位于圆曲线上的人行钢拱桥设计

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1、位于圆曲线上的人行钢拱桥设计褚文涛，夏刚，杨帆17比较小，为了克服主梁边支点负反力问题，需采用特殊设计；同时，受限于桥下通航及桥梁纵坡要求(无目障碍通道纵坡不大于8)，梁桥截面高度不宜较●至＼大，这使得主梁竖向刚度较小，会加大人行桥振动设静计难度，国内、外发生过多起由人行激励导致桥梁大厦幅振动的案例]。因此，最终选择结构刚度大、结构自身造型美观的刚架拱桥方案，拱肋及主梁截面均采用异形钢箱梁。2．3桥梁总体布置图4恒+活载作用下主梁横向弯矩金象湖公园1号人行桥全长79．48m，其中拱肋跨径51m，两侧拱脚均伸人拱座内，拱座底为群桩承台基础。桥梁两端桥台为桩柱式桥台接桩基础，拱座顶设置树权形

2、装饰构件(见图3中阴影部分吕-示意)。互＼辑图5恒+活载作用下主梁扭矩表1支点反力及结构自振基频单位：cm图31号人行桥立面布置3桥梁结构设计3．1平曲线金象湖公园1号人行桥的平面弯曲程度将直接影响其景观效果以及结构静、动力性能。圆曲线半人行桥自振频率进行限制[5]，对比结构自振基频结径越小，越能凸显拱桥的空间曲线外观(景观设计要果，发现桥梁结构刚度随R减小而逐渐降低，当R≤求圆曲线半径不应大于200m)，但曲线半径过小则100m时，结构刚度自振基频<3Hz，已不满足规范会使得结构空间受力状态更加复杂。因此，桥梁平要求。综上所述，考虑结构静、动力性能及景观需求曲线半径设计需要综合考虑景观

3、效果及结构受力两二者相平衡，最终将桥梁曲线半径取为170m。项因素。基于前述确定桥跨布置、初拟桥梁主要构3．2拱肋及主梁件尺寸后，将圆曲线半径(R)分别取50，100，150，拱肋为矢跨比i／6．25的抛物线拱，计算矢高200m，对结构静、动力性能进行分析对比研究，结8．185m，拱轴系数一1．685。拱肋材料采用果如图4、图5、表1所示。Q345qc钢材，为了实现鱼腹造型，截面采用底板导分析图4、图5结果可知，当R介于i00～200圆弧的倒梯形钢箱梁(见图6)。等截面段拱肋顶板m时，恒+活载作用下主梁横向弯矩及扭矩变化幅宽度3m，梁高1．5m；拱梁结合段处变截面段拱肋度较小，内力总体分

4、布趋势较为吻合；而R一50m与主梁结合为一整体(见图7)，截面顶板宽度为6时，恒+活载作用下主梁横向弯矩及扭矩值相比于m，截面高度由I．2m增大至2．765m。拱肋截面前者增幅达2～3倍。顶板、底板及腹板厚度均为12mm，纵向加劲肋厚由表I可得，当R≤100m时，主梁边支点均出10mm，横隔板厚10mm，每道横隔板均设置过人现负反力，需采取压重或者设置拉力支座等措施；随孑L。伸人拱座部分拱肋箱梁内外侧均设置MLI5着R逐渐增大，拱座最大横桥向推力显著减小，利圆柱头焊钉，间距为20cm。于拱座底部基础设计。为避免出现人桥共振，需对主梁材料采用Q345qc钢材，截面形式为鱼腹18世界桥梁20

5、15，43(2)T+上T，，上表2桩基内力由表2计算结果可知，桩基均采用直桩时最大(a)拱座外等截面段3000弯矩达341kN·m，大于C80PHC600mm×130mm管桩(C类)的抗裂极限弯矩值307kN·m，桩基抗裂性不满足规范要求。纵向外排斜桩斜度分别采用l：10和1：5后，对应桩身最大弯矩值分别减圆柱头焊钉小至309kN·m、276kN·m。经比选，纵向外排斜PHC管桩斜度选取为1：5。3．4装饰结构(b)拱座内单位：film装饰结构沿桥纵向呈树权形分布。结构形式采图6拱肋截面示意用整体式钢桁架骨架外包2．5mmQ235钢板，钢桁架杆件采用Q235C薄壁钢管。钢桁架骨架与主体结

6、构之间预留5cm空隙。4结构分析计算采用MIDASCivil程序建立全桥空间杆系有限元分析模型，主梁、拱肋采用空间梁单元模拟，拱脚与拱座之间通过钢臂连接，承台底PHC管桩采A—A用梁单元模拟，并依据m法计入桩土效应。60004．1结构静力计算结构总体静力计算荷载主要包括：结构自重、二期恒载、活载、支座不均匀沉降作用、风荷载及温度荷载；其中活载包括人群荷载、消防车荷载。桥梁上部结构应力计算结果如表3所示。表3桥梁上部结构应力计算结果MPa单位：mm图7拱梁结合段细部构造示意式钢箱梁。截面顶板宽度为6m，梁高为1．2m，顶、底板厚度均为12mm，纵向加劲肋厚度为10mm。3．3斜向PHC管桩

7、由表3可知，最不利标准值荷载组合作用下，主PHC管桩具有单桩承载力高、桩身质量有保证梁最大拉应力为100．1MPa，最大压应力为一48．5(工艺成熟)、耐打性好、穿透力强、运输吊装方便、施MPa；拱肋最大压应力为一147．9MPa，最大拉应力工快、接桩方便等优点]。该桥选用PHC管桩后为75．1MPa；主梁最大剪应力为16．4MPa，拱肋最综合造价比钻孔灌注桩节省20。此外，该桥承受大剪应力为18．5MPa，主梁、拱肋正应力、剪应力