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1、浅谈梁拱组合体系桥梁的设计摘要：木文笔者结合自己多年从事桥梁设计方面的工作，主要结合实例进行阐述了梁拱组合体系桥梁的设计。关键词：桥梁设计；混凝土；荷载；自震特性Abstract:inthispapertheauthor,basedonhisyearsofexperieneeinthedesignofbridge,thepaperexpoundstheexamplesofbeamarchbridgedesigncombinationsystem・Keywords:bridgedesign;Concrete;Load;Sincetheearthquakecharacte
2、ristics中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：某市十陵城市公园北起成洛路，南至成渝高速，西起十洪大道，东至外环路，面积为10km2o根据十陵城市公园规划方案，本文所介绍的3号人行桥是公园正门内的第一座桥，跨越东风渠，规划为一梁拱组合体系的蝴蝶拱桥，该桥具有美观上的对称性，远远望去，犹如一只彩蝶在东风渠上翩翩起舞，故取名为“蝴蝶桥”。1总体设计及结构构造3号桥是一座跨越东风渠的钢结构梁拱组合体系拱桥，拱的跨度为31m,桥面宽度6m,全长33m。桥面顺桥向起拱500mm,起拱形状为圆弧形,拱的形状为抛物线。1・1钢管混凝上拱全桥共有两根钢管混凝土拱，形状为二次
3、抛物线，拱平面与水平面夹角为45。拱跨度为31m,在拱平面内矢高为13.214m,拱肋中心线总长度为42486mmo拱肋横截面为圆形，直径500mm,钢管壁厚16mm,采用Q345C钢材，钢管内部用C40混凝土填充。两拱対称布置共28根吊索。两拱之间在靠近桥头处用拱间联系梁连接，拱间联系梁为圆形钢管，直径351mm.壁厚16伽。拱与拱间联系梁之间为等强相贯焊接。1.2钢箱梁该桥中桥面系和钢管混凝土拱共同受力。其中桥面系主体为钢箱梁，钢箱梁采用Q235B钢材，梁高700mm,顶板、底板和腹板的厚度均为20mm,顺桥向全长33m,为圆弧形，钢箱梁的顶板、底板和腹板之间的连
4、接均采用等强焊缝；钢箱梁上铺50mm的沥青混凝土铺装层。1.3吊索每根拱上有吊索14根，共有吊索28根，吊索顺桥向水平间距1・6m。吊索与拱、钢箱梁之间通过耳板连接。该桥所采用的吊索为5X31平行钢丝束。不含PE保护层的钢丝束直径为32mm,截面积为2117mm2o2结构特点和方案分析2.1结构传力路径蝴蝶拱桥的结构特点是：桥面系铺装于两拱肋之间的钢箱梁上，钢箱梁在横桥向两端分别由拱肋悬吊，两拱肋之间在底部用拱间联系梁连接,以增加桥梁的整体稳定性。整座桥梁的上部结构布置如图1所示。图1蝴蝶拱桥结构布置简图该桥为梁拱组合体系桥，钢管混凝土拱肋和钢箱梁共同承受桥面荷载，全
5、桥结构的计算模型为拱肋、吊索、钢箱梁和拱间联系梁，采用的参数为：主拱采用二次抛物线，在拱肋平面内矢跨比为/L二1/2.296,拱肋底部与基础之间为刚性连接，拱肋与钢箱梁之间用吊索连接，钢箱梁在桥头处与基础之间较接。图2拱肋和钢箱梁的受力体系拱肋和钢箱梁的受力体系如图2所示。拱肋受到吊索拉力合力s,拱肋自重G和拱间联系梁拉力c的作用；钢箱梁受到吊索拉力s、自重和施工荷载的作用，考虑施工荷载为0.2倍的满布人群荷载，自重和施工荷载的作用合计为W.为了使拱肋尽可能少受平面外弯矩，应使力S和力G在拱肋根部所产生的合力矩尽量小（由于力C距离拱肋根部的距离很近，故对拱肋根部的平面
6、外力矩的贡献可忽略不计），因此要求钢箱梁和拱肋的自重必须满足一定的关系，同时要求吊索的拉力的合力s指向桥梁内侧，若设s的延长线与水平面所成的锐角为a,拱肋平面与水平面的夹角为al,则首先需满足alSsin（a2一al）=Gcosa22Scosal二W由以上两式可得Wsin(a2—al)=Gcosalcosa2(1)蝴蝶拱桥的设计中，应使拱肋和钢箱梁的自重尽可能满足或接近满足式（1）。该桥屮al在380到420之间，a2二450,满足al2.2结构方案分析该桥为一种特殊的梁拱组合体系桥梁，蝴蝶拱的应用，使该桥的结构新颖、外形美观，由于拱肋和钢箱梁的重量搭配适当，使蝴蝶拱
7、克服了受力上的缺陷，具有和普通竖向拱相似的受力特性。蝴蝶拱肋是全桥主要的承重构件，承受大约三分之二的人群荷载，同时起到了增大桥梁刚度的作用；钢箱梁为辅助承重构件，承受人约三分之一的人群荷载，同时平衡拱肋山于自重产生的平面外弯矩以及减小拱肋的竖向位移；吊索连接拱肋和钢箱梁，使之相互配合、相互平衡，共同承受人群荷载，同时也可以通过调节吊索的预应力来改善结构的受力状态；拱间联系梁连接两侧拱肋，增加了全桥的稳定性。3结构静力分析与计算3・1计算模型计算采用MIDAS/Civil程序建立桥梁的空间模型，整休坐标轴定义为：顺桥向为x轴，横桥向为Y轴，竖直高度方向
