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下承式钢管砼简支系杆拱桥设计探析摘要：以70m跨径的下承式钢管砼简支系杆拱桥设计为依据，探讨此种桥型的结构体系，重点阐述了结构的分析计算、设计要点、施工方法以及注意事项，供同类桥梁的设计借鉴和参考。 关键词：新建 下承式钢管砼简支系杆拱桥 设计 中图分类号： U448.22+5 文献标识码： A 文章编号： 下承式钢管砼简支系杆拱桥美观大方，在城市化进程的背景下，此种桥型越来越多的被使用。但近年来此种桥型发现不少问题，尤其在吊杆、钢管拱等结构上出现的问题比较多，下面以高要市江景绿道景观步行桥新建工程为案例，系统地探讨主桥的设计及施工中的注意问题。 一、工程概况 项目跨新兴江，为江景绿道的重要工程。桥梁长221.25m，总宽8米，净宽5.3米；人群荷载：3.5KN/m2。桥梁设计洪水频率为1/100。通航等级为国家内河VII级航道，底净宽32m，上底净宽27m，净高4.5m，侧高2.8m。跨径组合为2×20m预应力砼空心板桥+1-70m下承式钢管砼系杆拱+5×20预应力砼空心板桥+1-8m钢筋砼板桥。 二、桥梁设计要点 2.1上部结构设计： 主桥结构形式为下承式钢管砼简支系杆拱桥。拱肋理论计算跨径为68m，计算矢高13.6m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=（4FX/L2）（L-X）（坐标原点为理论起拱点）。桥面结构采用系梁、横梁、桥面板固结体系，以提高结构的整体刚度。系梁与钢管拱预拱度均为4cm。主要结构构造如下： ⑴系梁及横梁 系梁采用预应力混凝土结构，其截面为矩形实体截面，梁高为1.2m，梁宽为1.20m；近支点4m处梁高逐渐增大至2.2m，主桥位于竖曲线内，桥面竖曲线由系梁坐标调节。每个系梁采用8束（每束10根）预应力钢绞线。全桥共设15道预应力混凝土横梁，其中有2道端横梁、13道内横梁。内横梁对应位置设置吊杆。横梁采用T形截面，桥面板与横梁形成一体化。端横梁宽1.5m，平均高1.89m，内横梁宽2.1m，底宽0.7m，平均高0.79m。 ⑵拱肋及风撑 全桥共设两道钢管砼拱，拱肋截面为圆形，外径100cm，钢管壁厚14mm，采用泵送混凝土顶升灌注。拱肋钢管设排气孔,在两拱座处各设一个进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口；在两片拱肋之间设置3道钢管风撑，外径D=60cm，钢管壁厚12mm，风撑钢管内不灌混凝土。 ⑶吊杆 每片拱肋设13根厂制吊杆，最两端吊杆距离原点4.0m，其余吊杆间距为5.0m。吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于钢管拱顶部，固定端设于系梁底部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。 2.2下部结构设计 ⑴采用双柱式墩，钢筋砼钻孔灌注桩基础，墩桩径为D200cm ，墩柱径D180cm，柱顶及桩顶均设置系梁，桩基按嵌岩桩设计。 ⑵为满足抗震设防的要求，主墩内、外侧均设置横向防震抗滑块。 ⑶主桥墩按防船舶撞击设计，横桥向撞击作用为400KN，顺桥向撞击作用为350KN。 ⑷主桥墩采用水中钻桩平台施工。 三、桥梁结构分析 3.1计算采用程序 结构静力计算按平面有限元的方法进行, 计算程序采用同济大学编制的《桥梁博士结构分析系统》。 3.2验算内容 ⑴承载能力极限状态验算 ①组合I（基本组合）的强度验算：系梁、钢管砼拱； ②整体稳定性验算； ③钢管砼轴向受压承载力验算； ⑵正常使用极限状态应力验算 ①组合III（标准组合）最大法向压应力、最大主压应力验算：系梁、钢管拱内砼； ②组合I（长期效应组合）、II（短期效应组合）最大法向拉应力、主拉应力验算：系梁、钢管拱内砼； ③钢管砼拱、系梁的挠度验算； ④钢管砼拱Q345钢管应力验算； ⑤吊杆应力验算。 ⑶施工阶段验算 按公路桥规荷载组合Ⅴ进行。 ⑷内河通航船撞验算。 四、施工方法及施工步骤 下部结构完成后采用“先梁后拱”的施工方法施工，支架上现浇系梁、横梁及桥面板→架设钢管拱肋及风撑→泵送管内混凝土成拱→安装并第一次张拉吊杆→二期恒载→第二次张拉吊杆→拆除临时支架→安装伸缩缝。 4.1系梁、横梁及桥面板的施工方法及施工步骤： ①搭设水中施工平台，每条系梁支架下打钢管桩基础，钢管桩需支撑于中或微风化岩面，河床以上搭钢管柱支架，架设贝雷桁架超载预压后现浇系梁砼；钢管桩、柱可采用砂砾填芯，桩顶、柱顶各1.0m采用C20砼填芯。施工完成后，河床底面以上的钢管桩必须切割清除。 ②现浇端横梁和内横梁，使之同系梁形成框架，待混凝土达到设计强度的95%后（且龄期不少于7天），张拉系梁、端