v型刚构组合系杆拱桥的施工图计算复核

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1、V型刚构组合系杆拱桥的施工图计算复核习明星习卓熊敏(江西交通工程监理公司南昌330008)摘要：V型刚构组合系杆拱桥是一种新型结构，在施工图设计审查过程中，应对结构受力的保证程度进行计算复核，以确保设计质量和安全可靠度。江西交通工程监理公司组织了对衢江大桥的施工图设计复核工作，现对其内容、作用和重要性予以总结。关键词：桥梁工程；系杆拱桥；V型刚构；结构计算；设计复核0前言我国江南内陆省份城市河道桥梁设计目前倾向于具有传统江南水乡特点的中承式系杆拱桥，此类桥美观新颖，适用性好，适合地质和江河情况，越来越

2、受到桥梁界的青眯，但该桥型强调与周边环境协调而导致结构、样式、跨径不一，受力复杂，设计难度大，往往在技术方面需要特别关注。衢江大桥是浙江省重点工程A类项目，也是衢州市标志性景观工程，市政府通过全体市民公开投票竞选，确定了V型刚构中承式系杆组合单片拱的主桥桥型方案，由于该桥型国内外少见，且桥面宽、跨度大，在该桥型中居全国第一。为此，项目代建单位江西交通工程监理公司组织了主桥的设计复核，验证和完善了V型刚构中承式系杆组合拱桥的施工图设计质量。1主桥设计方案简介1.1方案简介主桥采用50m+120m+50m

3、V型刚构组合拱桥，主梁为跨径100m的单拱肋系杆拱、单箱双室预应力混凝土箱梁结构，桥面宽30m。拱肋为钢箱梁结构，箱体尺寸为2m×2m，拱肋固结于V型墩结构的斜腿顶部。吊杆按纵向间距5m均匀布置，横向间距0.8m，系杆锚固于V腿连接梁实体梁段内。主桥立面和主梁截面见图1。1.2设计方案的特点主梁完全靠吊杆拱肋拉起，呈“悬漂浮状”；吊杆布置在中央，桥面宽，两侧呈“悬空状态”分别达近15m，主梁抗扭刚度要求高，横向稳定性难度大；拱肋将力传递到V腿，拱的水平力靠系杆平衡。以上该类桥的特性决定了受力的复杂性，

4、虽然在设计过程中，设计单位进行了设计计算，但作为业主或者管理方，为了保证可靠和万无一失，聘请另一家有能力的单位对其进行计算复核，以确认该设计的可靠度。2计算复核的内容(1)桥梁主要受力是靠拱肋和吊杆，在静载作用下，主梁自身以及拱肋、吊杆能否满足结构受力要求，这是关键，所以有必要对上部结构进行静力复核检算，做出内力、应力包络图。(2)桥梁特性中有桥面宽，横向悬臂大，横向结构强度保证尤其重要，有必要对上部结构进行横向受力复核验算，特别是边跨。(3)组合体系桥的一个重点就是桥梁结构的总体状态，加上中跨横向靠

5、两排吊杆(间距0.8m)拉起并平衡，给人感觉是容易失稳，横向稳定性是关键，所以有必要进行结构的自振动力特性的计算，并对结构的空间稳定性进行计算复核。(4)通过设计复核，为施工图设计审查提出复核意见，对有关设计需要完善的方面提出建议和意见。图1　衢江大桥主桥设计立面图和主梁断面图3计算复核的过程与结果3.1静力复核计算3.1.1计算模型计算模型按空间杆系有限单元法建模，主梁、拱肋、V型墩和刚构均抽象为杆系单元，拱脚与V型刚构内侧顶部刚接，处理为刚结点；中跨主梁由于在两拱趾附近处断开，支承在边跨主梁的牛腿

6、上，模型处理为两牛腿上的一端铰支、一端滑动的简支梁；系杆为高强钢绞线束组成，模型处理时，将它看作是一根与主梁重合的索单元。计算模型的边界条件为两中墩底部为固定端，主梁两边跨端部为滑动支承。3.1.2计算荷载与计算软件计算荷载主要考虑：结构自重、二期恒载、活载、温度荷载、基础沉降等方面的因素和影响。计算软件采用同济大学编制的桥梁电算软件，该软件考虑预应力对结构所产生的次内力和对截面所产生的应力，因此，计算所得到的内力包络图和应力包络图应包括了预应力筋所起的作用。图4吊杆轴力包络图（10KN）3.1.3静

7、力计算复核过程与结果分析根据设计文件中的施工步骤，静力计算按相应阶段进行，各个阶段的计算模型和计算荷载均不同，主要有：满堂支架下的两边跨与两Y型斜腿结构；满堂支架下的两边跨、主梁与Y型斜腿结构阶段；主拱架设；主拱支架拆除，安装吊杆，张拉吊杆拉力210KN，张拉系杆拉力28000KN；拆除所有支架，增加二期恒载；在成桥状态活载，支座沉降，温度等荷载的内力。按上述的施工步骤中的荷载和模型，分别进行静力复核计算。计算结果表明：恒载和预应力是结构荷载效应中的主要荷载，支座沉降，活载是较小的荷载，两者相差一个数

8、量级，由于中跨主梁采用断开措施，由温度产生的内力也很小。具体计算过程按主力荷载加附加力，即恒载(包括预应力荷载)、城A荷载、人行道人群荷载、基础沉降、温度荷载(年温差，日温差)计算出结构内力包络图。图2主梁上、下翼缘的应力包络图（MPa）3.1.3.1主梁情况从主梁上、下翼缘应力包络图(见图2)可见，中跨主梁截面应力均很小，上下缘最大压应力为6.87MPa，＜C50混凝土的轴心抗压强度的0.6倍(21MPa)，主梁截面尺寸基本合理。边跨主梁与斜腿交界处截