下载文档原格式
丹阳至昆山特大桥阳澄湖桥段跨新华街1-96米系杆拱支架、模板方案及验算一、工程概况：跨新华街系杆拱中心桩号为DK1240+320.07，总长100m，起讫墩号为310#~311#。
基础为钻孔灌注桩，矩形桥墩。
上部为1孔1-96m下承式钢管混凝土系杆拱桥特殊结构。
其立面图如下:拱桥设计采用单箱三室预应力混凝土箱型截面，桥面箱宽17.1米,梁高2.5米,底板厚度为30cm,顶板厚度为30cm,边腹板厚度为35cm,中腹板厚度为30cm,底板在2.8米范围内上抬0.5m，以减少风阻力。
吊点处设横梁，横梁厚度为0.4~0.6m。
系梁纵向设68根12-7φ5预应力筋，横向在底板上设3-7φ5的横向预应力筋，横隔板上设3束9-7φ5预应力筋。
系梁计算跨长为96m,矢跨比为f/l=1/5,拱肋平面矢高19.2米,拱肋采用悬链线线型,拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面,截面高度h=3.0米,沿程等高布置,钢管直径为1000mm,由厚16mm的钢板卷制而成,每根拱肋的两根钢管之间用δ=16mm的腹板连接.每隔一段距离,在两腹板中焊接拉筋。
肋管内压注C55无收缩混凝土填充，系梁采用C50混凝土。
吊杆布置采用尼尔森体系，在吊杆平面内，吊杆水平夹角在50.978～65.384度之间；横桥向水平夹角为90度。
吊杆间距为8米，两交叉吊杆之间的横向中心距为340mm。
吊杆均采用127根φ7高强低松弛镀锌平行钢丝束，冷铸镦头锚，索体采用PES（FD）低应力防腐防护。
吊杆的疲劳应力幅为118Mpa在主+附作用下的最大应力幅值为126Mpa。
根据施工设计图纸要求，采用先梁后拱的施工方法，系梁采用满布支架施工。
系梁满布支架需根据现场条件对地面作硬化处理，其地基承载力不小于220kpa；跨越公路部分支架可在中央分隔带上设临时支墩，其临时支撑墩支反力不小于13000KN。
二、系梁支架设计一）、设计依据：1、《客运专线施工技术规范》2、《实用土木工程手册》第三版（作者:杨文渊）3、《路桥施工计算手册》(作者：周水兴、何兆益等)4、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）5、京沪高速铁路《1-96米下承式钢管混凝土系杆拱桥》施工图6、《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》JTJ130-2001二）、设计说明：1、高速铁路与新华街公路夹角为88度。
桥梁铁路136m跨钢管混凝土系杆拱桥拱肋截面形式设计研究盖小红(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)摘要：格丑沟特大桥跨度136m，为铁路钢管混凝土简支系杆拱桥，拱肋采用空腹式哑铃形拱肋截面形式，在铁路钢管混凝土系杆拱桥中首次采用，通过对几种典型拱肋截面形式的对比分析研究，得出大跨度钢管混凝土系杆拱桥应用于铁路桥梁时，一种合理的拱肋结构形式和截面构造尺寸。
关键词：钢管混凝土；系杆拱；空腹式哑铃形；拱肋形式中图分类号：U448．22文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)03—0036—04D e si gn of A r ch R i b Sect i ons of C oncr et e-f i l l ed St e el T ubeT i ed-A r ch B r i dge w i t h136m Span i n R ai l w ayG A I X i ao—hong(T he Fi r s t R ai l w ay Su r vey and D esi gn G r ou p C o．，L t d．，X i’an710043，C hi na)A bst r a c t：G ec houg ouB r i dge w i t h136m sp an is a s i m p l y suppor t ed concr et e—fi l l ed s t e el t ub e t i ed-ar chbr i dge i n r a i l w ay．T he dum bbel l—shape d open w eb s ect i on w as adopt e d f or i ts ar ch r i b，and i t w as t he f i r st收稿日期：2011—07—21；修回日期：2011—08—29作者简介：盖小红(1971一)，女，高级工程师，1994年毕业于哈尔滨建筑大学交通土建专业，工学学士，E-m a i l：gai xi aohon9888@s ohu．c or n。
