刚架拱桥
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇刚架拱桥范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
刚架拱桥范文第1篇
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
钢筋混凝土刚架拱桥在20世纪80、90年代的山区公路上大量修建，该桥型因其外形轻巧美观，质量小、造价低、施工方便和节省材料等优点，相对于当时的交通量及荷载等级，是合理的、适用的。本文根据澧田大桥的结构特点和现状，结合经济、安全等指标进行维修加固改造设计，通过对病害桥台进行圈梁支撑锚固，使其达到应有的承载能力，确保运输安全。
1桥梁概况
吉安县澧田大桥建成于1996年，上部构造采用3孔50米钢筋混凝土刚架拱组成，矢跨比1/8，每个桥跨由3片拱架构成，桥面宽度为：净7.0+2×1.0m人行道；下部构造由两座实体墩和两座U型重力式桥台构成。设计荷载为汽-20级，挂-100，人群荷载3kN/m2，通航标准为六级。基础均采用明挖扩大基础，（如图1所示）。
图1 澧田大桥现状布置图
经现场检测，其主体结构刚架拱片未见破损，主桥桥面平整度良好，未见裂缝及破损，但在两端桥台的背墙、侧墙等位置出现了严重裂缝，两桥台的裂缝特点一致，均呈现裂缝宽大，最宽处达30-40mm，且延伸长，存在类似贯通裂缝，桥台侧墙横移（见图2）。
图2：澧田大桥一端桥台的背墙裂宽及延展照片
背墙及侧墙的开裂及汽车冲击力加剧了台后填土的沉陷和横胀，台后路面出现沉陷以及侧墙出现横移（见图3）。
桥台背墙两侧裂缝与台后填土路面上贯通，并在桥台侧墙不同截面上存在类似裂缝贯通路面，说明台后土压力对桥台侧墙的挤压严重，由于台帽开裂，导致桥面开裂下沉。
图3：澧田大桥桥台侧墙横移照片
2主要病害原因及分析
2.1 主要原因
根据实地病害调查、查阅设计图以及对当时施工情况的了解，产生较大裂缝和位移的主要原因推断如下：
1）台后实际回填土与设计不符
按照当时规范及设计要求，台后填土为砂砾分层夯实，但实际施工中为回填砂土。该台后填土透水性差，并没有设计排水构造。实际施工中靠近背墙填土一般较难压实，导致该处沉陷相对较大。土体在含水情况下，剪切强度降低，土压力进一步增大作用于背墙和侧墙，导致开裂；
2）设计中未设置桥台搭板
搭板构造有利于部分克服台后填土沉陷不均，通过搭板的刚性将汽车轮压力分散铺开于台后较长较宽的土体上，而该桥未设计搭板，在背墙填土相对沉陷较大的情况下，加剧了汽车在桥头跳车对台后填土、背墙、侧墙的冲击压力；
3）有混凝土路面板的施工差错
在路面施工中，曾出现将混凝土刚性路面紧靠桥台之背墙、侧墙浇筑，路面板在升温时将对二者产生较大膨胀挤压。
2.2 其它原因
该桥是在公路桥涵89系列规范基础上设计的，在运营期间的交通发展远超于预期，再加上重型车辆的增加及超载现象严重，造成控制截面承载力不足，致使各构件薄弱面出现裂缝；同时因为大桥桥台背墙、侧墙均设计为素混凝土结构，抗拉能力十分薄弱，这样很容易产生裂缝并不断扩展。
2.3 病害发展预测
