拉杆在小跨径拱桥设计中的应用

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1、52桥梁结构城市道桥与防洪2012年1月第l期拉杆在小跨径拱桥设计中的应用闰杰栋，闫文国(1．青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东青岛266061；2．青岛市润邦化工建材有限公司，山东青岛266321)摘要：该文介绍了拉杆在小跨径拱桥设计中的应用。四方东部新区二号线跨河西河桥全长29．3m，桥型采用钢筋混凝土刚架板拱桥，下部结构为肋板台，桩基。设计时在两承台间设置预应力}昆凝土拉杆以抵抗水平推力，减小桩基数量，降低造价。该技术可供类似的工程参考。关键词：刚架板拱桥；肋板台；基础；拉杆；青岛市中图分类号：U448．22文献标识码：B文章编号：1009—7716(20

2、12)01—0052—03拟。设计考虑混凝土的收缩徐变影响，以及温度梯1工程概况度对主梁的影响，混凝土收缩按整体降温10℃考河西河流域位于青岛市四方东部新区，是区虑。经计算，正常使用标准组合下的拱脚处的净反域内主要的排洪河道。规划河道宽度21—32131，设力如表l所列。计为生态型景观河道。二号线车行道宽12m，两侧3．2基础人行道各宽4．0in。桥梁与河道斜交角度25。25。为桥台基底落于粉质粘土层，该土层地基承载与河道景观相协调，设计桥型采用轻型的刚架板能力较差。人们知道在软土地基上建造拱桥，存在拱桥。该桥立面见图1所示。桥台抵抗水平推力的薄弱环节。一般要依靠台背桥

3、址处岩土自上而下分为四层，依次为：素填土压力、桥台基底摩阻力或基底齿槛的被动阻力土，粉质粘土，砾砂，粗砾砂，花岗岩强风化带，中以平衡水平推力，但土体在长期荷载作用下会发等风化花岗岩，微风化花岗岩。桥梁下部设计为生徐变滑移现象，施工中基底以下的土层也会受肋板台，承台，桩基，在两承台间设置预应力混凝到扰动，桥台高度较低时台后被动土压力更是有土拉杆。桩基按嵌岩桩设计，桩基嵌入中风化花限。这些均为拱桥的不利条件。【3J岗岩1．01TI，桩长11m。为了提高基础的稳定性，进行了多种基础形式比选，最后选用群桩承台基础，在两承台间设预2主要技术标准应力混凝土拉杆抵抗拱脚水平力，桩基除

4、承受水(1)斜交拱桥，斜交角度25。25。平向拉杆弹性变形产生的应力外，仅承受拱桥竖(2)桥面净宽20．5m，其中车行道宽12m，单向荷载。侧人行道宽4．0m，单侧护栏宽0．25In。在两承台之间设置拉杆，使拱的水平推力由(3)桥面设计纵坡单向0．33％，车行道横坡双水平拉杆来承担，既避免了传统工艺在软土地基向1．5％。上建造混凝土拱桥所承担的风险，又降低了

5、丁程(4)设计荷载：汽车荷载：城一B级；人群荷造价。就技术经济指标分析来看：若采用桩基抵载：3．6kPa抗水平力，仅一侧桥台就需I．2的钻孔桩l2根，桩长1lITI，承台厚度1．5ITI。而采用拉杆后桩3桥跨结构设

6、计基数量减为一侧8根，桩径1．0，桩长11m，承3．1上部结构台高度1．2m。初步估算，桩基方案全桥总投资上部为单孔无铰拱，拱轴线为圆弧线，拱圈高300万元。增加拉杆后可节约投资20％，全桥造价度0．5m，Lo=17．35m，FJLo=I／6．2。主梁为变高度仅为250万元。设计，支承处梁高0．4Ill，拱梁刚接处梁高0．5m。4拉杆设计桥梁按平面杆系有限元法计算，拱圈单元和主梁单元分开建模，拱梁刚接处采用横梁连接模4．1拉杆构造目前大吨位预应力束及锚具在工程建设中广收稿日期：2Ol1-11-21泛应用，该工程的拉杆采用预应力混凝土拉杆。拱作者简介：闰杰栋(1977一)

7、，男，山东青岛人，工程师，从事市圈施工前张拉预应力使拉杆承受压力，拱圈落架政桥梁lr程设计工作。2012年1月第1期城市道桥与防洪桥梁结构53图1桥梁立面图(单位：cm)表1拱脚处净反力表后，拱脚水平推力由拉杆中储备的压应力中和。只要保证拉杆应力在桥梁使用状态下满足要求，图3拉杆断面图就可以达到拉杆承受拱桥水平推力，桩基承受竖向力的目的。4．2拉杆分析计算该桥共设4根拉杆，与桩基成一直线，顺桥向因拉杆置于地基土上，地基土层并非是刚性布置。拉杆两端与承台连接处采用刚接，该处内的，那么拉杆就是置于弹性支承上，计算分为施工力较大，设计时加大该处断面，拉杆标准段断面和运营两种状

8、态。施工状态下考虑地基的弹性支B×H=0．6m×1．2m，与承台连接处增大为1．2m×承；运营状态下考虑地基土下沉，拉杆处于悬空状1．2m。拉杆内钢绞线采用直线布束的方法，每个态的最不利情况，并计人拉杆顶部的覆土荷载。拉杆布置2根预应力钢束。钢铰线采用(见图4、图5)13q5．24高强低松弛钢绞线，=1860MPa，锚下张拉控制应力值盯=1395MPa，锚头设于承台外侧。设计时拉杆仅考虑预应力钢铰线受力，不考虑非预应力钢筋受力。拉杆混凝土采用C40。(见图2、图3)图4拉杆三维模型～⋯一j：一土——主⋯～j=一一主一■生施工l123456