钢管混凝土系杆拱空间结构计算书一、设计依据1、交通部部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2021)；2、交通部部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2021)；3、交通部部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2021)；4、交通部部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)；5、交通部部颁《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)；6、交通部部颁《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)； 7、交通部部颁《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2021)； 8、中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS-28:90)；9、建设部部颁《钢结构设计规范》（GB50017-2021）； 10、Dr.Bridge系统--<>V3.1版； 11、Midas Civil 6.7.1空间有限元分析软件二、技术指标1、路线等级：高速公路，按双向6车道计算；2、计算行车速度100公里/小时；3、半幅桥面宽度：0.5米(护栏)+11.5米（行车道）+0.5米(护栏)=12.50米；5、设计荷载：公路-Ⅰ级；6、结构重要性系数：1.1；7、桥孔布置：跨径60米系杆拱桥；8、桥面采用单向横坡2%（由横梁倾斜形成）； 9、护栏类别：采用三横梁护栏，护栏底座宽50厘米三、材料参数1、混凝土：a、系梁采用C50混凝土：轴心抗压标准强度fck=32.4Mpa，抗拉标准强度ftk=2.65Mpa 弹性模量Ec=3.45×104Mpa。
容重2.6t/m3；b、沥青混凝土铺装8厘米，按9厘米计入受力，容重2.3t/m3；c、整体化混凝土采用10厘米C50混凝土，容重2.6 t/m3； 2、钢材：a、预应力钢绞线：采用��15.20Ⅱ级松弛钢绞线束标准强度fpk=1860 Mpa，弹性模量Ep=1.95×105 Mpa。
摘要：介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥（25m+64m+25m）的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点，施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。
关键词：钢管混凝土结构; 拱桥；设计与施工；徐变控制;1 概述苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。
桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。
河道通航标准为通航水位3.5m，Ⅵ级航道，净宽20m，净高>=4.5m；两岸滨河路规划全宽20m（机非混行），其中机动车道宽8m；两侧非机动车道宽各3m；人行步道宽各3m；两岸滨河路机动车道净高>=4.50m，非机动车道净高>=3.50m，人行道净高>=2.5m。
桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m。
外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。
2 钢管混凝土拱桥设计2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。
拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。
同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。
苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证，最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。
以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。
系杆拱设计例析1、概况宝兰线客专为一次双线，武威路中桥位于R=2000的圆曲线上，线路高度受站场布置控制。
跨越甘肃省兰州市武威路，跨越角度为87°42′14″，武威路为城市道路，沥青路面，现状宽度为12.0m，较为繁忙。
2.主跨结构及设计资料2.1桥梁跨度LP=80.0m，矢跨比1/5，拱轴线方程。
吊杆间距6 m，采用双吊杆。
系梁混凝土采用C55，桥面宽，拱脚处16.60m，跨中15.00m。
拱脚处梁高3.1m，跨中梁高2.5m，截面形式采用单箱三室。
拱肋采用外径为1.0m 、壁厚为20mm钢管形成拱肋，缀板厚度20mm，缀板外间距70cm，钢管外间距2.8m，拱肋矢高16.0m，钢管的钢材采用Q345D，拱肋内灌注微膨胀C55混凝土。
2.2二期恒载包括线路设备重，人行道栏杆及扶手，电缆槽、挡碴墙、竖墙、防水层及保护层。
取200kN/m计算。
2.3温度力按整体升温25℃，降温25℃计算。
2.4限界计算：表13.系杆拱计算分析3.1拱肋计算3.1.1拱肋截面换算拱肋采用钢管混凝土哑铃形截面，两侧各设置1道“K”撑和“一”撑。
图2 拱肋截面图考虑缀板，拱肋及拱肋内混凝土的换算容重：=23.8kN/m3考虑钢管内其余杆件：23.8×1.3=30.94 kN/m33.1.2拱肋的稳定检算平面内稳定参照《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第5.2.13条计算。
计算得平面内稳定系数为33.8平面外稳定采用MIDAD Civil2012软件计算，计算得平面外稳定系数为7.53.2系梁计算3.2.1系梁纵向计算采用桥梁结构分析系统BSAS软件对系梁部分进行计算分析，主要控制条件及计算结果：表23.2.2系梁横向环框计算1、单元划分及加载图示，纵向采用1m长4.结语本桥受制于城市道路及铁路线路高程控制，结构高度严重受限。
采用一跨跨越的系杆拱结构，造型美观，结构简单，施工环节较少，施工方便，工期短、成桥快。
11.2.10.3 重点(关键)和难点工程(钢管混凝土拱圈)的施工方案、方法及其措施（1）拱圈施工采用在工地加工厂进行弯制成拱肋单元，再拼装成拱肋，由缆索起吊安装成形。
钢管混凝土浇筑采用泵送顶升法工艺，由拱脚向拱顶对称均衡浇筑。
钢管混凝土劲性骨架作为外包拱圈混凝土施工的立模支架，外包拱箱混凝土分环分段对称、均衡施工，拱脚部份的箱肋顶、底板逐渐加厚成实体。
（2）拱肋施工拱肋钢管采用定购的无缝钢管，拱肋钢管的弯制、加工以及吊段的形成在工地加工厂进行，拱肋吊段的总拼场地布置在桥台化工厂端，要求与桥台在同一高程上，总拼场地长度要求超过100m，宽度不小于80m。
拱肋骨架加工采用计入了预拱度的拱肋放样坐标。
预拱度在拱顶按设计总值下样，再以挠度曲线的规律分配至各节点上。
拱肋各弦杆加工后各节点中心位置均能接近设计位置，其误差值应小于5mm。
拱肋按节施工后，再总拼装成三段，由缆吊起吊安装成形。
边拱肋段吊装后由索扣、拱铰形成受力平衡体系。
中间拱肋段就位时，由索扣调整整个拱肋的预拱度值及线形。
拱肋加工工艺流程：钢管弯制→单片拼焊→拱肋组焊→分单元运输→现场吊装。
①下料下料前对管材、板材和型材的形状进行检查，按工艺文件的要求放样和号料：保证放样和号料的精度符合规范的要求。
钢管划线后，采用钢印、油漆分别标示出钢管分段、分节的编号。
焊接坡口采用手工切割，切割精度符合规范要求。
坡口均要进行认真修磨。
②拱肋制作工艺经监理工程师检验合格的钢管及其它材料，方可进入现场。
螺旋焊管管长一般为8~15m，每一片拱肋由四管节组成。