根据大桥桥台裂缝的现状：裂缝宽大、背墙两侧裂缝在路面上已经贯通，并向下继续往河心方向发展，即将形成一个破坏面。一旦前墙墙身被裂缝贯穿，极有可能在某次超重车的过桥冲击下，整个上部破裂体沿裂缝面滑落，如图5所示。
该部分结构滑落将会引起严重的链锁反应，一是该滑落体将坠落冲击次拱腿，二是滑落后弦杆段桥面靠桥台端将失去支撑，由连续体系变为悬臂体系，结构受力方式的巨大变化将使靠桥台区域梁段在次拱腿折断坠落，巨大的梁体将砸向次拱腿，导致次拱腿断裂，如图6所示。
一旦次拱腿被落梁损伤甚至折断，整个拱上弦杆段梁体失去支撑，将全部跌落砸下，冲击主拱腿，巨大的梁体如果折断主拱腿，如图7所示，则整座桥梁将无法保存，后果不堪设想。
图5：大桥桥台背墙及部分墙身沿裂缝面滑落示意图
图6：大桥靠桥台方向弦杆段梁体坠落冲击次拱腿
图7：整个弦杆段梁体坠落冲击主拱腿
3加固方案
根据以上病害调查、病因分析及后果预测，为避免灾难性事故发生，澧田大桥的桥台维修加固已迫在眉睫。
3.1加固原则
考虑到工程实际和当地条件，确定加固设计的原则如下：
1） 必须综合满足耗费少、功效快、技术上可行、有较好耐久性的要求， 同时考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量的发展；
2） 桥梁加固工作尽量不更改原结构形式；
3） 增加桥台的整体受力性能，使桥梁不将因为局部破坏而影响整座桥的运营；
4） 将裂缝处的集中力分散开来，防止裂缝继续扩张。
3.2加固方案（圈梁锚固）
加强桥台整体性能，提高抗推能力：
在桥台拱座至前墙顶标高范围内，设计三道U形钢筋混凝土圈梁，圈梁从桥台一边侧墙尾部往前墙延伸，包围前墙墙身后往另一侧桥台侧墙尾部延伸，形成U字形。圈梁重力将通过设计立柱支撑，圈梁和立柱构成整体框架（如图8）。
图8：桥台加筋圈梁侧面图
设计圈梁主要为承受桥台前墙往河心方向压力，故此压力一部分将由圈梁传至侧墙尾部区域，通过锚固于该区域圈梁数个截面上贯穿桥台两侧墙涂刷防锈漆的螺纹钢筋均匀传至侧墙墙体及台后填土；一部分压力将通过侧墙外圈梁框架体系的抗推刚度承受（如图9）。
图9：桥台锚固钢筋图
增设桥台搭板
现行规范主张采用更长的桥台搭板，根据该桥梁实际，设计1.0倍台后填土高度长度的钢筋混凝土搭板，搭板采用左右分幅为两块预制，可在短暂限行交通的情况下施工完毕。
裂缝修补
裂缝修补采用化学灌浆法，把按一定比例配制的环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用，灌浆后做表面处理。通过改善灌浆材料，可灌入0.3mm或更细小些的裂缝，施工机械简单，操作简便。
4结语
此加固方法对结构无损伤，造价不高，且中断交通时间不长，可有效提高桥梁安全性能。该桥加固实施通车一年来，通过定期检查，已恢复到原有正常使用功能。作为管理部门，应加强公路桥梁的管理，并对病害桥梁进行维修和加固，使其处于正常的工作状态，确保公路运输的安全。
参考文献：
[1] 吉安公路分局勘察设计室.吉安县澧田大桥施工图设计[Z]，1994.
[2] JTG D60—2004公路桥涵设计通用规范[S].
[3] JTG/T J23—2008公路桥梁加固施工技术规范[S].
