县长江大桥即是此种拱肋形式。跨度大于200 m时，拱肋截面多采用变截面形式，或外形相同而截面尺寸变化(如三山西大桥)，或截面宽度不变而高度变化(如丫髻沙特大桥)。

由于边跨跨度相对小些，拱肋截面常采用等截面钢筋混凝土的矩形实心截面和等截面混凝土箱形截面。若边跨在水中，为了施工方便和节约施工费用，也可采用先架设钢管混凝土的劲性骨架，然后挂模浇注外包混凝土，形成最后边拱截面。

拱上立柱和吊杆处理

立柱、吊杆水平间距一般取5 m左右，选择间距时必须考虑横梁设计，间距大小对整个桥面系重量有一定影响。间距小，桥面系重量就轻些，会降低工程造价，不利因素是对抗风不利。

吊杆一般采用镀锌高强低松弛平行钢丝束，用冷铸镦头锚分别锚于主拱肋的钢管顶和吊杆横梁的下缘，并以横梁的下缘作为标高调整端。对于主拱两边短吊杆，由于桥面水平变位较大，而吊杆长度较小，锚头会因吊杆倾斜发生较大的转角，引起吊杆锚头使用寿命降低和出现安全问题，因此，对短吊杆特别是超大跨度拱桥两边的短吊杆，必须进行特殊处理，使其有较大的容许转角变位。

体外系杆

外水平系杆是三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥实现自锚特征的重要受力构件，是整座桥的生命线，直接影响到桥梁整体安全。系杆在软硬变化处须设置减震块，以保护系杆，系杆按体外柔性索处理，安全系数必须≥ 2。另外，系杆要具有分级张拉和可换可调特性，有合适防护措施，如设置钢箱保护、内填防护材料。

桥面系

现在实桥桥面系多数采用飘浮体系，即吊杆、立柱支承横梁，横梁上放置预制桥面板或小T梁，然后现浇一层连续混凝土层，使桥面与横梁等形成一个整体。为了加强桥面系统纵向刚度，可在吊杆横梁间设置纵梁(如丫髻沙特大桥)，适当加强桥面系的刚度，从而提高桥的整体稳定安全度。

横撑

横撑的设置直接影响拱桥在施工阶段及成桥阶段的稳定安全度，采用的形式有一字撑、X撑和K字撑。若跨度不大且桥面较宽，可加大拱肋横向抗弯刚度而不须设横撑，这样桥上开阔而通透，当桥跨<200 m时，可采用一字撑或K字撑或其组合，可满足稳定要求，但当跨度>200 m时，则宜采用K字撑或X撑，以达到设计要求的最小稳定安全度。横撑的选取宜在满足桥梁整体稳定的情况下，尽量采用简单的形式，以方便施工，使成桥后横撑看起来简洁明了。

边墩支承形式

三跨连续自锚拱桥边墩支承形式，主要有2种形式，一为抗拉力支承，二为抗压力支承。对于边跨相对比较小的自锚拱桥，边墩在最不利荷载下可能会出现上拔力，采取抗拔力支承，并通过引桥上部结构反压边拱肋端部，使其整个受力过程一直处于受压状态，三山西大桥就是如此。