先拱后梁法钢管混凝土系杆拱桥设计.doc

先拱后梁法钢管混凝土系杆拱桥设计陈 宏 先拱后梁法钢管混凝土系杆拱桥设计 陈 宏 (上海市政工程设计研究院 ,上海 200092) 摘 要 :结合上海市青浦区蒸浦大桥设计 ,提出先拱后梁法施工钢管混凝土系杆拱桥在设计过程中应考虑的 几个问题 ,并根据其特点提出施工工艺 。 关键词 :钢管混凝土拱 ;系杆拱桥 ;结构设计 ;施工工艺 中图分类号 : U448 . 225 文献标识码 :A 文章编号 :100927716 (2004) 0420054203 1 工程简介 2 主桥结构特点及现场施工条件 下承式钢管混凝土系杆拱桥主要由圆形钢管 1 . 1 工程概况 大蒸港蒸浦大桥位于上海市青浦区黄娄村以 北 、泖洋港以西 、蒸浦渡口附近 ,是蒸四公路中跨 越大蒸港的一座桥梁 。桥位处江面宽 110 m ,航道 为 Ⅳ级航道 ,住在两岸的居民一直摆渡过江 ,这不 仅让居民出行十分不方便 ,也限制了两岸的经济 发展 ,因此蒸浦大桥的建设成为当务之急 。 通过对 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 在 航 道 通 航 要 求 、景观要求 、工程造价 、施工的难易性及其他主 要方面与其它桥型比较 ,最后选用了下承式钢管 混凝土系杆拱桥方案 。该桥全长 441 . 9 m ,主跨为 75 m 下承式钢管混凝土系杆拱桥 ,两岸引桥为跨 径 25 m 、22 m 预应力空心板梁 , 在 河 岸 两 边 桥 墩 处 ,各设置 1 座上 、下楼梯 ,以方便居民过桥 。 1 . 2 技术标准 荷载 :汽车 - 20 级 ,挂车 - 100 ,人群荷载3 . 0 k Pa 。 桥面宽 :主桥为 11 . 6 m ,引桥为 9 . 6 m ,其中车 行道均为 7 m ,其余为人行道 。 纵横 坡 : 桥 梁 纵 坡 为 3 . 5 % , 横 坡 为 1 . 5 % 。 桥上凸型竖曲线半径 R = 3500 m 。 设计温度力 :升降温差按Δt = ±30 ℃计 。 通航标准 : Ⅳ级航道 。 抗震设防标准 :按地震烈度 6 度设防 。 混凝土拱肋 、预应力混凝土系梁 、吊杆和桥面系组 成 ,属于内部超静定 、外部静定的自锚式结构 。拱 桥的拱肋 、系梁与端横梁固结 ,端结点是该桥的关 键部位 ,它不仅是梁拱的连接点 ,纵向预应力的锚 固点 ,同时也是确保拱肋空间稳定性 ,由强大端横 梁的抗弯刚度提供的嵌固点 , 受力复杂 , 配筋量 大 。 根据拱肋与系梁的相对刚度不同 ,系杆拱桥 分为刚性系梁刚性拱 、刚性系梁柔性拱和柔性系 梁刚性拱 ,可根据跨径及施工方法选用不同的型 式 。该桥为中等跨径的桥梁 ,选用刚性系梁刚性 拱 ,不仅使系梁和拱肋的内力分配较均匀 ,受力较 合理 ,外形尺寸协调优美 ,同时又能满足不同施工 阶段的要求 。计算跨径 L = 75 m ,矢高 f = 14 m ,矢 跨比 1/ 5 . 36 ,拱轴线按二次抛物线规律变化 , 系 梁为带悬臂的空心箱形截面 。桥面宽由两个车道 7 . 0 m 和两片拱肋以及两侧各宽 1 . 3 m 的人行道 组成 ,全宽 11 . 6 m 。为减少系梁局部弯距 ,中横梁 与吊杆位置一一对应 ,每隔 5 m 设置一道 ,为提高 整体稳定 ,拱肋之间设置 6 道Φ800 钢管风撑 。 桥的设计与施工方法有关 ,同一座桥 ,施工方 法不同 ,其成桥后的内力不同 ,同时要考虑桥梁的 结构需满足各施工阶段的要求 。系杆拱桥施工方 法有先梁后拱法和先拱后梁法 ,由于该桥处航道 繁忙 ,不能断航 ,所以只能采用河中无支架的先拱 后梁法施工 。先拱后梁施工方法需先安装拱肋 , 然后再安装系梁 、桥面系 。在拱肋安装后 ,必然产 生水平推力 ,而此时系梁还未安装就位 ,无法承受 收稿日期 :2004201206 作者简介 : 陈宏 ( 19672) , 男 , 安徽金寨人 , 工程师 , 从事结构设计 来承受 水 平 力 。由 来承受 水 平 力 。由 于 采 用 无 支 架 施 工 , 拱 肋 、系 梁 、中横梁 、桥面板均陆地预制 ,然后吊装就位 ,所 以工序多 ,需控制好各阶段的内力 。 主桥总体布置如图 1 。 倾稳定分析是关键 ,对各种荷载组合及各施工阶 段进行计算 ,其稳定系数均大于 5 ,满足要求 。 (3) 根据该桥所处位置不能断航的特点 ,采用 了先拱后梁的施工方法 。按照施工顺序进行了三 个阶段的内力和变形计算 。第一阶段为空钢管吊 装后 ,第二阶段为钢管灌注混凝土后 ,第三阶段为 系梁吊装后 。 (4) 根据先拱后梁的施工特点及吊杆技术指 标 ,计算出拱肋预拱度及梁安装高程 。 3 . 2 主桥结构构造 3 . 2 . 1 拱肋 对以轴向受压为主的拱肋 ,采用钢