装饰拱桥结构吊杆的选择

王方亮天津市市政工程设计研究院（300000）

一个优秀的桥梁作品，首先会在建筑景观上取悦于人，设计师兼顾结构、景观双重设计已成为一种素养。当下设计师门讲究力学美，环境与结构的结合，景观与结构的协调，各因素相辅相成。拱桥作为一种优雅的桥梁结构型式，在景观层面有其先天的优势，其构图讲究曲线线性，构件设计中不乏张力感，也得到了建设方的青睐，吊杆作为拱桥的一个关键受力构件，是承上启下之衔接元素，拱梁体系中，吊杆力的选取更是关乎到整个结构设计，关系到各个构件尺寸的选取[4]。

1 工程概况

某区关键区域市政桥，单跨过河，桥梁上部结构为预应力混凝土T梁，下部结构为U台。拟在T梁上实施装饰假拱结构，景观要素是工程设计的一个关键点，吊杆与外T梁的侧伸挑臂缘链接，为外飘主幅拱体系桥型。

2 设计思路

主、副拱的结构结合使得拱桥结构造型更趋优雅，梁体平面上采用外挑扩大的人行道布置方案。副拱吊杆锚固区要考虑到外挑人行道的设计。单纯从力学角度考虑，副拱吊杆提供一个初拉力，可为外挑悬臂的人行道板提供一个上拉力，不失为一个较好的设计；亦可主、副拱吊杆单独成体系，不作为下面梁体的连接承载体。针对此两种思路，作吊杆选取分析。

3 吊杆选取分析

采用大型有限元分析软件MidasCivil/2019建立该桥空间有限元分析模型。桥梁采用整体建模，拱肋、横撑、T梁、人行道侧现浇纵、横梁采用空间梁单元，预制人行道桥面采用板单元，吊杆及系杆采用空间桁架单元，人行道侧现浇纵、横梁刚接，并与T梁叠合刚接，拱脚基础固结。

主、副拱的架设单独完成，在无吊杆的工况下，拱梁为无联动体系。钢绞线、平行钢丝、钢拉杆均进行了初张拉，三种吊杆的属性（截面积、模量等）按照等同模拟，初始张拉力为3t。钢管吊杆不进行初张拉，且吊杆下端是自由端，通过在梁体上预开孔，将吊杆下端深入梁体孔中，再填入沥青等弹塑性介质。

对钢绞线、平行钢丝、钢拉杆三种结构进行吊杆力的单项结果提取：温度影响下的吊杆力变化范围为-3.6t～3.6t。运营阶段的吊杆力变化为-5.7～3.0t，吊杆直接与混凝土桥面连接，吊杆对钢筋混凝土的作用力变化较大，拉、压的作用结果均有体现。本工程外悬臂人行道区域的钢筋混凝土对吊杆的拉压作用较敏感，从受力角度考虑，不是理想的设计。而钢管下端自由的吊杆形式可以规避上述问题，对钢筋混凝土桥面无不利影响，是一种较优的设计构造。

从结构造价角度考虑，钢绞线、平行钢丝、钢拉杆的安装费用远高于钢管吊杆的安装费用，前三者的锚头、叉耳、连接套筒等费用和钢管的材料费用差距更大，造价近千万的假拱桥，钢管吊杆费用可控制在10万元以下，而其它三种形式吊杆的费用均超过30万元。

从维护养管角度考虑，钢管吊杆的更换较其它三种形式吊杆的更换简单方便。

分析四种吊杆形式下的垂度效应，根据索体结构的经典垂度公式可求解出9m长度75°斜置柔性吊杆的垂度为4～5mm，较小；而钢管吊杆的下挠约为12mm，在可接受范围之内、不影响美观。

4 结语

文章对某装饰景观拱桥进行受力分析，比较了钢绞线、平行钢丝、钢拉杆等专用索具与非常规钢管吊杆的受力效应，及其对连接钢筋混凝土梁体的影响，并从经济、养护、美观等角度综合讨论了钢管吊杆的优势。由此得出结论：钢管吊杆具有良好的经济性，可为同类桥梁借鉴参考。