拱梁协作体系桥设计

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1、4世界桥梁2010年第4期拱梁协作体系桥设计李盼到，李照明。刘慕清，米曦亮(北京市市政工程设计研究总院，北京100082)摘要：邓家窑桥主跨长158m，采用中承式拱桥与三角框架支撑的简支梁桥协作体系，以提高结构的跨越能力。经过设计方案比选，拱肋采用钢一混组合结构，即两侧拱脚段采用混凝土箱形断面，跨中段为钢箱断面；该桥拱脚水平推力由系杆及群桩基础共同承担，经过优化设计采用横桥向3排桩顺桥向4排桩基础+15000kN系杆力的组合形式；桥面系采用格构式钢一混组合梁，以减小上部结构重量，并方便施工。该桥经过10个月的施工工期，成桥景观效果、工程经济性较好。关键词：中承式拱

2、桥；协作体系；拱肋；桥面系；钢一混组合结构；桥梁设计中图分类号：U448．22文献标志码：A文章编号：1671—7767(2010)04—0004—041工程概况燕距河堤过近，通透性差，景观效果难以接受。经比朝阳北路东延(温榆河西路一东六环西侧路)道较，主跨采用新型的中承式拱与简支梁的协作体系。路工程位于通州新城北部地区，是通州新城内京哈其中主拱肋与两侧三角刚架(见图2)固结，形成连高速以北地区规划的主要干道之一，朝阳北路设计续刚架结构。边跨分别长41．5m、46．5m。为城市主干道，设计车速为60km／h。该路段中跨温榆河邓家窑桥全长为311．06m，由主桥及北

3、引桥构成。主桥为中承式部分推力拱桥(见图1)，跨度为158m，矢高为38m。主桥三角刚架及下段拱肋采用混凝土箱形或矩形实体结构，中段拱肋为全钢箱形结构，两侧桥面系为预应力混凝土简支T梁，中段桥面系为格构式钢一混组合梁。北侧引桥布置为2×30m，上部结构采用预应力混凝土简支T梁形式。桥梁宽度按远期交通量设置，宽40m，桥梁图2三角刚架局部构造示意荷载采用城一A级。该桥在主体承载结构设计中创新地利用2个三角框架支撑的简支梁与系杆拱桥3个子结构进行组合、协作(见图3)，提高了主体结构的跨越能力。在主体材料上采用混凝土与钢材组合，提高了材料的使用率。卜三三三三_二L_兰!

4、：!±!Q．}图1邓家窑桥实景系杆拱角框架支撑简支梁2结构体系对于地质条件较差的通州地区，主跨158m的鬲细觚拱桥，一般可采用钢箱拱、钢桁拱或混凝土箱拱的系杆拱桥，其技术均成熟可靠。但：①大跨钢箱拱用钢图3邓家窑桥子结构分析量大，经济性差；②钢桁拱节点构造复杂，加工难度拱桥的设计与实施中，水平推力最能反映设计大；③混凝土箱拱自重大，对基础承载力要求高；④与实施的技术难度，且为影响大桥建成的经济指标常规飞燕式拱桥整体刚度小，桥梁动力性能差，且飞的最主要技术参数，即水平力越大，技术难度及其经收稿日期：2010—02—23作者简介：李盼到(1977一)，男，工程师，20

5、01年毕业于大连理工大学桥梁与隧道工程专业，工学学士，2004年毕业于大连理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：lpd@bmedi．cn)。拱梁协作体系桥设计李盼到，李照明，刘慕清，米曦亮5济指标就越高，反之则越低[1]。该桥在主体承载结水平距离)为钢箱断面，宽2．5m，高3～4．5m。构设计中将三角框架支撑的简支梁与系杆拱进行组拱肋设计为钢一混组合结构，为了实现两者问合、协作，从而使系杆中拱的有效跨度由158m减刚度过渡均匀，传力平顺，拱肋钢箱段与混凝土段相少至136m，极大地降低了大桥的水平推力。接处，设置2m长钢一混结合段(见图5)。钢一混基础

6、承担的弯矩将大大提高结构对桩基强度及结合段四周设置36根精轧螺纹钢筋，克服拱肋弯矩竖向承载力的要求，导致基础造价大幅增加。为改产生的截面拉应力。结合段钢箱梁设置2道2am善基础受力，降低其工程造价，在满足结构竖向承载厚垂直加劲肋，3道2cm厚水平加劲肋，在混凝土力及水平承载力要求的前提下，应尽可能减少基础顶面设置3cm厚承压板；垂直及水平加劲肋上开承担的弯矩值。由于该桥边跨较小，且设计为部分≠60cm孔，内设直径20mmHRB335钢筋，形成推力结构，当三角框架结构及其桥面系自重较大，系PBL剪力键；同时在钢箱顶底板、腹板及承压板混杆拱结构自重较小时，可有效减小基

7、础承担的弯矩。凝土侧设置直径22mm剪力钉。钢一混结合段通过钢箱梁垂直及水平加劲板实现拱肋刚度的平顺过3主拱肋渡，通过PBL剪力键、剪力钉及四周设置精轧螺纹3．1拱肋结构选型钢筋实现钢箱梁断面与混凝土梁断面间力的传递[2]。对于大跨度拱桥，拱肋一般可采用混凝土结构、钢一混组合结构及纯钢结构，根据上述对结构受力体系的分析，主跨结构自重应小，三角框架自重应较大。从工程造价方面对拱肋采用混凝土箱形断面及钢箱断面比较见表1。从表1比较可知，混凝土箱形拱肋综合费用相对较低，但与钢箱拱肋相差不大。因此中跨118m(纵向水平距离)段拱肋采用钢箱结构，可降低拱肋自重，减小拱脚的水

8、平推力，同