丁堰大桥设计
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摘要:介绍了京杭运河常州市区段改线工程丁堰大桥（中承式双肋拱桥）的桥型设计，结构的静动力性能分析。
关键词: 丁堰大桥中承式双肋拱桥设计稳定性动力
Abstract: this paper introduces hangzhou canal changzhou section engineering butyl weir undesirable bridge (ZhongChengShi double rib arch bridge) characteristic of design, structure of the static and dynamic performance analysis.
Keywords: d dam bridge ZhongChengShi double rib arch bridge design dynamic stability
中图分类号： U442 文献标识码：A 文章编号：
结构设计
（一）总体布置
丁堰大桥是京杭运河常州市区段改线工程中的一座大桥，主要跨越京杭运河。丁堰大桥桥跨布置： 4×30+（30+120+30）+4×30m，桥梁全长420m。主桥横向布置为：1.2（人行道）+3.0 （非机动车道）+2.7（绿化带）+22.0 （行车道）+2.7（绿化带）+3.0 （非机动车道）+1.2（人行道）m =35.8 m。主桥采用120m跨径中承式带飞燕的钢管混凝土提篮拱桥，一孔跨越运河，拱轴线为悬链线，理论拱轴线拱脚水平距离为120m，矢高为32m，矢跨比为1:3.75；拱脚横向间距为29.4m，主拱内倾角14度，飞燕内倾角18度。拱肋采用哑铃型钢管混凝土结构，单肢拱肋为直径1.1m的钢管，哑铃型截面宽1.1m，高2.5m。钢管及腹腔内内填C50微膨胀混凝土。
（二）主桥
1．拱座
拱座采用钢筋混凝土结构，首先实现拱圈的临时铰接，封铰时通过焊接主拱钢管、绑扎钢筋、现浇混凝土实现拱圈的固结。
2．基础
主墩采用群桩基础，每条拱肋对应的单个主墩基础承台平面尺寸为11.2X11.2米，厚度为3米，单个主墩基础采用9根直径1.6m的钻孔桩，桩基按摩擦桩设计。
两承台之间设两根横梁，横梁断面尺寸为2.5m×1m。
3. 飞燕
本桥边跨设飞燕以提供系杆的张拉构造，边跨跨度30m，飞燕计算跨度L=60m，矢高f=7.2684m，矢跨比0.1211，飞燕内倾角18度，飞燕采用二次抛物线线形。
飞燕拱圈靠近主跨部分拱肋采用哑铃型钢管混凝土结构，单肢拱肋为直径1.1m厚度为20mm的钢管，哑铃型截面宽1.1m，高2.5m。钢管及腹腔内内填C50微膨胀混凝土。拱肋主要采用Q345qC，钢板厚20mm。飞燕拱圈靠近过渡墩部分采用混凝土结构，并且与边跨主梁形成一个整体。飞燕端部横梁下设置2个盆式橡胶支座，支撑在过渡墩盖梁上。
4. 主拱圈
主拱拱圈共划分为13个拱段，采用钢管混凝土结构。
拱轴线形为二次抛物线，理论拱轴线拱脚水平距离为L＝120m，矢高为32m，矢跨比为1:3.75；拱脚横向间距为29.4m，主拱内倾角14度。
采用哑铃型钢管混凝土结构，单肢拱肋为直径1.1m厚度为20mm的钢管，哑铃型截面宽1.1m，高2.5m。钢管及腹腔内填C50微膨胀混凝土。拱肋主要采用Q345qC，钢板厚20毫米，拱肋采用热弯工艺成形。
各拱段之间采用全焊式连接方式，拱段连接前先采用M42 40Cr螺杆粗定位后，用M24螺栓进行精定位。
5. 风撑
主跨拱圈设置了8道风撑，风撑采用钢管桁架结构，与拱圈固结。风撑钢管规格分别为φ800X20mm、φ760X20mm、φ840X20mm、φ600X16mm、φ568X16mm、φ632X16mm。
6. 吊杆和吊具