刚架拱桥范文第2篇
【关健字】刚架拱桥; 病因；病害分析;加固改造
近三十几年，我国的道路建设蓬勃发展，修建了四通八达的的高速公路，在公路的建设中考虑到某些地区的地理特征和施工的难易性及成本的问题，于是采用了结构简单、建造方便、成本较低的高架拱桥。但由于原材料的质量问题、施工中的种种原因和这些年不断加重的交通负担，使这些拱桥出现了不同程度的病害，极度地影响了桥梁的使用和行车安全。
1 我国大多数高架拱桥普遍存在的病因：
1.1 桥面最初铺设的混泥土层开裂，存在不同程度的纵向和横向的裂缝，伸缩缝也遭到严重破坏。
1.2 人行道板和栏杆混凝土开裂，钢筋严重锈蚀，栏杆基座混凝土开裂，钢筋外露
1.3 数道中间横隔板端头与拱肋松动，少数接头完全损坏；
1.4 大部分微弯板的跨中位置有纵向裂缝，一些微弯板可从下面观察到被雨水渗透的痕迹，一些微弯板拱脚支点处出现局部压碎破损及松动情况，一些接头严重甚至完全损坏；
1.5 弦杆的边腹孔外弦杆简支端,小节点附近,中腹孔大、小节点附近1~2m有严重超限弯剪、弯曲裂缝、剪切裂缝,裂缝开展高度基本与弦杆相当。跨中段竖向弯曲裂缝。弦杆为边腹孔主要承重构件,这给行车直接带来了安全隐患。
1.6 桥面裂缝
桥面出现裂缝，有的裂缝较大，大多的裂缝属于微弯板接缝开裂或板本身裂缝而反射到桥面上，形成有纵、横向的裂缝.同时，桥面的负弯矩区也出现较严重开裂.裂缝加多逐渐变宽，加剧了桥面的病害，在桥面出现坑槽，行车受到极大影响.
2 导致病因的主要原因
2.1 当桥梁的承载能力大于超载时，桥的各个部分还能正常工作。但这几年车辆超载量严重，载重量是车自身重量的几倍、十几倍、甚至达到几十倍，导致桥面桥面路况严重受损，桥面会对车造成振动，冲击，桥面就会发生巨大变形，导致桥面的某些截面承受力下降，桥的各部分薄弱的环节开裂。
2.2 整体的刚度差
桥的结构简单，轻型，再加上又是预制安装，导致主拱肋微弯板、混凝土填平层及桥面铺装间的连接强度不足; 横向、纵向刚度均弱,易变形。长期承载超重车，各构件裂缝；拱腿脱落,主次拱腿与节点连接处开裂的现象。
2.3 微弯板间的现浇段施工缝强度弱，长期受车辆的挤压，易出现裂缝，严重时甚至破裂，使微弯板的紧密型发生改变。
2.4 施工中出现质量问题
由于刚架拱桥多采用预制、简单方便、迅速的施工方式。所以在实际施工中难免会出现质量问题。如使用的混泥土标号低、配筋较少、构件淡薄，微弯板与拱片间结合不平整,横系梁的焊接钢板接头不牢固等这些质量问题，必会对桥的安全埋下隐患，减少桥的使用寿命。
2.5 桥梁使用时间长，有的桥梁使用了二十几年，一直都缺少养护或养护的力度不够，桥梁在超负荷工作，多年未对其进行养护，使一些细微的问题逐渐加重，最终形成巨大严重破坏桥梁使用质量，影响行车安全的问题，最后出现严重，悲剧性的安全事故。
2.6 在预制安装的微弯板之间纵向没有钢筋连接，在主拱肋上搭接宽度不够，板与板的横向连接不够，导致在负弯矩区纵向刚度和强度不足，从而造成整体刚度和强度不足，当车超重驶过桥面时其容易开裂；同时预制板块之间连接不好，在超重车的作用下，连接缝扩散到桥面上，致使桥面产生裂缝。
3 对桥梁进行加固改造措施
3.1 对桥梁进行加固
原来的桥梁厚度不够而且桥梁内部为空心，因此，当车超载驶过桥面时，桥面会发生摇晃。在加固时，除保留原来的桥梁外，对主拱腿、斜杆上进行加固。增加横梁处受力钢筋的数目，并浇注混泥土。
3.2 对拱片实腹段进行加固
使用粘贴芳纶纤维的方法 粘贴钢板带加固现弦杆底面，指点附近在弦杆的侧面粘贴钢板带来抗剪加固，在主、次拱腿节点处粘贴异型钢板，几个已经断裂的次拱腿，需将其移除后建模再浇注。
3.3 对桥墩加固
主要通过增加桩基根数，扩大墩柱的截面等.对于严重开裂的拱脚、主节点、次节点处，要想办法加固，保证其刚接质量.