具体分法按设计图纸要求，具体方案经设计监理批准后进行。
钢管经复检合格后，将钢管按悬链线的线形在加工厂进行弯制和在预拼平台上组拼。
预拼平台在室外用混凝土土制作，沿拱轴线方向宽4m ，在χ轴方向打一条宽1.2 m宽的基线台，长度方向大于1/2跨距。
平台浇筑时安装预埋铁，用于安装支承胎架。
使用全站仪放样，水准仪抄平。
钦江铁路特大桥128m 钢管混凝土系杆拱桥设计廖成强（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）【摘要】钦江特大桥主桥采用2孔128m 下承式钢管混凝土系杆拱桥。
文章介绍该桥系杆拱的构造设计特点、参数选用及动静力计算分析等，为此类高速铁路桥梁的设计提供参考。
【关键词】系杆拱；钢管混凝土；高速铁路【中图分类号】U 442.5+4【文献标识码】A ［定稿日期］2012－04－051工程概况钦江铁路特大桥是广西沿海铁路扩能改造工程钦北段重点桥渡，桥梁与河道水流基本正交；桥位处远期规划为双孔通航，净空2－110m ˑ13m ，最高通航水位为10.09m 。
本桥采用双线有碴轨道，线间距4.6m ，列车运行速度目标值为（ZK 活载）250km /h 、（中－活载）120km /h 。
桥梁位于R =3500m 的曲线上，全长2225m 。
其中，主桥采用两孔计算跨径128m 下承式钢管混凝土简支系杆拱，立面如图1所示。
图1主桥2ˑ128m 钢管混凝土拱桥立面布置2主桥结构构造单跨系杆拱系梁全长131.6m ，计算跨径128m ，矢跨比f /L =1/5，拱肋平面内矢高25.6m ，拱轴线采用m =1.347悬链线线型。
单跨系杆拱桥立面、平面及断面布置详见图2所示。
图2系杆拱立面、平面及断面布置（单位：cm ）系杆拱采用“先梁后拱”的施工方法，主要施工顺序为：桥下搭设钢管桩支架现浇混凝土主梁（系梁）→以主梁梁体作为施工平台搭架拼装空钢管拱肋→泵送拱肋混凝土→安装张拉吊杆。
2.1拱肋、横撑及吊杆拱肋横截面采用哑铃型钢管混凝土截面，截面高3.6m ，沿程等高布置，主钢管规格为 1300mm 、壁厚δ=20mm ，上下弦管中心距2.3m 。
拱肋主钢管及腹腔内均灌注C 55混凝土。
两片拱肋之间共布置5道横撑，其中拱顶设置“米”撑，拱顶至两拱脚间设4道K 撑。
横撑为空钢管组成的桁式结构，主钢管外径850mm 、壁厚16mm ，斜钢管外径630mm 、壁厚12mm 。
铁路钢管混凝土系杆拱的设计铁道第一勘察设计院桥隧处白全安燕飞摘要:西安北环铁路西闫特大桥主桥为48m 钢管混凝土系杆拱,结合本桥工程实例,简要介绍钢管混凝土系杆拱的设计与施工。
关键词:钢管混凝土系杆拱结构分析1前言钢管混凝土系杆拱由于其具有建筑高度低,跨径大、易于整体拼装,正越来越受到人们的青睐,钢管混凝土结构充分发挥了混凝土的抗压能力及钢材的抗压、抗拉能力,主要用于承受轴向压力的构件。
与钢或混凝土单一材料制成的构件相比,钢管混凝土结构可提高结构的强度和刚度。
2桥型方案介绍西安北环线为一次双线货运铁路,西闫特大桥主要为跨越西闫高速公路而设,西闫高速公路为双向4车道,既有路面宽28m ,线路与高速公路斜交10度。
立交净空5.5m 。
由于受线路坡度及高速公路宽度、净空的限制,若采用连续梁或简支梁,桥梁建筑高度较高,必引起桥长加大,工程投资增大,而采用系杆拱不但可以有效降低建筑高度,缩短桥长,节约投资,而且线型美观。
故采用48m 钢管混凝土系杆拱桥方案。
图一桥梁横断面示意图3系杆拱构造计算跨径为48m (桥全长49.2m ),矢跨比为1/4.248。
拱轴线为二次抛物线方程:y =4fx(L-x)/L ,拱桥理论矢高f=11.3m 。
两片拱肋之间间距为10.3m 。
拱肋采用两根Φ65cm 的钢管形成哑铃型截面,高1.5m 。
两片拱肋间设5根Φ65cm 钢管横撑及8根Φ40cm 钢管斜撑。
钢管内灌注C50微膨胀混凝土。
系梁为高2.6m ,宽1.04m ,腹板宽0.5m ,翼缘厚0.5m 的工字型断面。
吊杆采用55束Φ7mm 镀锌钢丝。
4系杆拱的计算分析系杆拱属于外部静定,内部为多次超静定结构。
按弹性理论进行分析计算。
利用BSAS 程序和Sap2000程序进行了平面线性静力计算、空间线性静力计算及动力分析,采用不同的计算模型来计算各阶段的内力、应力和变形。
计算模型见下图。
