剛架拱橋是在桁架拱橋、斜腿剛構(gòu)橋等基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)拱橋特點(diǎn)及無(wú)支架施工經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)的新橋型,屬于有推力的高次超靜定結(jié)構(gòu)。剛架拱橋大部分構(gòu)件偏心受壓,無(wú)純拉構(gòu)件,可以充分利用混凝土抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)。與桁架拱相比,混凝土用量和鋼筋用量均可以減少,經(jīng)濟(jì)效益較明顯;施工方法適用性強(qiáng),可采用預(yù)制吊裝、有支架吊裝、懸臂拼裝、轉(zhuǎn)體施工法等。
由于它具有構(gòu)件少、整體性好、自重小、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)線(xiàn)條簡(jiǎn)單、外形美觀(guān)大方,對(duì)地基承載力要求比其他拱橋低等特點(diǎn),適用于跨徑25——70m的橋梁。
剛架拱橋的上部結(jié)構(gòu)由剛架拱片、橫向連接系和橋面等部分組成。
剛架拱橋是在雙曲拱橋、桁架拱橋、肋拱橋和斜腿剛構(gòu)橋等基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)拱橋特點(diǎn)及無(wú)支架施工經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)的新橋型。
剛架拱橋的上部結(jié)構(gòu)是由拱腿與實(shí)腹段合龍后組成裸肋,在裸肋的基礎(chǔ)上架弦桿及斜撐形成剛架拱片;在剛架拱片之間設(shè)置橫系梁;安裝預(yù)制的肋腋板(或微彎板)和懸臂板,現(xiàn)澆混凝土填平層和橋面鋪裝組合而成。
剛架拱橋?qū)儆谟型屏Φ母叽纬o定結(jié)構(gòu)。它具有桿件少、整體性好、自重輕、施工簡(jiǎn)便、材料省、對(duì)地基承載力要求比其他拱橋低、造型美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn),因此已在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。
剛架拱片是剛架拱橋的主要組成部分,施工階段承受上部構(gòu)造自重,營(yíng)運(yùn)階段與橋面系連成整體,共同承受恒載、活載和附加荷載,并把其作用力傳遞到墩臺(tái)上。下面介紹其各部分構(gòu)造。
1.實(shí)腹段
實(shí)腹段上緣為直線(xiàn),下緣為曲線(xiàn),長(zhǎng)度一般為(0.4~0.5)f0(f0為凈跨徑)。截面形式一般為凸形,對(duì)于大跨徑剛架拱,可采用工字形、箱形等截面形式。配置的下緣縱向受拉鋼筋及上緣受壓鋼筋,應(yīng)用箍筋固定。箍筋直徑不小于8 mm,間距不大于受力鋼筋直徑的10倍。
2.拱腿
拱腿一般采用直桿,但從美觀(guān)考慮,可采用與實(shí)腹段下緣同一曲線(xiàn)的曲桿或微曲桿,但曲率不能太大。由計(jì)算知:如果拱腿曲率增大,相應(yīng)的拱腿負(fù)彎矩也會(huì)增大,對(duì)拱頂、拱腿均不利。
拱腿截面應(yīng)根據(jù)跨徑的大小或施工要求而選擇矩形、工字形、箱形等截面形式。
3.弦桿
弦桿是等截面直線(xiàn)桿件,和實(shí)腹段一樣,截面形式可為凸形、工字形、箱形等。受力狀況接近于梁,內(nèi)弦桿為壓彎桿件,外弦桿以彎為主,有較小的拉力。配筋構(gòu)造要求同鋼筋混凝土組合梁,除按受力要求配筋外,尚應(yīng)加強(qiáng)小節(jié)點(diǎn)處上、下緣和桿件側(cè)面的構(gòu)造配筋,以及大節(jié)點(diǎn)處上、下緣和與拱腿相交處圓弧部分的構(gòu)造配筋。
4.斜撐
斜撐是等截面直線(xiàn)桿件,其截面形式為矩形、工字形、箱形等。斜撐的作用是支撐弦桿,縮小弦桿段的跨度并對(duì)內(nèi)弦桿提供軸力,其配筋要求同拱腿。
5.大、小節(jié)點(diǎn)
大、小節(jié)點(diǎn)處的桿件相鄰邊緣應(yīng)用弧線(xiàn)過(guò)渡,同一桿件兩邊過(guò)渡線(xiàn)的起點(diǎn)應(yīng)接近同一截面。沿過(guò)渡線(xiàn)邊緣應(yīng)設(shè)包絡(luò)鋼筋,包絡(luò)鋼筋錨固于弦桿中應(yīng)有足夠錨固長(zhǎng)度。各桿件主筋應(yīng)順桿件方向伸過(guò)節(jié)點(diǎn)中心截面,且應(yīng)滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度要求。拉彎桿件的伸入主筋應(yīng)帶彎鉤。
在大、小節(jié)點(diǎn)附近箍筋應(yīng)適當(dāng)加密,以承受局部應(yīng)力。
剛架拱橋的合理跨徑是25~70 m。當(dāng)跨徑小于30m時(shí),或弦桿配置預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí),可不設(shè)斜撐;當(dāng)跨徑較大時(shí)(70m以上),可增加斜撐,除第一斜撐支承于橋臺(tái)(墩)外,其余斜撐支承在拱腿上。
實(shí)腹段的下底緣曲線(xiàn)可采用二次拋物線(xiàn)、懸鏈線(xiàn)或圓弧線(xiàn),但實(shí)際上,實(shí)腹段的下底緣曲線(xiàn)多用二次拋物線(xiàn)。
拱腿可根據(jù)跨徑的大小設(shè)計(jì)成直桿或與實(shí)腹段下底緣相配合的微曲桿,跨徑25~40 m時(shí),可簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)為直桿;40 m以上時(shí),從美觀(guān)角度考慮可設(shè)計(jì)為微曲桿件。 2100433B
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桁架拱橋與剛架拱橋,由于構(gòu)件預(yù)制裝配,具有構(gòu)件重量輕、安裝方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),從20世紀(jì)70年代以來(lái)在全國(guó)各地被廣泛應(yīng)用。桁架拱橋與剛架拱橋施工的主要部分是構(gòu)件的預(yù)制和安裝。