3.4 在桥所有的裂缝处用注胶的方式来修补裂缝裂缝防止其继续扩大，
3.5 补强加固法
对那些受损不是很严重还能继续使用一段时间的桥梁，可对其采用补强加固的方法。对常见的桥面的表层损害、拱片、横系梁上少数的保护层脱落，桥台拱座出现细小裂缝进行修补，加固。即所谓的桥体养护工作，进而使其能继续正常工作。
3.6 在对桥开展加固改造前先对桥做一次全面，系统的检查，对桥面做一个细致、彻底的摸底，掌握刚架拱桥存在的所有的病害，确保毫无遗漏。对桥体未出现病因但设计存在漏洞的地方，要防范于未然，应及时联系设计单位进行设计补充。
3.7 为延长刚架拱桥的使用寿命除需进行加固改造外，还需注意日常养护维修。
定期检查主要受力部位是否出现裂缝，并跟踪调查裂缝的发展情况。
桥面要保持平整，出现坑洼时要立即修补，以防跳车使桥梁产生较大的冲击和振动。
桥面产生裂缝时，需迅速灌浆封闭，防止裂缝处神水腐蚀主要受力钢筋
4 结语
由于刚架拱桥结构简单，施工简便，节省材料，建设过程中能节约大量的成本，所以在全国范围内得到广泛应用，但由于施工中采用的原材料不合格，施工过程不规范出现的质量问题以及这些年来日益增加的交通压力，原有的桥梁结构，桥梁截面，桥梁便出现了各种病因，无法满足现在交通的需求，急需对桥梁进行加固改造，通过对桥梁、拱片实腹段、桥墩加固；对还能受损不严重的桥梁进行补强加固，来增加结构的承受力，通过加强对桥梁的日常养护来增加桥梁的使用寿命。
参考文献：
[1]张劲泉，徐岳，叶见曙，等.公路旧桥验算分析指南及工程实例[M].北京：人民交通出版社，2007.
[2]谭德盼，姜海波，何柏青，等.斜腿钢架拱桥微弯板的病害原因分析[J].广东工业大学学报,2007（3）:
刚架拱桥范文第3篇
1.基本原则
位于园林内的拱桥，因其特殊的景观要求，使其有别于公路与城市拱桥。由桥梁审美二元论可知，丰富多彩的桥梁景观在不同审美主体（桥梁美的创作者与鉴赏者）中，会因为主体不同的生活文化背景、不同的审美价值观等，而产生不一样的美的感受。因此，如何使所创造的拱桥景观满足广大人民的审美需求，是桥梁设计者们应该思考的问题。
要营造一幅优美的拱桥景观，其首要前提是所建拱桥结构安全可靠，并且功能完善。结构本身要有足够的可靠度，力的传递要明确。在一代又一代桥梁工程师们的不懈探索下，通过不断的经验总结与理论研究，并融合中国园林的特色，形成了一套较为完善的适合于园林中的拱桥景观设计基本规律与法则。
（1）比例协调、尺度恰当。比例是指总体中各个部分所占的比重，而尺度则代表建筑物整体或局部构件与人或人熟悉的物体之间的比例关系，及其这种关系给人的感受。位于园林中的拱桥，与人相距较近，桥梁整体要有合适的尺度，各组成部分比例要协调，才能令人产生亲近感，展现出园内拱桥的典雅秀丽。在整体上，主拱圈与拱上建筑比例应协调，切不可拱圈单薄而拱上建筑厚重，造成头重脚轻的不稳定感；反之，则导致比例失调，不美观。园林中拱桥跨径一般不大，圬工拱桥或钢筋混凝土拱桥矢跨比一般为1／4～1／8，采用较小矢跨比的坦拱在视觉上显得尺度更合理，更优雅轻盈。
