复杂因素影响下钢管混凝土拱桥的稳定分析

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1、第一章绪论4第二种方式结构受力明确，为外部静定、内部超静定结构，下部结构类似梁桥，受力有利，但节点处理和拉杆张拉调整困难，支座构造复杂，施工须采用少数支架或整片浮运。如江苏无锡新安北桥、浙江义乌篁园桥等。，，T仃—『、＼＼／rTT]、卜／r1l{【、＼／If

2、＼纠Jj_L__—Lb≤L—LL-．1Ll—b3，。∑bb)劁l一1p承式系秆拱型式下承式拱桥常采用单跨形式。多跨时，边孔一般用梁式结构，多跨拱式结构在造型上和系杆处理难度均较大。广州解放大桥主桥为多跨下承式钢管混凝土拱，采用不等跨布置(55m+83．6m+55m1，拱与桥墩刚结，系杆三跨连续。钢管混凝土下承式拱，常采用柔性系杆

3、和柔性吊杆，主要靠风撑将拱肋联成整体，因此横撑间距较密，刚度也较大，甚至用K撑，如南海佛陈大桥。如果要取消风撑，须加大拱肋刚度。宁波篁园桥和广州解放大桥均为无风撑下承式拱，前者为刚拱刚梁组合结构，后者则采用较大刚度的拱肋。中承式拱的构造介于上承式和下承式之间，其建筑造型极佳，在城市桥梁中往往受到青睐，但过去用钢筋混凝土建造，则显得过于粗笨。近几年来，钢管混凝土中承式拱桥在城市桥梁中有较多应用。中承式拱桥常用在主跨，跨径大，边跨配上承式，一般不带系杆，其不平衡水平推力通过边孔小跨采用小的矢跨比和较大的恒载集度比(钢管混凝土板拱、肋拱、刚架拱)等来解决(见图1-2a)。这样处理也较经济，

4、且总体造型上主孔中承式位于广阔的江中，视野开阔，不会造成与沿江建筑物相拥挤的感觉，又由于边孔衬托，显得雄伟壮观，车行其间，又有出入门户的感觉，往往成为城市标志性建筑。有时受建筑高度限制或由于其它原因，边跨也用中承式f见图1-2b)，如浙江新安江大桥和福建仙游兰溪大桥，由于主边跨比例得当，其立面效果很好，但横桥向较难处理，容易产生杂乱的感觉。一4睑一1lP—Y肾a)第一“章绪论幽1-2中承式拱中承式拱桥为减小水平推力对墩台的不利影响，可以设计成系杆带悬臂半孔的自锚式(又称飞鸟式或飞燕式)来平衡水平推力，又可分为带悬臂剐架系杆拱(见图1·3)和连续拱梁组合体系(见图1-3b)。钢管混凝土

5、拱桥中应用的均是带悬臂刚架系杆拱，广东南海三山西大桥、湖北三峡莲沱大桥等就采用了这一结构。中承式拱桥由于有一部分主结构在桥面系之上，所以其主拱圈断面型式基本上同下承式，常为肋式或桁式。跨径在120m以下可用哑铃形，再大则可用桁式，也可用箱肋。q≈q锋b)图卜3无推力中承式拱中承式拱桥桥面系常用悬吊漂浮体系，即用吊杆吊住或立柱支撑横梁，横梁上架T梁或板梁成为桥面。这种桥面系结构在地震作用下桥面可沿顺桥向自由飘浮，可由桥面系动能耗散部分地震能量，从而减小拱的地震内力。但其构造的整体性较差，车辆通过时往往会产生明显的振动。设计中应尽可能加长上承形式的桥面系，以抑制悬吊部分的柔度。也可以采用

6、交叉斜吊杆或提篮拱形式，通过吊杆的纵向或横向斜度来提高桥面系纵横向的刚度。对桥面不是很宽时，还可利用吊装主拱圈的设备，将桥面系的纵横梁混在一起，分片吊装，桥瑶板现浇，联成整体，以提高桥面系的熬体性，福州外沙洲大桥就采用了这一措施。中承式拱的横向稳定性问题，可通过设置横撑来解决。一般来说，在桥面以下部分，可采用刚度大的K式横撑，以缩短拱肋横向稳定计算长度，又不会影响美观，而桥面以上宜设置简洁的横撑，哑铃形断面的横撑可采用与哑铃形单管相同的断面，桁肋式断面，则可根据桥宽采用单片或空间桁架，杆件直径可稍小，构造一定要简洁，避免产生凌乱感和压抑感。横撑内灌注混凝土其刚度提高较多，但由于混凝土

7、自重较大导致横撑变形大对横向稳定不利。一般而言，宽桥不宜灌注混凝土，而窄桥，空钢管横撑刚度一般已够，所以大部分横撑都为空钢管。对B／L较小的中承式拱桥也可以做成内倾的提篮拱式，它使桥梁的横向稳定性有较大提高，但构造较为复杂，四川成渝新第一章绪论6龙坳立交桥和福州外沙洲大桥均为提篮拱形式。若要取消风撑，要加强拱肋的横向刚度和吊杆与桥面系的联系，还要加强桥面以下两肋之间的联系，以减少悬臂长度。黑龙江依兰牡丹江桥为净跨lOOm的中承式无风撑钢管混凝土拱桥，采用三肢钢管的桁肋式断面。中承式拱桥在横向布置方面，还有两个特点：一是拱肋数，桥面较宽时，采用三肋还是二肋，要多加比较，～般宜以二肋为好

8、，横梁通过施加预应力或采用钢横梁来解决。二是拱肋在桥面的位置，一种是拱肋放在人行道内，拱肋与桥面交界处人行道外挑，这种结构横梁为伸臂梁，桥墩台窄，较经济，大部分中承式采用这一结构，但拱肋在桥面上下存在F1照温差，引起不均匀内力；另一种做法是桥面系全部置于拱肋之内。横粱为简支，跨径较大，相应的桥墩宽度较大，但日照温差一致，浙江新安江大桥采用此结构形式，因其处于风景区，红色的主拱圈倒影在清澈的新安江上，其建筑艺术效果极佳。1．4．2钢管混凝土拱桥主拱圈的结构型