【摘　要】鋼管混凝土拱橋在我國(guó)的應(yīng)用發(fā)展很快。本文對(duì)剛架系桿拱橋型、助供橫向結(jié)構(gòu)、拱助我面設(shè)計(jì)和橋面系構(gòu)造等問(wèn)題進(jìn)行探討。

　【關(guān)鍵詞】 鋼管混凝土 拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 探討

　　鋼管混凝土拱橋近十年來(lái)在我國(guó)發(fā)展迅速，隨著數(shù)量的增多，跨徑與規(guī)模也不斷增大，分布區(qū)域也越來(lái)越廣，除了鋼管混凝土拱橋具有材料強(qiáng)度高、施工方便、造型美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)的原因外，與我國(guó)正處于大規(guī)模的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)期的大環(huán)境有密切的關(guān)系[2］。本文將根據(jù)鋼管混凝土拱橋在我國(guó)的應(yīng)用情況與近幾年的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)進(jìn)行定性的討論。

　　一、剛架系桿拱橋型

　　鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式豐富多樣，承載形式上、中、不承式均有。按拱的推力，又可分為有推力供和無(wú)推力供。無(wú)推力供又有拱架組合體系和剛架系杯供。鋼管混凝土拱橋以中下承式為主，有推力拱和元推力拱均占相當(dāng)?shù)谋戎?。在無(wú)推力拱中，以剛架系桿拱為主。這些都是鋼管混凝土拱橋的構(gòu)造特點(diǎn)，與我國(guó)傳統(tǒng)的石拱橋、鋼管混凝土拱橋均有明顯的不同。

　　剛架系桿拱是在鋼管混凝土拱橋中出現(xiàn)的拱橋新的結(jié)構(gòu)形式。我國(guó)建成的第一座鋼管混凝土拱橋--四川旺蒼東河大橋采用的就是剛架系桿拱。與拱架組合體系不同，剛架系桿供中拱助與橋墩?qǐng)F(tuán)結(jié)，不設(shè)支座，采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)作為拉桿來(lái)平衡換的推力，拉桿獨(dú)立于橋面系之外，不參與橋面系受力，而橋面系為局部受力構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)由于拱和墩連接處為剛結(jié)點(diǎn)，屬剛架結(jié)構(gòu)，又帶有系桿，故稱(chēng)之為剛架系桿拱。

　　剛架系杯拱為超靜定結(jié)構(gòu)，橋梁上部、下部以及基礎(chǔ)甚至地基連成一體，結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)較多，受力復(fù)雜。由于其系桿剛度與供梁組合體系中的系杯梁剛度相比小很多，特別對(duì)于大跨徑橋梁，系桿拉力增量將產(chǎn)生很大的變形，而供助、系桿和墩往團(tuán)結(jié)在一起，根據(jù)位移交形協(xié)調(diào)條件，供的水平推力的增量主要由橋墩和拱助自身承受，因而考慮系桿變形后它是有推力的結(jié)構(gòu)。系桿的作用是對(duì)拱施加預(yù)應(yīng)力以抵消拱的大部分水平推力（主要是恒載產(chǎn)生的水平推力），因此通常把系杯看成預(yù)應(yīng)力體外索。除去系桿承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般來(lái)說(shuō)不大，還可以通過(guò)適當(dāng)?shù)某瑥埨o予最大限度的減小，從這個(gè)角度可以看成無(wú)推力拱。剛架系杯拱由于系桿的存在，降低了對(duì)下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的要求，使拱橋的應(yīng)用范圍從山區(qū)擴(kuò)大到了平原和城市。

　　在施工方面，剛架系桿拱的施工可以像固定供一樣采用無(wú)支架施工，因而橋梁的跨越能力也較大，也能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土拱橋施工方便的優(yōu)越性。由于這些優(yōu)點(diǎn)，這種橋型出現(xiàn)以后得到較廣泛的應(yīng)用。

