大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计_陈冠桦

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第６期（总第１８４期）７大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计陈冠桦，邓晓红，万麟（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳５５００８１）摘要：香火岩特大桥主桥为上承式钢管混凝土拱桥，主拱计算跨径为３００ｍ。主拱采用悬链线形，拱肋采用六肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构，拱脚截面径向高９．０ｍ，拱顶截面径向高５．０ｍ，拱肋腹杆采用钢箱或开口的工字钢断面。拱上立柱为排架式空心矩形薄壁截面钢箱结构，桥面系采用预应力混凝土Ｔ梁。主拱采用无支架斜拉扣挂缆索吊装系统施工，节段接头在安装时弦管通过内法兰盘用高强螺栓栓接。

2、采用通用有限元程序ＭＩＤＡＳＣｉｖｉｌ进行全桥结构施工、运营阶段静力分析，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）０６－０００７－０５１工程概况０．５ｍ（防撞护栏）＝３３．５ｍ。香火岩特大桥位于贵州省开阳县香火岩景区（６）抗震标准：抗震基本烈度６度，动峰值加速内，是兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容项目的重度值０．０５ｇ。点控制工程，桥跨布置为３×３０ｍ（Ｔ梁）＋３００ｍ（７）抗风标准：设计风

3、速２５．２ｍ／ｓ。［１－２］（上承式钢管混凝土拱桥）＋１４×３０ｍ（Ｔ梁），桥（８）设计洪水频率：３００年一遇。梁全长８３９ｍ，立面布置示意如图１所示。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［３－４］四肢格构型和哑铃型截面，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３座主拱圈采用六肢格构型的大跨度钢管混凝土拱图１香火岩特大桥立面布置示意桥，也是继广州丫髻沙大桥之后的第２座双向６车该桥桥位处大桥与沟谷约呈７０°交角，河谷深切呈Ｖ形，两岸崖高约１３３ｍ，呈直立状，两岸基岩道的大跨度钢管混凝土拱桥。出露良好。

4、场区属长江流域乌江水系，场区地表无３．１总体设计［５－６］河流经过，仅分布季节性冲沟。桥区为亚热带湿润主桥结构采用上承式钢管混凝土拱，主桥计季风气候，四季气候温和、雨量丰富，年平均气温为算跨径为３００ｍ，采用悬链线作为拱轴线，拱轴系数１５．３℃，年平均降雨量为１１９７～１２４８ｍｍ。ｍ取１．５４３，计算矢高ｆ为５４．５４５ｍ，矢跨比为１／５．５。拱圈分左右２幅拱肋，单幅拱肋为六肢钢管２主要技术标准混凝土截面，横桥向拱肋相互平行，２幅拱肋间的中（１）道路等级：高速公路。心距为１７ｍ（见图２）。（２）设计车道：双向６车道。３．２拱肋［７］（３

5、）设计荷载：公路－Ⅰ级荷载。拱肋采用变截面设计，拱脚断面高９．０ｍ，拱（４）设计速度：高速公路，１００ｋｍ／ｈ。顶断面高５．０ｍ，单幅拱肋横向宽１０．０ｍ。单幅拱（５）桥面宽度：０．５ｍ（防撞护栏）＋１５．５ｍ（车肋由６根１２００ｍｍ钢管组成，拱脚段上下弦钢管行道）＋１．５ｍ（中央分隔带）＋１５．５ｍ（车行道）＋壁厚均为３５ｍｍ，从第２节段开始，上弦钢管壁厚收稿日期：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，２００３年毕业于湖南科技大学道路与桥梁工程

6、专业，获学士学位，２００６年毕业于中南大学桥梁与隧道工程专业，获硕士学位（Ｅ－ｍａｉｌ：ａ５１３０８＠ｙｅａｈ．ｎｅｔ）。８世界桥梁２０１６，４４（６）图３管内剪力钉、加劲肋布置图２拱肋截面及拱肋节点构造由拱脚的２６ｍｍ渐变至拱顶的３５ｍｍ，下弦钢管壁厚由拱脚的３５ｍｍ渐变至拱顶的２６ｍｍ，拱肋上、下弦均由３根钢管与其间的平联、腹杆、斜撑组成。在横桥向钢管与钢管之间通过横联连接，上、下弦钢管横联采用６００×１６ｍｍ钢管，斜撑采用４００×１６ｍｍ钢管（见图２）。主管、拱脚处２斜腹杆及销轴钢管内均灌注Ｃ５５自密实微膨胀混凝土。为使钢管和混

7、凝土更好地共同受力，设计上采取以下３项措施：①在拱肋各个节点处布置剪力钉以加强钢管和混凝土的连接；②在拱顶上、下弦主管范围２５ｍ内布置了剪力钉以防止拱顶混凝土脱图４拱脚构造空；③在拱肋各个节点处设置了加劲圈，对钢管壁进调整标高和线形，在吊装第７节段以前，拱脚为临时行局部补强。管内剪力钉、加劲肋布置如图３所示。铰连接，临时铰采用转轴铰。吊装第７节段后，浇筑３．３拱脚拱座预留槽混凝土，封固拱脚临时铰。主拱与拱座的连接是拱桥的关键部位，拱脚段３．４腹杆上下弦钢管插入拱座预埋，预埋管与主拱节段采用拱圈腹杆分为竖腹杆和斜腹杆，两者均采用箱焊接对接接

8、头。主管预埋深度为３．５ｍ，预埋钢管形和工字形断面，从拱脚至第８节段，腹杆采用箱形底部设有承压板，下设４层钢筋网片，在预埋段钢管断面，其余节段腹杆采用工字形断面。拱脚Ｆ１、Ｆ２周边有螺旋钢筋加