（2）均衡匀称、韵律优美。在美学中，均衡是布局上的等量不等形的平衡。均衡的物体，常常给人一种稳定的感觉，是一种沉稳的美。均衡分对称均衡与不对称均衡2种。我国园林内修建的拱桥，多为对称的形式，孔数上有单孔和多孔，多孔桥多为单数拱跨。如北京颐和园的单拱玉带桥（图1，图略），桥拱高而薄，中部凸起的拱圈形如玉带而形成一种起伏的韵律，弧形的线条十分流畅优美；又如坐落在园内昆明湖上的十七孔桥，以17个奇数对称的桥孔而闻名，状如长虹卧波，并富有连续流畅的韵律，成为颐和园内的一个重要景点。然而，并非只有对称才为美，非对称的拱桥在得到恰当处理后，拱圈造型显得更生动、自由、灵活，不拘一格，动感韵律十足。
（3）富于内涵、融于环境。无论是古典园林还是现代园林，其景观特别是人工景点都富有一定的寓意，寄托着人们追求美的情怀，折射出一个时代、一个地区特有的民俗风情、人文内涵。如苏州园林的古典别致，其艺术之高雅、构筑之精致、意境之深远、文化内涵之丰富无不体现出江南水乡特有的地区风情。自古以来，拱桥文化在中国桥梁文化中占有相当的比重，并具有鲜明的民族特色和艺术风格。在园林内修建拱桥，应当充分了解景区内各景点的内涵及人文风情并将其注入到拱桥的景观设计中，使所建拱桥成为景区的点晴之笔。桥梁整体应与环境相协调，将现代化的钢拱桥修建在充满古典色彩的园林内不太适宜，在现代化气息浓厚的园林中修建石拱桥显得呆板复古，而在古典园林内修建具有民族特色的传统石拱桥则显得自然和谐。对于园林内的中小拱桥，可采用消去法使拱桥隐藏于环境中，或采用融合法，使拱桥与景观相一致，形成相同的格调。
2.景观设计步骤
园林中拱桥的景观设计，大致可按以下步骤进行：①充分了解建设单位对园内景点的景观规划及要求，形成桥型景观设计主题思想；②进行景区内景观分析及周边环境调查，了解景区内的景观特点、当地的民俗风情、建筑风格、色彩倾向以及已有桥型概况等；③由结构工程师、建筑师以及景观设计师共同参与初步方案的拟定，使“技”与“艺”相结合，比选出合适的桥型，并进行整体布局，包括线形设计、造型设计及平面布局］；④进行涂装色彩、构件雕饰以及夜景灯光效果设计，并对细部结构进行美化；⑤制作景观效果图，展现拱桥景观设计成果。
园林拱桥桥型适用性分析
我国拱桥形式种类繁多，各具特色，不同桥型蕴含不同的美感，在园林中，常见桥型有实腹拱桥、空腹拱桥、刚架拱桥、组合体系拱桥、异型拱桥几种。以下对各桥型的适用性进行分析：
（1）实腹拱桥。实腹拱桥为采用天然材料作为填料的拱桥，拱圈与侧墙连成一体，在石料丰富的地区较为普遍，常用于小跨径拱桥。桥梁整体感强，均衡稳定。墩台植根于大地，融于山水之间，与大自然相融合，显得亲切自然。拱顶不宜太薄，保证整体的均衡感。当拱圈与拱上建筑比例协调时，厚重的实腹拱并不显得笨重，反而更加沉稳、刚强。实腹拱桥给人一种古朴、坚实的美感。其自身蕴藏的幽美以及与自然环境的融合程度，在江南水乡、苏州园林中得到了淋漓尽致的展现。
（2）空腹拱桥。随着跨径的增大（超过40m），若依然采用实腹拱，则会显得笨重。空腹拱桥自重轻，同时镂空的拱上建筑增加了通透率，显得空透自然；虚与实的结合，增加了桥梁的韵律。主拱圈与小拱的叠加，更富有节奏感。随着材料与技术的发展，整体式的板拱逐渐演变成矩形、箱形或钢管混凝土肋拱，使形态更加轻巧秀丽、纤细柔美。我国是空腹石拱桥的鼻祖，尤以赵州桥最为著名。空腹拱桥以其优美的造型，被广泛应用于园林内。