图二空间计算模型图三平面计算模型4.1计算荷载(1)结构自重(2)列车活载:采用“中-活载”(3)列车竖向动力作用:拱圈及系梁计入列车动力作用,系数按《铁路桥涵设计基本规范》第35条规定取值。
新建合肥至福州铁路安徽段代桥河特大桥跨S105省道128m提篮系杆拱桥满堂支架计算二0一二年九月目录一、计算依据 (1)二、支架设计要点 (1)三、施工荷载计算取值 (2)（一）、梁体及支架重量 (2)（二）、施工荷载 (3)（三）、荷载组合 (3)四、各构件验算 (4)（一）、底模板计算 (4)（二）、横向10×10cm方木计算 (5)（三）、满堂支架验算 (8)（四）、门洞贝雷片梁计算 (10)（五）、立杆基础承载力验算 (15)五、支架预压方案 (15)六、安全措施 (16)代桥河特大桥跨S105省道128m提篮系杆拱桥满堂支架检算一、计算依据1、《路桥施工计算手册》；2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)3、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)4、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)5、《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005)6、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号)7、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）8、《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ128-2000）二、支架设计要点1、支架结构形式支架采用碗扣式满堂支架，跨公路处采用贝雷梁支架。
支架基础条形扩大基础，宽1.5m，高度为1米。
基础上布置25根φ60*1cm钢管桩，间距2.4米。
钢管桩上布置2根I40工字钢，其上放置40排贝雷梁两个一组用标准联结件联结，7组贝雷梁间用横向剪刀撑联结。
贝雷梁上放置纵梁，采用方木。
方木上放模板。
支架的结构构造详见附图。
2、模板箱梁模板采用厚度为1.5cm 的竹胶板，三、施工荷载计算取值㈠、梁体及支架重量1、梁体混凝土自重：箱梁混凝土标号为C50，梁体钢筋混凝土自重取26.25kN/m3；2、木模板自重取0.12kN/m2；3、钢构自重取78kN/m3；4、方木自重取7.5kN/m3；5、贝雷自重取1kN/m（包括连接构件等附属物）；6、钢管拱肋及拱肋拼装支架自重。
钢管混凝土系杆拱桥设计分析作者：王建彬来源：《江苏商报·建筑界》2013年第07期摘要：随着社会经济与交通建设事业的蓬勃发展，我国对于桥梁建设也越来越重视。
本文主要对钢管混凝土系杆拱桥的设计方法、刚度取值、稳定方面以及设计的一些主要参数做了一些分析。
关键词：钢管混凝土拱桥；拱肋形式；计算方法；设计引言拱式组合体系桥是将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合起来共同承受荷载，充分发挥被组合的简单体系的特点及组合作用，以达到节省材料和降低对地基的要求的设计构想。
钢管混凝土系杆拱桥与连续梁桥等其他桥梁相比，其主梁梁高较低，而且在横桥向，纵向系梁设置于拱肋位置，不占用车道位置，系梁顶面可高于桥面，因此控制桥面标高实质上是横梁高度。
采用系杆拱桥方案带来引桥桥孔缩短所节约的工程造价是相当可观的。
近年来，在桥梁建筑方面对景观要求日益重视的情况下，系杆拱桥的优势显得越发明显。
此外，由于钢管混凝土拱桥一方面钢管的约束提高了混凝土的承压能力，另一方面也使拱桥的施工更加便捷。
一、钢管混凝土拱桥拱肋形式拱肋形式的选取一般根据桥梁跨径而定。
对于刚性系杆刚性拱的拱肋高度一般为主跨的1/40～1/50，刚性系杆柔性拱体系还可适当降低。
拱肋宽度以及拱肋数量则应根据桥梁宽度确定。
对于主跨小于 100 m的系杆拱桥，一般都采用单支钢管混凝土拱肋。
对于跨径较大的钢管混凝土拱桥，拱肋则一般采用桁架形式。
其中哑铃形双支拱肋一般在跨径为 100～200m的情况下采用。
当主跨大于 200 m，其主拱肋一般采用多支形式。
