茅草街大桥钢管混凝土拱桥设计与关键技术研究

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1、第29卷第2期中外公路1152009年4月文章编号：1671—2579(2009)02-0115—05茅草街大桥钢管混凝土拱桥设计与关键技术研究李瑜，胡建华，王甜(1．湖南大学，湖南长沙410082；2．湖南省交通规划勘察设计院)摘要：近年来，钢管混凝土拱桥发展迅速，但由于缺乏系统的理论研究和相应规范的支撑，制约了其进一步发展。该文介绍了目前同类型桥梁跨度世界第一的茅草街大桥的总体设计及结构设计，同时依托该桥，开展了西部交通建设科技项目“钢管混凝土拱桥设计、施工及养护关键技术研究”工作，取得了一系列创新性的成果，为相应规范的制定奠定了基础。关键词：钢管混凝土拱桥；结

2、构体系；极限承载力；施工控制载力较低的地层，下部为硬塑～半坚硬粘土、亚砂土及1项目概况砂卵石等承载力较高的地层，总厚度为47．7～65．5m；下卧基岩为泥岩与砂岩互层，成岩较差，节理不发茅草街大桥位于湖南省益阳市南县茅草街镇，是育，其中强风化层厚5．2～17．7m，其下为弱风化层，省道1831线跨越洞庭湖区的一座特大型公路桥梁，桥岩质较硬，岩石较完整。梁总长2848．64m。大桥桥面总宽16m；设计荷载为汽车一20级，挂车一100，人群荷载3．5kN／m。；通航2桥型总体设计等级为IV一(1)级，通航净空8m×60m；地震基本烈度6度，地震动峰值加速度0．05g；设

3、计基准风速为大桥桥位处于淞澧洪道卡口处，防洪考虑尤为重26．41m／s。要，根据长江水利委员会的批复要求，在淞澧洪道主河桥址位于洞庭湖区，属湖相沉积而成，是典型的软槽内主孔孔径应不少于350m，两岸滩地尽量采用大土地区，覆盖层极厚，其上部为淤泥质粘土及砂层等承跨度。在保证有利于泄洪的前提条件下，遵循“适用、力状态具有较好的效果，为同类桥型的建造提供了借4结论鉴作用。参考文献：通过对大嶝大桥合龙温度的分析发现，中跨及边[1]吴鸿庆，任侠．结构有限元分析[M]．北京：中国铁道出中跨均需要在较低的温度下合龙才能达到最理想的成版社，2000．桥内力状态。然而由于气候条件的限

4、制，连续刚构不[2]鲍卫刚．桥梁承台桩基柔度的模拟[J]．华东公路，1992(5)．可能在较低温度下合龙，大嶝大桥采用合龙前在合龙[3]车颖琪，等．连续刚构的矮墩及0块的受力分析[J]．公段两端施加顶推力的方法来达到与理想合龙温度下合路交通技术，2008(1)．龙相近的效果。通过分析发现主墩控制弯矩下降了[4]刘明虎．改善矮主墩连续刚构结构受力的措施及可行性探讨[J]．公路交通科技，2004(1)．14．3％，从而保证了主墩裂缝宽度远小于规范限值，其[5]刘世忠，吴鸿庆．杆系结构影响函数计算方法[J]．兰州铁余各项验算均能满足规范要求。道学院学报，2004(1)．本

5、文采用方法对改善连续刚构桥，尤其是矮墩连[6]范立础．桥梁工程(下册)[M]．北京：人民交通出版社，续刚构这种对温度及收缩徐变均比较敏感的桥型的内1985．收稿日期：2009—02—09基金项目：交通部西部交通建设科技项目(编号：2003318798201)作者简介：李瑜，男，硕士研究生，高级工程师．E—mail：liyuchangsha@hotmail．com116中外公路第29卷经济、安全、美观”的原则，综合考虑桥位处自然条件、茅草街大桥主桥设计为80+368+80m三跨连防洪要求、桥型美观、技术先进等因素，根据当前我国续自锚中承式钢管混凝土系杆拱桥，宽跨比为1

6、／18．5。桥梁建设的技术条件，选择了技术经济指标较好、桥型大桥边跨、主跨拱脚均固结于拱座，在两边跨端部之间新颖美观的中承式钢管混凝土系杆拱桥和双塔斜拉桥设置钢绞线系杆，通过边拱拱肋平衡主拱拱肋所产生方案作为设计比较方案。经综合比选，最终推荐采用的水平推力。主桥总体布置示意见图1。了中承式钢管混凝上系杆拱桥方案。图1茅草街大桥主桥总体布置示意(单位：cm)优化的拱肋钢管数目及布置形式，运用Ansys软件建箬毋3结构设计立了四管桁式、六管哑铃形和六管桁式3个全桥模型(图3)，分析了它们的静力和动力特性。拱肋、腹杆、3．1拱肋横梁、纵梁、横撑等模拟为梁单元，钢管和管内混

7、凝土大桥主拱拱肋采用中承式双肋悬链线无铰拱，计组合在一起，等效处理成单一弹性模量和密度的梁算跨径356．00m，计算矢高71．20rn，矢跨比1／5，拱轴单元，按抗弯刚度等效的原则计算组合截面的等效弹系数m一1．543，每片拱肋由4根1000mm的性模量。Q345qc钢管组成，内灌C50混凝土作为弦杆，上弦和下弦横向两根钢管之间在拱脚至桥面处用平联钢板联结，在桥面以上用65Omm平联钢管联结，在平联板．内及吊杆处平联管内灌注C50混凝土，上、下弦之间德用≠55Omm钢管作为腹杆，组成桁式拱肋。拱肋采用(a)四管桁式有限元模型等宽变高度截面，宽3．20m，高度在拱