（3）刚架拱桥。刚架拱桥兼顾桁架拱桥及斜腿刚架桥的特点，自重小、刚度大、造型简洁流畅、受力明确，显得强劲有力、轻快简练、富于现代感。拱肋与斜撑支撑在两侧桥台上，可做成折线或者曲线的样式，形式多样，灵活生动，与地形连接融洽。而且结构镂空部分较空腹拱桥大，景观视域阻碍更小，增大了桥梁的美观性。刚架拱桥以其特有的美，在充满现代气息的人工园林中应用非常广泛。
（4）组合体系拱桥。组合体系拱桥外形美观，具有结构轻巧，无推力或小推力的结构特点，适用于不同环境及各种地质条件。组合体系桥梁在设计时，应充分考虑拱梁变换连接处的美学问题，将桥梁美最大化。组合体系拱桥结构形式丰富、造型变换多姿，富于动感美，令人赏心悦目。
（5）异型拱桥。随着人们创新意识的不断提高，桥梁工程师们推出了新的桥型：异型拱桥。所谓异型拱桥，即拱轴线形成的面不与桥面垂直，而是变幻成空间曲线，偏向桥内形成类似“提篮拱桥”形式，或敞开向外形成“蝶形拱桥”的造型。异型拱桥以其新颖、奇特以及变换多姿的造型，营造出强烈的动势，活力十足，栩栩如生，冲击着人们的眼球，极其适合于富有现代化韵味的园林中。#p#分页标题#e#
实例分析
以哈尔滨香坊公园景观拱桥为例，对园林中拱桥景观的设计进行实例分析。
（1）工程概况
该桥位于哈尔滨香坊区人工亭园内，桥址处有铁路穿越。园内亭阁台榭林立，风景独特，是一座古典色彩浓厚又充斥着现代气息的园林。根据规划要求，该桥不应仅局限于满通功能，建桥后应是一座与园内风景相呼应的景观拱桥。桥梁全长为60m，双车道，设计荷载为城市－A级，净空7．0m，桥面横向布置为0．25m（栏杆）＋1m（人行道）＋7m（车行道）＋1m（人行道）＋0．25m（栏杆）。
（2）周边环境调查
哈尔滨地处我国寒冷的东北部，素有“冰城”之称，是一座国家级的历史文化名城，并有“天鹅项下的珍珠城”之美誉。哈尔滨人对天鹅情有独钟，城内建筑别具风韵，欧式建筑与中式建筑的结合展现了中西合璧的风格。建筑涂装色彩以白色、粉红色及暗红色居多。
桥梁主体结构造型及景观设计
根据园内景观特点及当地人文风情、建筑风格等，推荐上承式刚架拱桥作为该桥的方案，并以“翱翔的天鹅”为主题思想，展现当地特有的天鹅情怀。
（1）桥型布置方案。桥跨全长为60m，若采用一跨跨越，则显得太过张扬与突兀，与景区内秀气的风景、精巧别致的凉亭阁楼显得冲突，因此采用三跨连续拱式组合结构，跨径分布为（15＋30＋15）m，桥梁整体轻盈灵活，节奏感强，并富有连续韵律。
（2）拱桥主体结构设计。传统刚架拱桥结构形式为整体式板拱或是由多个拱肋通过横向联结形成的结构。整体式板拱即为拱肋与实腹段沿桥梁横向贯通，常用于跨径较小且横向尺寸不大的情况；对于大、中跨径，其上部结构由刚架拱肋、横向联结系以及桥面板组成，拱肋间距一般为2．0～3．5m，拱肋厚度约为0．2～0．4m［9］。该桥作为景区内的建筑，在满足结构安全的前提下，艺术造型及景观设计尤为重要。在参考刚架拱桥设计标准图及国内同类跨径刚架拱桥设计的基础上，融入景观设计理念，上部结构横向采用2片拱肋（拱肋≥3片时从侧面看错综繁琐，导致视觉混乱，景观效果不佳），拱肋横向长度为3．0m，间距3．5m；拱肋之间不设横向联系，使桥下更简洁敞亮、通透率强、游人能更好地欣赏园内风景。加强实腹段及弦杆之间的横向联结系，保证桥梁结构横向的整体稳定。下部结构采用钻孔灌注桩加承台形式；拱座支承在承台上，并部分露出地面（净空及美观需要），减少地面上的建筑对景观空间的阻碍。