二、钢管混凝土拱桥的计算方法1钢管混凝土拱肋的计算模式1.1钢管混凝土计算模式钢管混凝土计算模式引入钢管套箍理论，计入作用引起的强度的提高。
该计算模式是钢管混凝土理论研究成果在实际工程中的具体应用，充分利用了钢管混凝土的受力特点。
按该模式设计可以优化截面尺寸，减少材料用量。
1.2钢筋混凝土计算模式钢筋混凝土计算模式是把钢管混凝土折算成相应的钢筋混凝土，再按钢筋混凝土结构进行计算。
铁路钢管混凝土系杆拱桥设计及计算分析尹贻新;叶长允【摘要】以德大铁路跨滨大高速公路特大桥主跨1 - 64.0 m系杆拱为例,对铁路系杆拱桥结构设计、计算参数选取进行详细介绍.采用有限元软件桥梁博士对结构进行纵向、横向计算分析；采用大型通用有限元软件ANSYS对结构进行模态及弹性屈曲分析.通过计算分析表明,结构应力、位移、自振频率及稳定系数均可满足规范相关规定.%This paper, taking a main span tied-arch of 64. 0 m of a super major bridge on the Dezhou-Dajiawa Railway as an example, which spans over the Binzhou-Dagao Expressway, introduces in detail the structural design and calculation parameter selection of railway tied-arch bridge. The longitudinal and horizontal structure were calculated and analyzed by the Doctor Bridge-finite element software. The modality and elastic buckling of structure were analyzed by the large general - purpose finite element software ANSYS. The results of calculation and analysis showed that the stress, displacement, natural frequency and stability factor of the structure could meet the requirements of the relevant standards.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P38-41)【关键词】铁路桥;钢管混凝土;系杆拱桥;静力计算;结构动力;弹性屈曲【作者】尹贻新;叶长允【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022;中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022【正文语种】中文【中图分类】U448.22;U448.38钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。
钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性、抗蚀性和耐久性。
混凝土则借助钢管壁的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机地结合起来［1］。
在施工方面，钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。
由于钢管混凝土的上述优点，钢管混凝土拱桥近年来发展较快，广泛应用于公路、铁路桥梁中。
1 工程概况德龙烟铁路为客货共线铁路，设计时速200 km。
跨滨大高速公路特大桥位于德龙烟铁路德大段山东省滨州市滨城区境内，主跨为1-64.0 m系杆拱桥。
滨大高速公路为双向4车道，路面宽2×11.5 m，公路路基面宽28.0 m，新建铁路与滨大高速公路夹角为60°。
为不影响滨大高速公路路基边坡及排水等附属设施，保证高速公路通行净高且有效降低铁路路基高度，综合比选，主跨采用64.0 m的系杆拱跨越。
