实腹式钢筋混凝土拱桥的设计与研究

刘 辉，张明科

(贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000)

实腹式钢筋混凝土拱桥的设计与研究

刘 辉，张明科

(贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000)

以象山大桥为工程依托，结合大桥的结构受力特点，对其进行了平面杆系计算和分析，从实际工程的角度出发，阐述了实腹式钢筋混凝土拱桥的设计要点，对该桥型的设计具有一定的参考价值。

实腹式；拱桥；设计

1 概 述

湄潭县象山大桥位于湄潭县象山茶博公园附近，跨越湄江河。起点岸与已建成的北滨路连接，终点岸与已建成的遵义至余庆公路相交，是连接湄江河两岸依江园和象山公园的大桥, 桥梁上部结构为20 m+40 m+20 m钢筋混凝土无铰拱，桥梁全长109.37 m，桥面纵坡为双向2.5%，桥面横坡为双向2.0%。桥面宽度：0.25(护栏)+3.25 m(人行道)+7.0 m(车行道)+ 3.25 m(人行道)+ 0.25(护栏)，全宽14 m。设计荷载等级为：公路-Ⅰ级，人群荷载3 kN/m2。

2 结构设计

(1)上部结构

主拱L0=40 m等截面悬链线钢筋混凝土箱型无铰拱，拱轴系数m=3.142，净矢跨比为1/4，净矢高为10 m，腹拱为L0=3 m的等截面圆弧混凝土板拱，截面高d0=0.30 m，主拱圈上设置6个腹拱圈。主拱圈采用单箱四室结构，高度为1.3 m，宽为14 m，顶、底板厚均为0.25 m。主拱圈设置12道横隔板，厚度30 cm。主拱圈上设置横墙4道。

边拱L0=20 m实心矩形截面，拱轴系数m=3.142，净矢跨比为1/5；净矢高为4 m。腹拱为L0=3 m的等截面圆弧素混凝土板拱，截面高d0=0.3 m，每个主拱圈上设置1个腹拱圈。

(2)下部结构

桥墩均为实体墩，桥墩基础均为明挖扩大基础，0#和3#桥台均为重力式U形桥台，基础为明挖扩大基础,，拱座基础为扩大基础，拱座开挖后采用与拱座基础同级混凝土原槽灌满。

2 施工顺序及其注意事项

(1)安装各跨拱架，对各跨拱架进行预压。

(2)现浇主拱圈，应按分段、分环和纵、横向对称均衡的原则进行加载。可按底板、腹板、顶板三环施工，前一环合拢并达到80%的设计强度后，再进行下一环施工。浇筑主拱圈时，注意立柱底座一起浇筑。同时浇筑墩上横墙。特别注意混凝土的养护。

(3)同时或交叉对称且均衡地浇筑各跨的立柱，再浇筑各墩上横墙、桥台前墙及拱顶侧墙。

(4)主拱圈养护30 d，按事先拟定的卸架程序对称、缓慢地卸落拱架。同时或交叉对称且均衡地浇筑各跨的腹拱圈。

(5)同时或交叉地对称且均衡地砌筑各跨腹拱圈段的侧墙和拱上填料(护拱)、拱顶填料。

(6)对称、均衡地从两桥头往跨中施工桥面系,大桥主体完工。

3 计算参数

3.1 永久作用

混凝土重力密度25 kN/m3；片石混凝土重力密度24 kN/m3。

主拱圈的重量及桥墩按计算程序自动计入，桥面系、挑梁及填料、立柱、立柱上腹拱、立柱座在腹拱圈以集中荷载的形式作用于相应拱圈节点上；在拱顶实腹段以均布荷载的形式作用于相应拱圈节点上；拱圈中的横隔板重量以集中荷载的形式作用于相应拱圈节点上。

3.2 可变作用

汽车荷载：公路-Ⅰ级；重要性系数1.0；纵向计算按二车道计算。

人群荷载：3 kN/m2。

汽车冲击力：按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)规定计算。

(2)温差效应。

由表3数据分析可得：各项目的计算值与实测值最大差值分别为1.6 mm，1.7 mm，1.1 MPa，1.8 kN。计算值与实测值吻合较好，说明了利用分段线性函数来模拟主缆纵桥向的温度分布的方法是可行的。

3.4 对比

主缆整体升温与分段线性升温对比在有限元中分别施加：整体升温模型中施加26.2 ℃的单元温度，分段线性升温模型中施加的单元温度在30.3～22.1 ℃线性内插，基准温度为20 ℃。以此对比分析小格拉桥整体升温与分段线性升温两种温度模式下的差异。

由表4数据可知：而在分段线性升温模型中，主缆在L/4处的吊索索力比3L/4处大18.9 kN。这是主缆L/4处温度高于3L/4处导致的。主缆分段线性升温比整体升温的吊索索力大9.2%。

4 结 论

(1)温度荷载作用下引起的悬索桥中跨跨中标高变化量远大于边跨跨中标高变化量，线性拟合了主缆跨中标高温度修正公式。(2)用分段线性函数模拟主缆纵桥向温差引起的位移、应力及吊索索力，计算值与实测值吻合较好。(3)主缆分段线性升温比整体升温的吊索索力大9.2%，说明分段线性温度荷载引起的吊索索力较整体升温大。

[1] 汪东林,张伟.悬索桥主缆温度场计算模型构建分析[J].公路交通科技，2015.

[2] 黄志广.大跨度悬索桥温度场现场监测与数值分析[D].华南理工大学,2016.

2017-02-15

刘辉(1988-)，男，贵州凯里人，硕士工程师，研究方向：大跨径钢筋混凝土公路桥梁。

U442

：C

：1008-3383(2017)06-0117-01