　　目前已建成的下承式剛架系杯拱中跨徑最大的是深圳北站大橋（150m），在建的跨徑最大的是湖北武漢漢江三橋（跨徑達(dá)280m）；帶雙懸臂半拱的中承武剛架系桿拱（俗稱(chēng)飛鳥(niǎo)式或飛燕式），已建成的跨徑最大的是廣東東南海三山西大橋（主跨ZDO刎。在建的大跨徑的有主跨達(dá)36（）的廣州丫警沙大橋、主跨達(dá)280米的武漢漢江五橋和主跨達(dá)235m的江蘇徐州京杭運(yùn)河大橋。由此可以看出，剛架系桿玖正成為大跨徑鋼管混凝土拱橋的主要橋型。

　　鋼管混凝土拱橋同自架設(shè)體系，先架設(shè)空鋼管供，再準(zhǔn)筑管內(nèi)混凝土，然后上橫梁、縱梁等橋系構(gòu)造，最后進(jìn)行橋回鋪裝和人行道、欄桿等附屬物。在系桿張拉前的水平推力由洪和下部結(jié)構(gòu)承擔(dān)。因水平位移對(duì)拱的受力的不利影響很大，通常要求下部結(jié)構(gòu)有較大的抗推剛度、承受大部分的水平推力。鋼管混凝土拱先期架設(shè)的空鋼管供的自重較輕，通常情況下其恒載水平推力較小．可以由下部結(jié)構(gòu)承受。但此后加上的恒載，如橫梁、縱梁、橋面鋪裝等自重，應(yīng)由系桿承受。也就是說(shuō)系桿應(yīng)隨上部結(jié)構(gòu)的施工逐步張拉。

　　然而，近期出現(xiàn)的一些大跨寬橋，由于橋面縱坡的存在，使得系桿較難在橫梁架設(shè)之前安裝，因而在橫梁架設(shè)之前的恒載水平推力要靠橋墩來(lái)抵抗。對(duì)于寬橋，橫梁的自重在橋梁恒載中所占比重很大，尤其是混凝土橫梁，這就使得橋梁基礎(chǔ)工程量急增，未能充分發(fā)揮這類(lèi)橋型對(duì)下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)要求低的優(yōu)勢(shì)。因此如何解決這一問(wèn)題，是這一橋型應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)鍵之一。

　　剛架系桿拱供墩?qǐng)F(tuán)結(jié)點(diǎn)的構(gòu)造較為復(fù)雜，俄慢下承式。拱助、橋墩、帽梁匯聚在這里，為不規(guī)貝消幾何體。其受力也較復(fù)雜，各方向的力也都集中于此點(diǎn)，且受系杯強(qiáng)大的集中力作用，容易在主技應(yīng)力方向發(fā)生開(kāi)裂；此外橋墩內(nèi)也可能產(chǎn)生較大的主技應(yīng)力。這些都應(yīng)引起重視?！?】

　　二、肋拱橋橫向結(jié)構(gòu)

　　鋼管混凝土拱橋均為助拱橋，由于其材料強(qiáng)度高，隨著跨徑的增大，橫向穩(wěn)定問(wèn)題較為突出，所以其橫向結(jié)構(gòu)的合理采用至關(guān)重要。上承式助供，可采用多助結(jié)構(gòu)（多于二的），橫向聯(lián)系通常布置成等間距的徑向根撐（或根系梁），其橫向穩(wěn)定主要取決于整橋的寬跨比。對(duì)于中不承式拱，橫向聯(lián)系的布置在橋面附近受到行車(chē)空間的限制，同時(shí)對(duì)橫向動(dòng)力特性和美觀(guān)也有很大的影響，合理布且尤為重要。有時(shí)為加強(qiáng)其橫向穩(wěn)定性，將其兩助內(nèi)傾而成提亞扶。與之相對(duì)應(yīng)，一般助扶則稱(chēng)為平行肋供。當(dāng)然，對(duì)于跨徑不是很大的城市橋梁，或出于景觀(guān)考慮，也有做成無(wú)風(fēng)撐的。