主跨布置见图1。
图1 主桥布置(单位:cm)2 结构设计(图2)2.1 主梁结构计算跨径64 m，梁长65.5 m。
主梁采用单箱双室箱形截面，梁高2.5 m，在端部梁底局部加高至3.0 m。
箱梁底宽7.6 m，在端部加宽至8.3 m;箱梁顶宽10.3 m。
梁端设置高3.0 m的横梁，相应吊杆位置设置横隔墙，隔墙厚30 cm。
箱梁拱座为满足拱肋嵌固要求横向宽度采用1.15 m。
梁体纵向预应力钢束采用抗拉强度标准值为f pk=1 860 MPa的高强度低松弛钢绞线。
预应力管道采用金属波纹管成孔。
2.2 拱肋拱座竖向预应力钢束采用抗拉强度标准值为f pk=830 MPa的预应力混凝土用螺纹钢筋，螺纹钢筋直径25 mm，采用φ40 mm的铁皮套管成孔。
拱肋为钢管混凝土结构，哑铃形断面。
矢高12.8 m，矢跨比1/5。
拱轴线为二次抛物线，方程为:Y=0.8X－0.012 5X2。
每片拱肋由上、下2根钢管焊接成哑铃形断面。
拱肋间设置3道横撑，其中边横撑为“K”字形撑，中间横撑为“一”字撑，均为钢管混凝土结构。
拱肋、横撑及斜撑的钢管内均泵送C55微膨胀混凝土。
在两端拱座处各设1组进料口，泵送混凝土完毕后，封死排气口和进料口。
2.3 吊杆全桥拱肋共设11对吊杆，除拱脚至第一根吊杆间距为8.0 m外，其余吊杆中心间距均为4.8 m，吊杆采用PESFD7-61新型低应力防腐成品索体，冷铸锚锚固，张拉端设于拱肋顶部。
在吊杆附近的拱肋钢管内采用加劲钢环加固，以增强其局部刚度。
图2 主梁及拱肋断面(单位:cm)3 结构整体静力计算3.1 计算原则及参数设计速度:客车200 km/h、货车120 km/h;恒载:结构自重按《铁路桥涵设计基本规范》［2］(TB10002.1—2005)采用，二期恒载按95 kN/m考虑;温度荷载:结构沿截面均匀温度变化产生的内力按结构升降温20℃计算;结构非均匀温度变化:主梁顶板按升温8℃计算，主梁与拱肋、吊杆之间的温差分别按5、10℃计算［3］;预应力钢筋参数:钢束与管道壁之间的摩阻系数μ取0.23，管道偏差系数k取0.002 5，锚具回缩量每端取6 mm，计入反向摩阻作用，锚下控制应力取 0.67f pk［4］;运营荷载:中-活载，人行荷载。
3.2 计算方法采用同济大学桥梁博士软件进行整体静力计算。
主梁划分56个单元，拱肋划分为54个单元，每根吊杆划分为一个单元，共121个单元。
静力计算模型见图3。
图3 静力计算模型3.3 施工阶段划分主要施工步骤为满堂支架浇筑箱梁、张拉预应力钢筋、架设钢管拱肋、灌注钢管内混凝土、张拉吊杆、拆除拱肋及主梁支架、施工桥面系。
据此共划分为15个施工阶段。
经计算，恒载作用下跨中最大竖向位移为24.77 mm，静活载作用下跨中竖向位移9.56 mm。
挠度满足规范L/800=80 mm的要求。
主要静力计算结果见表1。
表1 静力计算结果注:计算结果均满足要求。
计算项目计算结果/MPa 容许值/MPa混凝土正截面压应力主力9.37 18.5(上缘最大) 主+附 10.9 20.4混凝土正截面压应力主力 1.81 不允许出现拉应力(上缘最小) 主+附 1.81混凝土正截面压应力主力 9.88 18.5(下缘最大) 主+附 10.1 20.4混凝土正截面压应力主力 2.14 不允许出现拉应力(下缘最小) 主+附 1.89混凝土最大剪应力 1.53 6.3混凝土主拉应力 1.36 3.3混凝土主压应力 11.5 22.2运营荷载作用下钢绞线应力 1 110 1 116运营荷载作用下钢绞线应力幅21 1404 箱梁横向计算工程中常用的箱梁由于肋距大，箱壁相对较薄，因此在设计中横向配置预应力钢筋及普通钢筋。
框架分析法是箱梁横向分析比较常用的方法，即将箱梁空间三维问题转化为平面框架问题求解［5］。
在箱梁的长度方向截取单位长度的薄片框架，使之可以利用一般的结构力学方法进行分析。
在分析平面框架时，可以适当地引入支承，以满足力学边界条件。
横向分析采用桥梁博士软件进行计算，计算模型见图4。
根据结构设计取吊杆间4.8 m长箱梁节段为隔离体，支承点取吊杆位置处，分别简化为固定支承和活动支承。
列车荷载按照《铁路桥涵设计基本规范》［2］(TB10002.1—2005)规定扩散至梁顶面，其他恒载及温度荷载按实际情况输入。
弯矩包络图见图5。