（3）拱轴线选择。组合式拱桥的矢跨比一般为1／5～1／10，不小于1／12。拱桥的矢跨比直接影响到外形的美观程度，并很大程度上决定结构的受力情况。较大的矢跨比使拱桥拱脚水力小，附加内力影响小，且陡拱较坦拱更具有活力。综合考虑该桥采用1／5的矢跨比。从拱桥的侧面看，拱座上相连的两拱肋犹如天鹅伸展的两翼，生动形象，与哈尔滨人特有的天鹅情怀相呼应。
（4）栏杆造型。栏杆的高度、材料、结构形式以及装饰花纹等对桥梁景观影响甚大，应根据当地的建筑风格、人文情怀对其进行着重设计。该桥栏杆形式尽量要简洁流畅，透视率好，清晰明朗，不影响行车过程中的观景效果。参照松花江大桥景观设计方案中栏杆的设计样式，该桥采用竖板加道扶手形式，并将栏杆造型成天鹅形状，呼应主题思想。经过景观设计后的刚架拱桥（图2，图略），力线明朗，简洁流畅，拱与拱相连形成强烈的动势，灵巧而富有活力。从桥的侧向看，拱座联结两侧的拱肋而形成的景象，犹如平地一跃而起，欲展翅翱翔的天鹅，充满着无限的意境。并与天空中飞舞的以及水中游玩的天鹅融为一体，形成优美、和谐的景观。该桥于2012年8月开始施工，计划2013年年底与公园建设同时竣工使用。成桥后，不仅沟通了被铁道线分割的景观区域，而且可作为一个观景平台，供游人欣赏园内优美的景色。
结语
刚架拱桥范文第4篇
作者简介：周水兴（1967-），男，重庆交通大学土木建筑学院教授，博士，主要从事桥梁工程教学和大跨度桥梁非线性分析研究，（E-mail）。
摘要：桥梁结构体系是桥梁工程中的重要教学内容。常规教学方法是根据教材内容，逐一讲解结构体系，不仅效果差，而且缺乏系统性和内在连贯性。文章从简支梁桥弯矩图出发，围绕如何减小梁内弯矩、增大桥梁跨度，推演出桥梁工程中所有的结构体系。
关键词：桥梁工程；结构体系；简支梁桥；弯矩图
中图分类号：TU311 文献标志码：A 文章编号：
1005-2909(2012)01-0084-03
随着科学技术的快速发展，桥梁工程新结构、新体系不断涌现，有限的教学学时和不断增多的教学内容之间的矛盾更加突出，如何改进教学方法和教学内容已成为桥梁工程课程面临的共同问题。
桥梁结构体系是桥梁工程课程的重要内容，现有的桥梁工程通常将桥梁结构体系分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、缆索体系桥和组合体系桥5种[1]。在日常教学中常常将这5种体系单独介绍，不仅教学内容缺乏系统性和内在连贯性，学生理解困难，而且教学用时多、教学效果差。
目前，国内对桥梁工程教学改革大多集中在培养方案、课程体系和毕业设计方面[2-4]，而对具体教学内容和教学方法的研究相对较少。笔者曾从三跨连续梁桥自重作用下的弯矩图出发[5]，利用连续梁桥自重作用下的弯矩图弯矩零点，演变出梁式桥的3种结构静力体系，但没有进一步将几种基本体系有机地结合起来。
