剛架拱橋教材

剛架拱橋

剛架拱橋是在雙曲拱橋、桁架拱橋、肋拱橋和斜腿剛架橋基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的另一種新橋型。屬于有推力的高次超靜定結(jié)構(gòu)。由于它具有構(gòu)件少，自重輕，整體性好，剛度大，施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較先進(jìn)，造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。

剛架拱橋的上部結(jié)構(gòu)由剛架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系等部分組成。1.主拱腿；2.實(shí)腹段；3.腹孔段(中腹孔和邊腹孔)；4.次拱腿；5.橫隔板。1.剛架拱的構(gòu)造5.橫隔板；6.微彎板；7.懸臂板；8.現(xiàn)澆橋面；9.現(xiàn)澆接頭。

主梁和主拱腿的交接處稱為主節(jié)點(diǎn)，次梁和次拱腿的交接處稱為次節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造一般均按固結(jié)設(shè)計(jì)，并配置鋼筋。主拱腿和次拱腿的支座分別稱為主支座和次支座，根據(jù)構(gòu)造型式和所選計(jì)算圖式不同，可以采用固結(jié)和鉸接(平鉸或較完善的弧形鉸)。主梁和主拱腿構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)的幾何形狀是否合理，對(duì)全橋結(jié)構(gòu)的受力有顯著的影響。主梁和次梁的梁肋上緣線一般與橋面縱向平行，主梁下邊緣線一般可采用：二次拋物線、圓弧線或懸鏈線，使主梁成為變截面構(gòu)件。主拱腿可根據(jù)跨徑大小和施工方法等不同，設(shè)計(jì)成等截面直桿或微曲桿。有時(shí)從美觀考慮，也可采用與主梁同一曲線的弧形桿，同時(shí)可改善梁、拱腿的受力性能。

根據(jù)不同的施工方法和條件（運(yùn)輸、安裝能力等），剛架拱片可以采用現(xiàn)澆或預(yù)制安裝方法施工，目前大多數(shù)采用后者。為了減小吊裝重量，可將實(shí)腹段和縱梁、斜撐等分別預(yù)制，現(xiàn)澆混凝土接頭連接。當(dāng)跨徑較大時(shí)，縱梁還可分段預(yù)制。橫向聯(lián)系是為使剛架拱片聯(lián)成整體共同受力、并保證橫向穩(wěn)定而設(shè)置的。為了簡(jiǎn)化構(gòu)造，橫向聯(lián)系可采用預(yù)制裝配式的橫系梁和橫隔板形式，其間距視跨徑大小酌情布置，一般取為3～5m。一般在剛架拱片的跨中，主、次節(jié)點(diǎn)，次梁端部等處設(shè)置橫系梁。當(dāng)跨徑較大或者跨徑小、橋面很寬時(shí)，為加強(qiáng)跨中實(shí)腹段剛架拱片間的橫向整體性，有利于荷載的橫向分布，可增設(shè)直抵橋面板的橫隔板。橋面系可由預(yù)制微彎板、現(xiàn)澆混凝土填平層、橋面鋪裝等部分組成，也可采用預(yù)制空心板、現(xiàn)澆混凝土層及橋面鋪裝構(gòu)成。

剛架拱橋?qū)儆谟兴酵屏Φ妮p型鋼筋混凝土拱式結(jié)構(gòu)，目前多用于中等跨徑橋梁，它也是在軟土地基上修建拱橋的實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的一種新橋型，還待今后不斷的總結(jié)和提高。

2.剛架拱主要構(gòu)造尺寸擬定剛架拱跨中截面的高度，可采用如下經(jīng)驗(yàn)公式估算：式中：－跨中截面高度(mm)；

－拱圈凈跨徑(mm);

－荷載系數(shù)，對(duì)于公路－I級(jí)為1.4，公路－II級(jí)為1.2。對(duì)于橋墩剛度較小的多跨剛架拱橋，跨中截面的高度通常約為跨徑的1/30～1/50。剛架拱片的數(shù)量與橋?qū)?、跨徑等有關(guān)。拱片間距一般約為2.0～3.5m左右，當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板和預(yù)應(yīng)力剛架拱片配合使用時(shí)，片間距離還可適當(dāng)加大，減少拱片數(shù)量，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。剛架拱片各主要節(jié)點(diǎn)的位置不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)的受力狀況，也關(guān)系到全橋的外形美觀。主節(jié)點(diǎn)位置由實(shí)腹段長(zhǎng)度和拱腿斜度確定。一般情況下，實(shí)腹段長(zhǎng)度約為橋梁跨徑的0.4～0.5倍，拱腿與水平線夾角在30度左右，主節(jié)點(diǎn)位置取在0.25～0.3跨徑處。次節(jié)點(diǎn)的位置則與主節(jié)點(diǎn)位置和空腹段邊縱梁（墩或臺(tái)至第一根斜撐之間）跨度的大小有關(guān)，當(dāng)只有一根斜撐的拱片，一般可將次節(jié)點(diǎn)布置在縱梁的中點(diǎn)附近，以改善縱梁的內(nèi)力。實(shí)腹段一般為變截面構(gòu)件，其底緣的弧線可采用矢跨比為1/16～1/20左右的二次拋物線或其他曲線，此時(shí)拱腿可采用直桿或微曲桿。為了改善拱片受力和美觀，拱腿與實(shí)腹段也可采用同一根曲線。剛架拱片的厚度一般為200～400mm，為了簡(jiǎn)化施工，實(shí)腹段、斜撐均采用相同寬度?？v梁的高度由邊縱梁（無(wú)斜撐水平分壓力作用）的受力所控制，一般小于拱的跨中高度。實(shí)腹段、縱梁采用凸形截面，斜撐采用矩形截面。斜撐高度約為其高度的2.5～3.5倍。在初步擬訂截面尺寸后，再經(jīng)過(guò)試算進(jìn)行調(diào)整。其他相似構(gòu)造的尺寸同桁架拱。3.剛架拱的計(jì)算(1)基本假定及計(jì)算模型1)恒載作用時(shí)，拱腿腳和斜撐腳均為鉸接，活載作用時(shí)，拱腿腳固結(jié)，斜撐腳鉸接、弦桿支座無(wú)論恒載、活載，均作為允許水平位移的豎向鏈桿。2)恒載全部由剛架拱片與橫系梁組成的結(jié)構(gòu)承擔(dān)。3)活載和附加力由裸拱片與橋面系組成的整體結(jié)構(gòu)承擔(dān)（不包括橋面磨耗層）。4)考慮活載的橫向分布，可按彈性支承連續(xù)梁簡(jiǎn)化法或其他方法計(jì)算。5)在內(nèi)力計(jì)算中，按單元全截面特征進(jìn)行計(jì)算，在配筋計(jì)算中