上承式梁拱组合体系桥受力性能研究

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1、⋯⋯G—s◎上承式梁拱组合体系桥受力性能研究石坚，贾丽君，吴万忠(同济大学桥梁系)摘要：上承式梁拱组合体系桥是上承式拱桥和连续梁组合受力的一种桥梁形式，有经济性能好、承载能力大、结构轻盈等特点。通过采用预应力筋来平衡拱脚的推力，发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点，比较适合在软土地基上修筑。经对青岛创业大道桥的分析，得出了设计参数和桥梁在静力荷载下的受力性能的关系，同时分析了上部结构与下部基础协调作用对拱桥的影响，分析了在软土地基上的适用性。关键词l梁拱组合体系桥梁；矢跨比；拱梁刚度比；上下部结构协调作用0引言20m(

2、车行道)+5m(人行道)。墩梁固结，全桥连续，拱桥是一种古老的桥型，有着跨越能力大、承载能采用刚拱刚梁设计，桥梁标准断面图见图2。力高、材料用量省、维护费用少、造型美观等特点。拱桥虹形的结构体现了结构和功能的和谐统一，在受力上以拱圈的受压为主，是厚重与轻盈的矛盾统一，因此，“拱是结构也是建筑”，拱桥结构往往由于其建筑上的意义受到设计师的青睐。近年来，我国桥梁事业有了长足的进步，桥梁理论有了一定发展，工程经验也越图1青岛创业大道桥拱梁组合体系桥来越丰富。梁拱组合体系就是在这种基础上发展起来的一种新型桥型，简洁的造型和宽阔的

3、视野使其特别适合城市桥梁的设计。l工程背景介绍青岛创业大道南桥为青岛高新区中央智力岛葫芦巷水系景观中的重要元素。这座桥梁是进出岛的五座桥梁之一，对水系景观设计、智力岛景观设计有非常大图2标准断面图的影响。因此，桥梁设计应能起到画龙点睛的作用，其主拱：主拱跨径L一54m，矢高f一4．65m，拱轴景观性非常重要。青岛高新区中央智力岛面积约线采用2．15次抛物线，矢跨比为f／L一1／11．6。拱圈0．7km，进出岛的科技大道、创业大道及创意大道跨采用圆端形的实心截面，截面尺寸(宽×高)8．0m×越环岛葫芦巷河道。场区地貌属滨海

4、沼泽化浅滩，桥1．3m；拱圈与主梁之间设置斜向镂空的拱上斜撑，斜位地貌属葫芦巷河道，地形整体较平缓。钻探揭露，场撑采用实心矩形截面，考虑桥梁景观的需要，斜撑采用区第四系主要由全新统人工填土(Q)、全新统海相弧形外观造型，斜撑纵向间距5．5m。层(Q)、上更新统洪冲积层(Q)组成，场区基岩主梁：主梁采用鱼腹形箱梁截面，梁高1．21TI，宽为白垩系王氏群泥质粉砂岩(K)。30m，采用单箱多室结构，梁顶设双向2．0的横坡，结构形式：主桥结构形式为上承式钢筋混凝土拱梁底水平。设计中，先考虑在恒载受力情况下，主梁承桥。桥梁全长92

5、m，跨径布置为：16．5m+59m+受拉力和弯矩，在桥梁边跨配置斜撑，使边跨两道斜撑16．5m(见图1)。桥梁横向设计为双向六车道，桥宽和主梁形成稳定的三角体系，三角体系能将拱脚传来30m，采用单幅桥结构，横向布置为：5m(人行道)+的水平力传递给主梁。在斜撑的末端配置强大的压收稿日期：2010-06—17重，能抵消结构的上拔力，避免桥梁端部的翘起。No．12011上姥51◎s—G⋯一s边跨斜撑：边跨主梁与桥台及边跨斜撑结构固接，软件，如桥梁博士和Midascivil都有特定的模块。通过斜撑结构与桥台及拱座斜交固接来辅助

6、平衡主拱梁拱组合体系相对于其他种类的拱桥来说，特点突圈传递的水平推力。出，优势明显。对于普通下承式拱桥，拱圈受压，并把拱下部结构：拱座上设置桥下人行通道；桥台采用混脚推力传递给基础，桥面系一般采用拱式或梁式拱上建凝土实体接桩基的形式；拱座及基础采用承台+群桩筑，拱桥梁端设施工缝，释放温度等附加内力。传力路基础的形式。径为：桥面系一立柱一拱圈一基础一地基。连续梁采用纵向预应力筋配置：预应力钢筋分为两个阶段张一根单梁的形式承受荷载，顶板和底板主要承受弯矩，拉：前期钢束在两边合龙之前，两个悬臂的刚架时施工腹板承受剪力和弯矩，传

7、力路径为水平传力方式：桥面张拉；后期钢束在全桥合龙之后张拉。预应力筋采用高系一支座一基础一地基。从支点截面来看，其传力路径强度低松弛的15．24的钢绞线，标准强度为长，剪力积分面积大，所以弯矩较大，这必将导致较高的1860MPa，张拉应力为1339．2MPa。前期束28根、后梁高。梁拱组合体系是梁拱组合体系桥梁，充分发挥了期通长束22根。在后期张拉预应力阶段，桥台将会出主拱受压和主梁受弯的特点，传力路径为：现较大的上拔力，上拔力与边斜撑的内力大小与斜率有正关。后期预应力束的配置是设计的关键，因为它不仅影响到主梁的受力，而

8、且影响到主拱的受力和拱脚推力。车辆荷载一桥面铺装一桥道系一系基础2结构体系分析2．2桥梁特点与经济性能2．1结构的传力路径由于采用了主梁和主拱共同受力的体系，故结构预应力混凝土连续梁拱组合体系桥梁主要由拱承载效率高、材料节省、经济性能好。结构自平衡，用肋、系梁、吊杆(立柱)、横梁及桥面系组合起来共同承主梁预应力抵消了