多跨连拱桥设计研究

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1、2012年9月第9期城市道桥与防洪桥梁结构79多跨连拱桥设计研究任国红，李海军(上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司，上海200437)摘要：多跨连拱桥韵律感强烈，造型优美。该文以软弱地质条件下建造的十一跨钢筋混凝土连拱桥为例，剖析该类多跨连拱桥的结构受力特点及设计思路，提出了采用体外预应力解决墩台拱脚间的不平衡推力的解决方案，并通过设置制动墩将拱桥分联以解决施工期间分次落架的问题。关键词：上承式拱桥；体外预应力；连拱桥；制动墩；余姚市中图分类号：U448．22文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)09—0079

2、—04统一又有变化，美寓其中的渐变韵律，拱肋矢跨比分0引言布在1／3．5—1／7之间，全侨跨径布置为：27m+29m+31近年来，城市桥梁景观要求日益提高，多跨连m+33m+36m+39m+36m+33rn+31m+29m+27m=拱桥韵律感强烈，造型优美具有较强的景观性。该351rn。该方案的建筑风格与江南水乡山青水秀的气类桥型在国内地质条件较好的地域并不乏见，但由氛非常吻合，桥梁的造型富有艺术性，仿佛像一条彩于上承式拱桥拱脚水平推力较大，在软弱地质条件虹轻盈地横跨在湖面上，连接岛与岸，颇具虹贯湖下如何解决该推力成为该类桥型设

3、计的关键因素。水之势。笔者介绍的11跨连拱桥坐落于景色优美的余姚四桥梁场址属浙东盆地低山区和浙北平原区交明湖风景区内。本文以该工程作为项目依托，从结叉地，为中江冲积河谷平原，湖中常水位14．58in，构受力角度对连拱桥的设计进行一系列的剖析，为常水位下水深4．5m，场地地基土主要有4个地后续该类桥梁的设计开拓思路(见图1)。质层，分别为①层杂填土、②层粉质粘土、③层粗砂、④层全风化花岗岩、④层强风化花岗岩、④层中风化花岗岩。②层粉质粘土层平均厚度3．5～5m，其下③层为粗砂，液化后易形成流砂，④层中风化花岗岩层顶标高处于一10．

4、1～5．8m。通过以上地质条件可以看出：尽管桥位处有较好的持力层，但埋置较深，其上覆土层较厚，故全桥墩台基础均采用承台+群桩的组合式基础，桩基采用图1桥梁景观效果图嵌岩桩，桩底标高根据实际钻孔情况以进入④层中风化花岗岩不小于2倍桩径控制。1工程概况2桥梁结构方案构思该桥是连接陆域与湖心岛间的一座人行桥，2．1体系构思上部结构形式为11跨上承式连续拱桥，主拱采用多跨连拱桥当一孔桥梁加载受力时，加载孔矩形拱肋，钢筋混凝土结构，拱脚与拱肋刚接，拱和相邻孔桥墩及孔跨都将产生变形，即通常设计上建筑采用钢筋混凝土立柱，桥面系采用预制钢时所碰

5、到的“连拱效应”。该桥在整座桥梁中，以桩筋混凝土桥面板结构，桥面板与拱上立柱间铰接，基、承台、拱座形成下部结构联合刚度，上部结构拱上建筑部分用用天然石材装饰，形成外观上的刚度则主要为拱肋自身刚度，根据上、下部刚度比古典实腹拱。分配外荷载产生的水平推力。该桥全长351m，桥宽8．5m，设计荷载为人群考虑施工中的实际情况，11跨连拱桥一次性荷载，跨径采用从中孔向边孔矢高与跨径递减的全桥落架困难，因此需要选择恰当的位置设置制方案，通过拱圈韵律的变化体现拱桥的美，形成既动墩将拱桥分联，通过设置制动墩不但方便施工收稿日期：2o12—05—

6、07过程中实现拱桥的分批落架，而且也有利于减弱作者简介：任国红(1980一)，女，山东淄博人，工程师，从事桥梁工程设计工作。拱桥相邻联间的效应，防止运营期间因一孔意外80桥梁结构城市道桥与防洪2012年9月第9期破坏而引起全桥的垮塌。该桥设计中将4号墩及7平面尺寸一致，仅高度有区别，非制动墩处承台厚号墩承台加厚，设置为制动墩，并以此为界将全桥度1．8m，制动墩处承台厚度4．8m，承台底设八根结构分为三联。梅花桩布置为群桩基础；其中制动墩承台厚度的连拱桥中桥墩处的水平力多数可由两侧拱桥确定原则为：成桥恒载作用下，单联拱肋对下部结产

7、生的水平推力抵消，但桥台处的水平推力需根构产生的水平力及弯矩不引起承台底桩基出现负据地质条件慎重解决，如果桥台处地质条件较好，反力。岩面裸露，可考虑加大桥台重量，由桥台基地摩擦桥台处采用桩基+肋板式桥台(见图4)，体外力承担；但在软弱地基上，桥台处则必须采用群桩预应力钢束锚于台帽上，与拱脚处恒载下水平推基础寻找持力层，桩基础的设置又会造成承台基力保持平衡，前墙采用T形断面，与肋板一体承受底的摩擦力的减弱乃至消失，水平推力转移到群体外预应力产生的弯矩，承台尾部加长设混凝土桩基础上承担，群桩基础可承担的水平力有限，因砌块压重，平衡体

8、外预应力对桥台产生的巨大弯此在设计中考虑在两岸桥台间增设体外预应力，矩，采用群桩基础，桩径lm嵌人中风化岩不小于将桥台处恒载产生的水平力抵消，桥台群桩仅承2m压踅浆砌块石侧墙边线受活载、温度等交变荷载以及若干年后体外预应力更换时产生的水平推力。2．2构件设计构思