一种新型钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构

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1、公路２０１５年２月第２期ＨＩＧＨＷＡＹＦｅｂ．２０１５Ｎｏ．２文章编号：０４５１－０７１２（２０１５）０２－００８０－０３中图分类号：Ｕ４４５．４６６文献标识码：Ｂ一种新型钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构易辉，常国强（招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆市４０００６７）摘要：介绍了一种新型钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构，该锚固结构在工程中应用取得了较好的效果。为解决钢筋混凝土拱桥拱脚锚固安全性耐久性问题，并提升景观效果，创造性地提出一种新型钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构，该锚固结构采用钢锚箱形式，在钢管混凝土拱桥的拱脚与拱座间设置过渡

2、段，主拱钢管与钢锚箱焊接，钢锚箱通过剪力键及锚杆与混凝土拱座进行锚固。关键词：钢管混凝土；系杆拱桥；拱脚锚固；结构钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、建材省等优点，在城市景观桥梁和公路桥梁中得到广泛应用。然而，由于拱脚部位受力复杂，近年来拱脚混凝土开裂的现象时有发生。拱脚锚固构造是拱桥非常重要的节点，其合理的结构形式是保证桥［４］梁运营期间耐久性和使用寿命的关键。１常用拱脚锚固结构钢管混凝土拱桥拱脚锚固是主拱与拱座的连接［５］构造。在已建成的钢管混凝土拱桥中，大部分采用预埋钢管插入拱座，预埋管与主拱节段采用焊接

3、对接接头，在预埋钢管底部设置承压板，其下应设置钢筋网，在钢管周边设置分布环向筋、焊钉或ＰＢＬ剪力键等锚固构造。承压板与管壁间，按构造要求设置带孔加劲肋板，锚固结构如图１所示。常用锚固结构存在以下缺点。（１）钢管锚固长度较大，主拱钢管易与混凝土拱座内系杆冲突，对于下承式钢管混凝土拱桥必须增加桥面以上拱座混凝土高度方能避免此问题，增加造价、破坏桥面景观。（２）对于多管格构式拱桥，主拱肋弯矩很单位：ｍ小，以拉压为主。由于混凝土抗拉强度很小，当主图１常用拱脚锚固结构示意拱钢管受拉时，法兰盘与混凝土界面易脱黏，钢管２新型钢管混凝土

4、拱桥拱脚锚固结构对混凝土的外拔力作用于法兰盘以外的混凝土，为解决钢管混凝土拱桥拱脚锚固安全性及耐久易引起主拱钢管周围混凝土劈裂，水分渗入易引性问题，提升景观效果，创造性地提出一种新型钢管起混凝土膨胀、碳化、钢管锈蚀，影响锚固效果和混凝土拱桥拱脚锚固结构。该锚固结构采用钢锚箱结构安全。收稿日期：２０１４－０７－０４２０１５年第２期易辉常国强：一种新型钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构—８１—形式，在钢管混凝土拱桥拱脚与拱座间设置过渡段，通过此窗口进行，防护钢板可做成多种造型，增加桥主拱钢管与钢锚箱焊接，钢锚箱通过剪力键及锚杆梁美观

5、。与混凝土拱座进行锚固。通过新的钢管混凝土拱桥钢锚箱锚固结构也可应用于单管式或横哑铃式锚固形式，解决了下承式钢管混凝土拱桥拱脚锚固钢管混凝土拱桥，预应力筋布置于拱脚负弯矩侧，锚与系杆冲突问题，提高了拱脚锚固安全度，同时减小栓布置于拱脚正弯矩侧。了拱脚混凝土结构尺寸，景观效果更好。锚固结构如图２所示。３工程应用南充市下中坝嘉陵江大桥是连接顺庆区和嘉陵区的市政桥梁，主桥采用２×１６０ｍ下承式钢管混［１］凝土系杆拱桥，是城市的标志性建筑和重要景观，大桥造型如图３所示。图３南充市下中坝嘉陵江大桥该桥于中心城区横跨嘉陵江，景观要求

6、高，拱脚锚固结构既是大桥结构安全的重要节点，也是提升全桥景观效果的关键因素。为减小混凝土拱座的截面尺寸，同时达到良好的锚固效果以确保桥梁结构安全，南充市下中坝嘉陵江大桥采用了新型的钢管混凝土拱桥拱脚锚固结构，造型美观、安全可靠。拱脚锚固构造如图４所示。图２钢锚箱拱脚锚固构造示意新型钢锚箱拱脚锚固结构是由锚箱、ＰＢＬ剪力键、法兰盘、加劲板、预应力筋、锚栓、密封罩组成，主要特点是主拱肋钢管节段、锚箱、ＰＢＬ剪力键、预应力筋和锚栓预埋至拱座混凝土中，主拱肋钢管穿过法兰盘及锚箱外面板。锚箱由钢板焊接而成，为半封闭箱体，锚箱拱座内

7、的一端为开口，锚箱钢板紧贴拱座混凝土外表面。ＰＢＬ剪力键与锚箱及主拱肋钢管焊接连接，ＰＢＬ开孔板内穿粗钢筋，提高抗剪图４拱脚锚固构造能力。法拉盘及其加劲板置于锚箱外，并与主拱钢针对该锚固结构进行了有限元分析，采用大型管和锚箱焊接连接。受拉侧主拱钢管周围布置预应通用有限元程序ＡＮＳＹＳ建立计算模型，模型按照力筋，并穿过法兰盘，于法兰盘外表面锚固。受压侧实际结构尺寸进行建模，整个有限元模型共１６２２４主拱钢管周围布置锚栓，增强横向抗剪能力，分别于个节点，８１４５４个单元，有限元模型如图５所示。法兰盘外表面及锚箱外表面锚固。密

8、封罩与锚箱外经计算分析，拱脚锚固结构整体变形很小，钢－钢板之间形成封闭箱体，待预应力张拉完成后与主混结合部位混凝土、系杆锚固部位混凝土的主拉应拱肋和锚箱外钢板焊接，密封罩上设置带密封胶条力都小于１ＭＰａ，最大主压应力为１７．８ＭＰａ，钢管的活动窗口，灌入油脂防腐，日常养护及检修时也可—８２—公路２０１５年第２期图８拱