主桥标准吊杆间距取5m，分Ⅰ、Ⅱ型两种吊杆。Ⅰ型吊杆采用7-127异型成品索，Ⅱ型吊杆采用40Cr40Cr棒为主的双向铰连接构造。
吊杆的一端锚固在主拱拱圈上，另一端锚固在主梁上。锚固构件均采用40CrNiMoA制成。吊杆均为可更换吊杆。
7．拱上立柱
全桥共设置了6对拱上立柱，拱上立柱采用钢管混凝土结构，钢管直径100cm，壁厚20mm，内部填充C50微膨胀混凝土。
立柱1钢管一端预埋在拱座上，另一端设支座支撑于主梁下。立柱2、3钢管一端通过加劲焊接在拱圈上，另一端设支座支撑于主梁下。
8．肋间横梁
主拱肋间横梁采用钢管，焊接在两拱圈之间。
9．主梁
主桥主梁采用现浇整体梁，两侧为箱形断面，中间为隔梁构造。主梁共划分为8种节段，为A1~A5及B、C、D段。主梁悬臂为2.4米，两侧箱底宽均为3.5米，主梁中心梁高1.8米，顶板厚25厘米。主梁间横隔板标准间距为5米，中间厚度为40厘米，两侧锚固断面厚度为100厘米。
（三）桥面系
全桥梁上设6cm现浇C40混凝土调平层，桥面铺装采用10cm沥青混凝土。C40混凝土内设直径5mm的冷轧带肋钢筋焊网。
全桥共设4道伸缩缝，在两侧主引桥过渡墩处各设一道D-160型钢制伸缩缝；在引桥桥台处梁端各设一道D-80型钢制伸缩缝。
主桥区段道路两侧各设1.2米人行道。主、引桥区段每30米，两侧各设置1个灯栏。
主桥结构分析
（一）总体考虑
主桥结构分析采用空间梁单元体系，包括了主桥全部上部结构以及下部结构的承台和系梁。共划分节点454个，单元756个。
几何模型可分为主拱肋、飞燕、风撑、纵梁、横梁、吊杆、立柱、肋间联系、承台和系梁。
主拱肋和飞燕均为钢管混凝土结构，在一般计算中按换算截面计算，在施工阶段分析时其分为钢管和核心混凝土分别计算截面特性，再按相应施工阶段组合。
（二）主桥承载能力极限状态验算
1、主拱肋和飞燕
按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》 规定进行计算，分析了拱脚和拱顶起第二道风撑附近弯矩拐点两个截面，主拱肋和飞燕钢管混凝土截面承载力满足设计要求。
2、风撑和肋间横梁
风撑和肋间横梁为圆钢管，属于拉弯或压弯构件，按容许应力对承载力进行计算，最大组合应力都远小于其容许应力值，满足规范要求。
3、纵梁
对于中承式拱梁组合体系，剪力不控制纵梁承载力设计，而纵梁从受力方式看其受力特性属于拉弯构件，根据新规范，考虑了预应力次内力的影响。对C梁段负弯矩和D梁段正弯矩验算表明纵梁承载力满足设计规范要求。
4、横梁
跨中正弯矩和箱梁边箱负弯矩验算表明横梁承载力满足设计规范要求。
5、立柱
最大轴力角度看，最不利荷载工况是由恒载和汽车荷载引起的；从最大弯矩角度看，最不利荷载工况是由横桥向地震荷载引起，两种工况验算都表明立柱具有足够的承载力，满足规范要求。
6、吊杆
I型吊杆（钢铰线）最大应力502MPa；II型吊杆最大应力为160MPa。
（三）主桥正常使用极限状态验算
1、纵梁应力和裂缝验算
按照施工流程图，在主梁合拢前纵梁中张拉的预应力每侧各2200吨，合拢后再各张拉400吨，合拢前预应力与纵梁之间没有联系，则实际施加在每根纵梁上的预应力为400吨。
2、主拱肋应力验算
对主拱肋正常使用状态下的钢管和混凝土应力分布进行了计算，计算进行了两个位置，分别是拱脚（此处钢管厚度t＝25mm）和拱顶附近弯矩极值点位置（此处钢管厚度t＝20mm）进行了验算。钢管最大压应力145MPa，最大拉应力20.4MPa。
结语
丁堰大桥采用的中承式钢管混凝土提篮拱桥，结构整体稳定性较好，空间线型比较美观，只是注意结构的施工及控制有一定的难度。
参考文献
[1]JTG D62―2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
[2]MIDAS技术手册
[3]陈宝春编著.钢管混凝土拱桥设计与施工手册.北京:人民交通出版社,1999