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刚架拱桥

刚架拱桥是指外形似斜腿刚架的拱桥。由刚架拱片、横系梁与桥面系组成。刚架拱片是拱肋与拱上建筑组成整体的承重结构,立面上略呈拱形,其间用横系梁和桥面系连接成整体共同受力。这种桥较其他类型拱桥构件少,自重轻,材料省,适用于地基较差的桥位处。

刚架拱桥是在桁架拱桥、斜腿刚构桥等基础上,结合我国拱桥特点及无支架施工经验而发展起来的新桥型,属于有推力的高次超静定结构。刚架拱桥大部分构件偏心受压,无纯拉构件,可以充分利用混凝土抗压能力强的特点。与桁架拱相比,混凝土用量和钢筋用量均可以减少,经济效益较明显;施工方法适用性强,可采用预制吊装、有支架吊装、悬臂拼装、转体施工法等。

由于它具有构件少、整体性好、自重小、施工简便、造价低、结构线条简单、外形美观大方,对地基承载力要求比其他拱桥低等特点,适用于跨径2570m的桥梁。

刚架拱桥的上部结构由刚架拱片、横向连接系和桥面等部分组成。 [1]

刚架拱桥是在双曲拱桥、桁架拱桥、肋拱桥和斜腿刚构桥等基础上,结合我国拱桥特点及无支架施工经验而发展起来的新桥型。

刚架拱桥的上部结构是由拱腿与实腹段合龙后组成裸肋,在裸肋的基础上架弦杆及斜撑形成刚架拱片;在刚架拱片之间设置横系梁;安装预制的肋腋板(或微弯板)和悬臂板,现浇混凝土填平层和桥面铺装组合而成。

刚架拱桥属于有推力的高次超静定结构。它具有杆件少、整体性好、自重轻、施工简便、材料省、对地基承载力要求比其他拱桥低、造型美观等优点,因此已在我国得到广泛的应用。 [2]

刚架拱片是刚架拱桥的主要组成部分,施工阶段承受上部构造自重,营运阶段与桥面系连成整体,共同承受恒载、活载和附加荷载,并把其作用力传递到墩台上。下面介绍其各部分构造。

1.实腹段

实腹段上缘为直线,下缘为曲线,长度一般为(0.4~0.5)f0(f0为净跨径)。截面形式一般为凸形,对于大跨径刚架拱,可采用工字形、箱形等截面形式。配置的下缘纵向受拉钢筋及上缘受压钢筋,应用箍筋固定。箍筋直径不小于8 mm,间距不大于受力钢筋直径的10倍。

2.拱腿

拱腿一般采用直杆,但从美观考虑,可采用与实腹段下缘同一曲线的曲杆或微曲杆,但曲率不能太大。由计算知:如果拱腿曲率增大,相应的拱腿负弯矩也会增大,对拱顶、拱腿均不利。

拱腿截面应根据跨径的大小或施工要求而选择矩形、工字形、箱形等截面形式。

3.弦杆

弦杆是等截面直线杆件,和实腹段一样,截面形式可为凸形、工字形、箱形等。受力状况接近于梁,内弦杆为压弯杆件,外弦杆以弯为主,有较小的拉力。配筋构造要求同钢筋混凝土组合梁,除按受力要求配筋外,尚应加强小节点处上、下缘和杆件侧面的构造配筋,以及大节点处上、下缘和与拱腿相交处圆弧部分的构造配筋。,

4.斜撑

斜撑是等截面直线杆件,其截面形式为矩形、工字形、箱形等。斜撑的作用是支撑弦杆,缩小弦杆段的跨度并对内弦杆提供轴力,其配筋要求同拱腿。

5.大、小节点

大、小节点处的杆件相邻边缘应用弧线过渡,同一杆件两边过渡线的起点应接近同一截面。沿过渡线边缘应设包络钢筋,包络钢筋锚固于弦杆中应有足够锚固长度。各杆件主筋应顺杆件方向伸过节点中心截面,且应满足锚固长度要求。拉弯杆件的伸入主筋应带弯钩。

在大、小节点附近箍筋应适当加密,以承受局部应力。 [2]

刚架拱桥的合理跨径是25~70 m。当跨径小于30 in时,或弦杆配置预应力钢筋时,可不设斜撑,。当跨径较大时(70m以上),可增加斜撑,除第一斜撑支承于桥台(墩)外,其余斜撑支承在拱腿上。

实腹段的下底缘曲线可采用二次抛物线、悬链线或圆弧线,但实际上,实腹段的下底缘曲线多用二次抛物线。

拱腿可根据跨径的大小设计成直杆或与实腹段下底缘相配合的微曲杆,跨径25~40 m时,可简单设计为直杆;40 m以上时,从美观角度考虑可设计为微曲杆件。 [2]

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