中承式系杆拱桥结构体系分析
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各子结构分别设置系杆以实现独立的平衡。边 拱采用预应力混凝土刚性系杆。为避免因主桥全长 桥面结构连续而使桥面受拉,主拱采用柔性系杆,并 将主拱、三角刚架范围内的桥面设计成纵向可伸缩 体系,在边拱与三角刚架连接处设伸缩缝,以避免桥 面系受到水平拉力。 为使三角刚架两侧所受的竖向力平衡,减小主 墩基础承受的弯矩,在材料选用上,主拱桥面系采用
图7三角刚架与下承式拱组合示意
钢一混叠合梁,边拱桥面系采用预应力混凝土结
钢一混叠合梁,边拱桥面系采用预应力混凝土结构
明州大桥位手宁波市东外环路,跨越甫江,为 100m十450m十100m中承式系杆拱桥,三角区的 拱肋采用双肢,与立柱、主梁一起形成桁架结构(图 8)。在横桥向拱肋向路中线倾斜,且边跨、中跨拱肋 保持在一个斜平面内,形成提篮拱
为了使系杆张拉能平衡主墩所受的不平衡水平 力,主梁在与主拱相交处设置断缝。根据主跨悬吊区 主梁与三角区主梁不同的受力特点,加劲梁分别采用 了不同的断面形式。悬吊区加劲梁仅受吊杆间竖向 弯矩,采用底板开口的纵横梁体系。三角区主梁承受 轴力、弯矩的共同作用,采用全封闭箱形断面。 由双肢拱肋在三角区形成的桁架结构,共同承 受主跨悬吊区竖向荷载,大大改善了主拱和边拱的 受力状态。
已建的多于三跨的中承式拱桥也出现了多种受 力形态,比较常见的多跨拱桥,其受力体系与三跨飞 熊式拱类似,三角区主梁纵向刚度小,基本为横梁体 系,如:南昌生米大桥(四跨)、大连普兰店湾五跨提篮 洪桥、吉安白鹭大桥(五跨)等。造型及受力体系比较 独特的多跨拱桥有柳州市广雅大桥(四跨)、济宁泗河 大桥(五跨),其三角区均为刚架、拱肋采用双肢。
单位:m 图8宁波明州大桥
作为柳州市中心城区标志性建筑的广雅大桥, 采用了63m十2×210m十63m的四跨中承式系杆 拱桥,方案如图9所示。为减小桥面以下拱肋的阻 水面积,将边拱肋设计为斜腿,边拱斜腿、桥面以下 的主拱肋及桥面主梁构成三角刚架,类似的三角风 架在中墩、边墩均设置。 边墩处设置了上肢副拱,与三角刚架、主拱肋节 段构成桁架结构。利用桁架作为支撑,主梁向边墩 延伸了一段,一方面增加了边跨跨度,也使桁架两侧 的竖向力平衡。边墩处的桁架结构增加了拱肋的面 外刚度,有利于拱肋的面外稳定,满足了桥面以上不 设横撑的景观要求。桁架结构也改善了主拱肋受 力,减小了截面尺寸。 为实现系杆张拉力与拱肋产生的水平力的平 衡,同时也为了避免主梁连续、结构超静定次数过高 对自身产生的不利影响,在边墩的主跨拱梁相交处 设置断缝
曹海顺鄂芳华:中承式系杆拱桥结构体系分析
泗河大桥位于济宁市太白湖区,属于环湖大道 东线工程,主桥采用30m+95m十130m十95m十 30m的五跨中承式系杆拱桥,如图10所示。
与三跨拱桥的双肢拱肋体系类似,泗河大桥在 中墩、边墩的三角区设置刚架,与拱肋上肢、立柱形 成桁架结构。拱肋上肢的采用,一方面可以实现山 岚叠蟑的景观效果;另一方面减小了下肢拱脚段的 负弯矩和轴力,使下肢拱筋可采用等高截面以简化 构造设计。经过分析发现,将边三角区设计成桁架 也减小了系杆张拉产生的负反力。 为使各跨拱对主墩、边墩产生的水平推力可通 过张拉系杆索达到平衡,一方面将主跨及次跨主梁 在与三角区相交处设断缝;另一方面,不仅在两侧过 渡墩间配置通长的系杆索,还增加配置了主跨范围 内的节段索。由于三角区和吊索区的加劲梁具有不 同的受力特点,分别采用了闭口钢梁和开口钢梁
在城市跨河桥梁的设计中,当河面比较宽阔时, 出于景观考虑,较多地采用了中承式拱桥桥型。不 同桥位处的拱桥景观造型各异竣工资料,在结构设计前需要 提炼与其相适应的受力特性,因地制宜地确定桥梁 结构体系。即使在桥梁方案的景观造型相同的情况
下,通过改变结构的外界药束以及内部连接,也能获 得不同的结构受力性能。确定合适的结构体系对于 优化结构受力、减少投资满足景观造型要求,拓展中 承式拱桥的适用条件具有十分重要的意义
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