5 结构动力分析桥梁结构的动力特性是其动力性能分析的重要参数，它包括自振频率、振型及阻尼等，反应桥梁的刚度指标。
它取决于结构的组成体系、刚度、质量分布及支承条件等，对于正确地确定桥梁抗震设计、车振分析及抗风稳定性分析等都有重要意义［6］。
图4 横向计算模型图5 横向计算内力包络图(单位:kN·m)动力特性分析采用大型通用有限元软件ANSYS，运用APDL编制命令流进行计算［7］。
结构简化为“鱼骨刺”模型［8］，计算模型见图6。
系梁及拱肋采用梁单元beam188模拟，吊杆采用杆单元link10进行模拟。
结构动力分析结果见表2及图7。
图6 动力特性计算模型表2 结构自振特性Hz阶数频率振型1 1.019拱肋对称侧倾2 2.398 拱肋反对称侧倾3 3.209 拱梁对称竖弯4 3.659 拱梁反对称竖弯5 4.129 拱梁反对称竖弯6 4.777拱梁同向横弯6 弹性屈曲分析图7 1～6阶振型钢管混凝土系杆拱桥中，拱作为压弯构件，稳定计算是结构计算的重要内容之一［9］。
拱的稳定从失稳形态分为面内稳定和面外稳定，一般的系杆拱桥的第1阶失稳模态为面外失稳［10］。
稳定分析仍采用有限元软件ANSYS进行计算，边界条件按实际情况确定，荷载包括自重荷载、二期恒载、均布活荷载。
成桥态失稳模态见图8。
图8 前4阶失稳模态由计算可以看出，失稳模态均为拱肋侧向失稳。
不考虑恒载与活载分离，其一阶拱肋反对称失稳的稳定系数为5.0，考虑恒载与活载分离，其一阶拱肋反对称失稳的稳定系数为26.4，均满足规范对稳定系数不得小于4的规定［2］。
由于考虑恒载与活载分离的稳定系数大于不考虑恒载与活载分离的稳定系数，可见本结构的恒载对稳定系数的影响较大［11］。
7 结论由以上计算分析，结构静力计算结果满足规范对结构应力及位移要求;本结构为单线系杆拱桥结构，通过横向框架分析表明，仅配置普通钢筋即可满足受力要求，故未配置横向预应力钢筋;模态分析结果表明，横向自振频率为 4.777 Hz，大于55/L0.8=1.97 Hz［2］。
第1阶振型为拱肋侧倾，表明拱肋的面内刚度大于面外刚度。
因为拱肋面内振动要引起桥面系的振动，所以阻力大，频率高，面内振型出现晚于面外振型［6］;通过弹性屈曲分析，结构的1阶失稳模态为拱肋的面外反对称失稳，这是由于桥面系自身的刚度较大，故失稳主要表现为拱肋横向弯曲［12］。
而拱肋的面内失稳为第20阶，这是由于系梁、拱肋的刚度比较大(约为16.3)，发生屈曲变形时，系梁将通过吊杆作用于拱肋以抵制拱肋屈曲［13］，面内稳定系数大于面外的稳定系数，面外失稳模态出现较晚。
参考文献:［1］蔡绍怀.现代钢管混凝土结构［M］.北京:人民交通出版社，2003.［2］铁道第三勘察设计院.TB10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范［S］.北京:中国铁道出版社，2006.［3］陈宝春.钢管混凝土拱桥计算理论研究进展［J］.土木工程学报，2003，36(12):48-49.［4］中铁工程设计咨询集团有限公司.TB10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2007.［5］杜士杰，宋宏祥.龙屯路立交钢管混凝土简支系杆拱桥主桥设计研究［J］.铁道标准设计，2006(9):53-56.［6］郭金琼，房贞政，郑振.箱形梁设计理论［M］.北京:人民交通出版社，2008. ［7］陈水盛，陈宝春.钢管混凝土拱桥动力特性分析［J］.公路，2001(2):11-13. ［8］龚曙光，谢桂兰.ANSYS操作命令与参数化编程［M］.北京:机械工业出版社，2004.［9］郝文化.ANSYS土木工程应用实例［M］.北京:中国水利水电出版社，2005. ［10］李伟华.钢管混凝土拱桥有限元仿真分析［D］.西安:长安大学，2009. ［11］孙潮，陈宝春，张伟中，汤意，陈友杰，黄文金.钢管混凝土系杆拱桥空间效应分析［J］.福建工程学院学报，2004，2(1):17-22.［12］陈列，郭建勋，李小珍.高速铁路钢系杆拱桥［M］.北京:中国铁道出版社，2010.［13］孙蕊鑫.中承式钢箱拱肋系杆拱桥整体稳定研究［D］.西安:长安大学，2010.［14］李国豪，项海帆，沈祖炎，范立础，石洞，黄东洲.桥梁结构稳定与振动［M］.北京:中国铁道出版社，1992.。
