大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第６期（总第１８４期）７大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计陈冠桦，邓晓红，万麟（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳５５００８１）摘要：香火岩特大桥主桥为上承式钢管混凝土拱桥，主拱计算跨径为３００m。主拱采用悬链线形，拱肋采用六肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构，拱脚截面径向高９．０m，拱顶截面径向高５．０m，拱肋腹杆采用钢箱或开口的工字钢断面。拱上立柱为排架式空心矩形薄壁截面钢箱结构，桥面系采用预应力混凝土T梁。主拱采用无支架斜拉扣挂缆索吊装系统施工，节段接头在安装时弦管通

2、过内法兰盘用高强螺栓栓接。采用通用有限元程序MIDASCivil进行全桥结构施工、运营阶段静力分析，结果表明结构设计满足规范要求。关键词：钢管混凝土拱桥；主拱圈；拱肋；拱脚；有限元；静力计算；设计中图分类号：U４４８．２２５；U４４２．５文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０６－０００７－０５1工程概况０．５m（防撞护栏）＝３３．５m。香火岩特大桥位于贵州省开阳县香火岩景区（６）抗震标准：抗震基本烈度６度，动峰值加速内，是兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容项目的重度值０．０５g。点控制工程，桥跨布置

3、为３×３０m（T梁）＋３００m（７）抗风标准：设计风速２５．２m／s。［１‐２］（上承式钢管混凝土拱桥）＋１４×３０m（T梁），桥（８）设计洪水频率：３００年一遇。梁全长８３９m，立面布置示意如图１所示。3主桥结构设计国内建造的大跨度钢管混凝土拱桥大部分采用［３‐４］四肢格构型和哑铃型截面，香火岩特大桥是继广州丫髻沙大桥、湖北恩施小河特大桥之后的国内第３座主拱圈采用六肢格构型的大跨度钢管混凝土拱图1香火岩特大桥立面布置示意该桥桥位处大桥与沟谷约呈７０°交角，河谷深桥，也是继广州丫髻沙大桥之后的第２座双向６车切呈V

4、形，两岸崖高约１３３m，呈直立状，两岸基岩道的大跨度钢管混凝土拱桥。出露良好。场区属长江流域乌江水系，场区地表无3．1总体设计［５‐６］河流经过，仅分布季节性冲沟。桥区为亚热带湿润主桥结构采用上承式钢管混凝土拱，主桥计季风气候，四季气候温和、雨量丰富，年平均气温为算跨径为３００m，采用悬链线作为拱轴线，拱轴系数１５．３℃，年平均降雨量为１１９７～１２４８mm。m取１．５４３，计算矢高f为５４．５４５m，矢跨比为１／５．５。拱圈分左右２幅拱肋，单幅拱肋为六肢钢管2主要技术标准混凝土截面，横桥向拱肋相互平行，２幅拱肋

5、间的中（１）道路等级：高速公路。心距为１７m（见图２）。（２）设计车道：双向６车道。3．2拱肋［７］（３）设计荷载：公路－Ⅰ级荷载。拱肋采用变截面设计，拱脚断面高９．０m，拱（４）设计速度：高速公路，１００km／h。顶断面高５．０m，单幅拱肋横向宽１０．０m。单幅拱（５）桥面宽度：０．５m（防撞护栏）＋１５．５m（车肋由６根１２００mm钢管组成，拱脚段上下弦钢管行道）＋１．５m（中央分隔带）＋１５．５m（车行道）＋壁厚均为３５mm，从第２节段开始，上弦钢管壁厚收稿日期：２０１６－０４－１８基金项目：贵州省交通运输

6、厅科技项目（２０１５－１２２－０５２）作者简介：陈冠桦（１９８０－），男，高级工程师，２００３年毕业于湖南科技大学道路与桥梁工程专业，获学士学位，２００６年毕业于中南大学桥梁与隧道工程专业，获硕士学位（E‐mail：a５１３０８＠yeah．net）。８世界桥梁２０１６，４４（６）图3管内剪力钉、加劲肋布置图2拱肋截面及拱肋节点构造由拱脚的２６mm渐变至拱顶的３５mm，下弦钢管壁厚由拱脚的３５mm渐变至拱顶的２６mm，拱肋上、下弦均由３根钢管与其间的平联、腹杆、斜撑组成。在横桥向钢管与钢管之间通过横联连接，上、下弦

7、钢管横联采用６００×１６mm钢管，斜撑采用４００×１６φφmm钢管（见图２）。主管、拱脚处２斜腹杆及销轴钢管内均灌注C５５自密实微膨胀混凝土。为使钢管和混凝土更好地共同受力，设计上采取以下３项措施：①在拱肋各个节点处布置剪力钉以加强钢管和混凝土的连接；②在拱顶上、下弦主管范围２５m内布置了剪力钉以防止拱顶混凝土脱图4拱脚构造空；③在拱肋各个节点处设置了加劲圈，对钢管壁进调整标高和线形，在吊装第７节段以前，拱脚为临时行局部补强。管内剪力钉、加劲肋布置如图３所示。铰连接，临时铰采用转轴铰。吊装第７节段后，浇筑3．3拱

8、脚拱座预留槽混凝土，封固拱脚临时铰。主拱与拱座的连接是拱桥的关键部位，拱脚段3．4腹杆上下弦钢管插入拱座预埋，预埋管与主拱节段采用拱圈腹杆分为竖腹杆和斜腹杆，两者均采用箱焊接对接接头。主管预埋深度为３．５m，预埋钢管形和工字形断面，从拱脚至第８节段，腹杆采用箱形底部设有承压板，下设４层钢筋网片，在预埋段钢管断面，其余节段腹杆采用工字形断面。拱脚F１、F２周边有螺旋钢筋加强