刚架拱桥
外形似斜腿刚架的拱桥
刚架拱桥是一种外观类似于斜腿刚架的拱桥,主要由刚架拱片、横系梁和桥面系统构成。刚架拱片作为拱肋与拱上建筑的整体承重结构,立面呈现拱形,通过横系梁和桥面系连接成为一体,共同承担荷载。相较于其他类型的拱桥,刚架拱桥的构件较少,重量较轻,能够节省材料,特别适合建造在地基条件不佳的位置。
形态特征
刚架拱桥是结合了双曲拱桥桁架拱桥肋拱桥斜腿刚构桥等多种拱桥特性的新型桥型,属于有推力的高次超静定结构。它的大部分构件都处于偏心受压状态,没有纯拉构件,能有效利用混凝土的抗压能力。与桁架拱桥相比,刚架拱桥的混凝土和钢筋使用量均可减少,显示出显著的经济优势。此外,刚架拱桥的施工方法灵活多样,包括预制吊装、有支架吊装、悬臂拼装和转体施工法等。
构造原理
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。刚架拱片在施工期间承受上部构造的自重,在运营期间与桥面系一起承受恒载、活载和附加荷载,并将这些荷载传递至墩台。
其中,刚架拱片是刚架拱桥的主要组成部分,下面介绍其各部分构造。
实腹段
实腹段的上缘为直线,下缘为曲线,通常占净跨径的0.4-0.5倍。其截面形状常为凸形,但对于大跨径的刚架拱桥,也可采用工字形、箱形等截面形式。实腹段内部的纵向受拉钢筋和受压钢筋需要用箍筋固定,箍筋直径不应小于8mm,间距不超过受力钢筋直径的10倍。
拱腿
拱腿通常为直杆,但也可能为了美观而采用与实腹段下缘相同的曲线或微曲杆。拱腿的截面可以根据跨径大小或施工需求选择矩形、工字形、箱形等形式。
弦杆
弦杆是等截面直线杆件,其截面形式也可以是凸形、工字形、箱形等。弦杆的受力情况类似梁,内弦杆为压弯杆件,外弦杆则主要承受弯曲力并带有少量拉力。
斜撑
斜撑也是等截面直线杆件,其截面形式同样可以选择矩形、工字形、箱形等。斜撑的主要作用是支撑弦杆,缩短弦杆的跨度,并向内弦杆提供轴力。
节点
大、小节点处的杆件边缘应采用弧线过渡,确保过渡线起点接近同一截面。节点周围应设置包络钢筋,并确保主筋有足够的锚固长度。节点附近的箍筋应适当加密,以应对局部应力
外形布局
刚架拱桥的理想跨径范围为25-70米。当跨径小于30米或弦杆配备预应力钢筋时,可以不设置斜撑。而对于较大的跨径(超过70米),可以在拱腿上增设斜撑,除了第一个斜撑直接支撑在桥台或墩柱上之外。实腹段的下底缘曲线通常采用二次抛物线,但在实际设计中,也可能会采用悬链线或圆弧线。拱腿的设计可以随着跨径的变化而变化,跨径在25-40米时,通常采用直杆;而在40米以上的跨径时,则更多考虑到美学因素,采用微曲杆件。
目录
概述
形态特征
构造原理
实腹段
拱腿
弦杆
斜撑
节点
外形布局
参考资料