下承式系桿拱橋.doc

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1、淺談下承式系桿拱橋的設(shè)計(jì)摘　要　下承式系桿拱是一種無(wú)推力的拱式組合體系,是外部靜定結(jié)構(gòu),兼有拱橋的較大跨越能力和簡(jiǎn)支梁橋?qū)Φ鼗m應(yīng)能力強(qiáng)的兩大特點(diǎn),當(dāng)橋面高程受到限制而橋下又要求保證較大的凈空(橋下凈跨和凈高)時(shí),無(wú)推力的拱式組合體系橋梁是較優(yōu)越的橋型。從設(shè)計(jì)方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工等方面對(duì)滄黃高速跨線大橋進(jìn)行了介紹。1　概況滄黃高速跨線橋位于滄寧公路滄縣段捷地鄉(xiāng)大賈莊村北,中心樁號(hào)K1+414.049,上跨滄黃高速公路。交叉處滄黃高速公路平面位于半徑R=7000m的左偏平曲線上,中心樁號(hào)CHK12+420。交角90°,設(shè)計(jì)標(biāo)高16.189

2、m,該橋上部結(jié)構(gòu)為1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁+1-50m下承式系桿拱+1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁;下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩、肋板式橋臺(tái),墩臺(tái)下接承臺(tái),基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ);橋梁凈寬11.5m;汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該橋橋型布置如圖1所示。2　方案比選在橋梁建設(shè)中,橋梁方案的確定是非常重要的,尤其大跨徑橋梁更是如此。在初步設(shè)計(jì)階段我們擬定了兩個(gè)方案:方案一:1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁+1-50m下承式系桿拱+1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁,橋梁總長(zhǎng)90m,概算總造價(jià)為644.8萬(wàn)元(含引道),其中跨線橋造價(jià)303.9萬(wàn)元。本方案的的優(yōu)點(diǎn)是:①一跨上跨滄黃高速,

3、橋下凈空大,視野開(kāi)闊,為將來(lái)滄黃高速改建留有較大余地;②建筑高度小,填土高度低,總造價(jià)低;③橋型美觀,與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),建成后將成為滄黃高速的一個(gè)亮點(diǎn)。但本方案施工工藝較復(fù)雜,對(duì)施工技術(shù)要求較高。方案二:采用4-25m預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,橋梁總長(zhǎng)100m,概算總造價(jià)為658.6萬(wàn)元(含引道),其中跨線橋造價(jià)為310.9萬(wàn)元。本方案的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)施工技術(shù)成熟,施工質(zhì)量較易控制。缺點(diǎn)主要是:建筑高度較高,填土高度高,總造價(jià)高。經(jīng)綜合考慮,我們推薦方案一。即按1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁+1-50m下承式系桿拱+1-20m預(yù)應(yīng)力箱梁進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。

4、3　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1上部結(jié)構(gòu)　下承式系桿拱部分為梁拱組合剛性系桿剛性拱結(jié)構(gòu),系桿和拱肋共同承擔(dān)軸力和彎矩,內(nèi)力計(jì)算比較接近真實(shí)狀況。系桿和拱肋端部是剛性連接的,體系為外部靜定而內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu),超靜定次數(shù)為3+n(n為吊桿根數(shù))。主跨計(jì)算跨徑48m,矢跨比1/5。拱肋為工字形普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),系桿、中橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),端橫梁為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),橫梁與系桿固結(jié),吊桿采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲模擬成單向受拉桿,兩拱肋間設(shè)三道預(yù)應(yīng)力混凝土橫撐。兩邊跨箱梁部分為單箱室小箱梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。根據(jù)各施工階段和使用階段的受力體系按平面桿系對(duì)構(gòu)件進(jìn)

5、行有限元分析,采用容許應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算。內(nèi)力計(jì)算采用平面桿系有限元計(jì)算程序———交通部公路科學(xué)研究所《公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)GQJS》及中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院《橋梁設(shè)計(jì)綜合計(jì)算程序BriCAS》進(jìn)行計(jì)算。3.2　下部結(jié)構(gòu)從橋位地質(zhì)勘察報(bào)告所揭示的地層看,土層主要為第四系全新統(tǒng)陸相沖積(Q4al)、陸相沖積與沼澤相沉積(Q4h+al)及更新統(tǒng)陸相沖積(Q3al)形成的粉土、粉質(zhì)粘土及粘土層,場(chǎng)地地層分布穩(wěn)定,無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象,屬均勻地基。由于路線上跨滄黃高速公路,橋臺(tái)填土較高,故下部結(jié)構(gòu)采用肋板式橋臺(tái)、柱式橋墩,墩臺(tái)下接承臺(tái),基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)

6、,樁柱入土深度及配筋采用m法計(jì)算。3.3　橋面標(biāo)高本橋縱斷面位于半徑R=6500m的豎曲線上,縱坡坡度2.8342%。橫橋向設(shè)置1.5%雙向橫坡。主跨系桿拱部分橋面橫坡及縱坡均在結(jié)構(gòu)(系桿、橫梁)中調(diào)整,梁底水平,橋面板及橋面鋪裝等厚;箱梁部分橋面橫坡及縱坡由箱梁結(jié)構(gòu)和蓋梁頂面調(diào)整,豎曲線在防水混凝土鋪裝層調(diào)整,瀝青混凝土橋面鋪裝層等厚。4　施工要點(diǎn)由于剛性系桿剛性拱的剛度大,拱肋和系桿均能承受軸力和彎矩,在施工中既可以采用滿堂腳手架,又可以整體拼裝和整體拖拉(頂推)就位,選擇施工方案的余地較大,施工時(shí)的吊裝和穩(wěn)定性也易保證。根據(jù)本橋的實(shí)際

7、情況,本橋設(shè)計(jì)中采用滿堂支架現(xiàn)澆施工方法。4.1　上部施工順序應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定執(zhí)行下承式系桿拱部分施工順序?yàn)?①預(yù)制行車道板、橫撐(待混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束);②安裝中橫梁支架、端橫梁支座、系桿支架、拱肋支座,澆筑系桿與拱肋節(jié)點(diǎn)混凝土;③澆筑中橫梁、系桿、端橫梁;④中橫梁混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉N2鋼束,混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)拆除中橫梁支架;⑤系桿混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉N1、N2鋼束;⑥安裝行車道板;⑦張拉中橫梁N3鋼束;⑧安裝拱肋支架、吊裝橫撐(混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%)、設(shè)置橫撐臨時(shí)支

8、架;⑨澆筑拱肋及橫撐濕接頭;lu安裝吊桿,拱肋及橫撐濕接頭混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后拆除拱肋支架及橫撐臨時(shí)支架,拆除順序由中間向兩端對(duì)稱、均勻進(jìn)行;lv張拉吊桿預(yù)應(yīng)力鋼束;l