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上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥静力分析 冯云成 47 上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥静力分析 冯云成 (中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075) 摘 要 ：上承式刚性梁柔性拱桥通透性好、刚度大 。为了明确其受力特性，以某大桥初步设计方案为例 ，采用 有限元法分析 比较其在活载作用下结构 内力随梁、拱的刚度 以及矢跨 比等结构参数变化的趋势。结果表 明：矢跨 比对结构 内力影响较大；梁、拱在跨中形成整体断面，刚性梁可平衡拱的推力，同时由于拱的推力部分传递到刚性 梁 内，可减少纵 向预应力筋的用量 ；与同跨径 的连续刚构桥相 比，活载挠度小，具有较大的竖 向刚度 。 关键词 ：拱桥 ；刚性梁柔性拱 ；轴力；刚度 ；矢跨 比；有限元法 中图分类号：U448．22；U441．5 文献标志码 ：A 文章编号：1671—7767(2O12)O1—0047—03 1 引 言 间距为 12m，每半拱设 5个立柱。梁、拱在跨中部 上承式刚性梁柔性拱桥可以认为从桁架拱桥发 分 (长 62．1m)形成整体断面 。 展而来 ，只有竖直腹杆没有斜腹杆 ，相当于把桁架弦 杆与梁组合起来，以刚性梁为受力主体，由曲线桁架 3 静力分析 (柔性拱肋)对梁加劲 ，形成具有刚性梁的曲线桁架 。 该桥以刚性主梁受弯为主，主梁相当于用立柱 其刚度大，跨越能力大 ，一般用于大 、中跨度的桥梁。 支承在柔性拱肋上的连续梁 。梁受弯、拉 (压)，拱肋 该桥型通透性好 ，在 山区跨越 山谷、河流时，建造上 以受轴 向力为主。采用桥梁分析程序—— “桥梁博 承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥 ，可与大 自然浑 士”进行结构分析 (包括施工阶段)，在墩底固结 ，拱 然一体 ，且阻风面积相对于连续梁桥较小 ，有利于抗 与梁结合处采用刚性杆连接_l6一。主梁、立柱、拱肋采 风。本文以某桥一初步设计方案为例 ，对上承式预 用 C5O混凝土 ，桥墩采用 C45混凝土。混凝土的收 应力混凝土刚性梁柔性拱桥的静力性能进行分析 。 缩徐变模式按规 范 的规定取用，活载为公路一 工级，同时考虑了不均匀沉 降、温度变化等 的作用 2 设计方案 效应 。 某大桥初步设计方案为一座 (110-4-205+110) 3．1 计算工况 m 的上承式预应力混凝土 刚性梁柔性拱桥 (见 图 为分析上承式刚性梁柔性拱桥的静力特性 ，以 1)。刚性梁采用等截面预应力混凝土结构，箱形断 该桥设计方案为基础，通过改变拱肋刚度、柱梁 刚 面 ，梁高 4．5m，为跨径的 1／45．56，顶宽 14．75m， 度 、矢跨 比等 ，进行 以下工况的计算分析 ：①刚性梁 底宽 7．75m，翼缘悬臂宽 3．5m，腹板厚 0．5m，顶 (梁高 4．5m)刚度不变，拱肋高度取 1．75，2．0，2． 板厚 0．28m，底板厚 0．35m。拱肋采用矩形空心 25，2．5，3．5m；②柔性拱 (肋高 2．0m)刚度不变 ，梁 断面，高 2m，为跨径 的 1／102．5。顶、底板厚 0．4 高取 4．25，4．5，5．0，5．25m；③ 刚性梁 (梁高 4．5 m，腹板厚 0．75m。拱轴线采用二次抛物线 ，净矢 rn)刚度和柔性拱 (肋高 2．0m)刚度不变 ，矢跨 比分 高 33m，净跨径为 198m，净矢跨 比为 1／6。拱立柱 别取1／5、1／6、l／7、1／8。拱肋高度变化时刚度 比见 图 1 上承式 刚性梁柔性拱桥 收稿 日期 ：2O