文中从简支梁桥自重作用下的弯矩图出发，围绕如何减小梁内弯矩、增大桥梁跨度，巧妙地将桥梁工程中的各种结构体系结合在一起，概念明确，有利于引导学生从力学原理学习桥梁工程基础知识。通过学校几届本科教学实践表明，学生普遍反映良好，可缩短50%以上的教学用时。
一、 简支梁桥自重作用下的弯矩图
简支梁桥是桥梁工程中出现最早、应用最广的桥梁结构之一。简支梁桥由自重产生的截面弯矩分布如图 1b所示。
从图 1可以看出，简支梁桥主梁各截面均承受正弯矩，最大弯矩出现在跨中部位：
M=18gl2。(1)
根据结构设计原理，跨中截面弯矩值将控制整个简支梁桥的设计，并且要求主梁材料能够承受较大的弯曲拉应力，因此，工程上只能选用钢筋混凝土、预应力混凝土或钢材等材料。
式(1)表明，随着计算跨度l的增大，弯矩值将以跨径l的平方增加。为抵抗由跨度增大而增加的弯矩值，则必须增大截面尺寸，而增大截面又会导致自重g的增大，可见简支梁桥的跨度不能无限增大。
然而在实际工程中，往往需要更大跨径的梁桥，以跨越河流、山谷和不良地质带，因此，需要在简支梁桥的基础上演变出新的桥梁结构体系。
二、 桥梁结构体系的演变
（一） 悬臂梁桥和连续梁桥
从式（1）看出，增大桥梁跨度的关键在于如何减小梁内弯矩。对此，可以将简支梁向两支承点外悬臂伸出，做成悬臂梁（如图 2a所示），悬臂梁在其自重作用下的弯矩分布如图 2b所示。
图 2b表明，悬臂梁使支点截面产生负弯矩，削弱了跨中截面的正弯矩，梁体内正弯矩大为减小，相应的截面尺寸也可减小；在保持简支梁桥相同截面尺寸的前提下，可以达到增大桥梁跨度的目的。
由于悬臂梁桥的悬臂端转角位移大，导致桥面不平顺、舒适性较差，不利于高速行驶。为解决此问题可在两悬臂端处增设支点做成连续梁桥（如图3所示）。
如利用图 3b中的A，B，C，D 4个弯矩零点，还可推演出悬臂梁桥、T型刚构桥和连续刚构桥等桥型[5]。
（二）缆索承重桥
图3所示的连续梁桥是在悬臂梁两端增设刚性支承，除此之外还可以设置弹性支承。图 4所示是在图 1的简支梁梁体上设置若干弹性支承点，即在梁体上设置拉索，由单跨简支梁变成多点弹性支承梁，进而达到减小梁体跨度和减小弯矩的目的。当拉索呈斜向布置时即为斜拉桥（如图4a所示），当拉索竖向布置时就为悬索桥（如图4b所示），也可将斜向拉索和竖向拉索组合，图 4c为斜拉-悬索组合体系的概念图。
图4所示为斜拉桥、悬索桥及其体系组合的演变概念图，实际工程中需将主梁向边跨延伸，做成单塔双跨斜拉桥或双塔三跨斜拉桥（如图5所示）。图 4b所示为常见的单跨悬索桥，将加劲梁向两边跨延伸就为三跨悬索桥。根据主缆锚固方式不同，演变出图6所示的地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。图 7为斜拉-悬索组合体系桥，这种桥梁结构是今后3 000 m以上跨径的唯一桥型。
（三）拱式桥
在上述桥梁结构体系中，承受弯矩的主梁均为直梁，荷载与梁轴线垂直，导致梁体内产生的弯矩最大。如将主梁弯曲做成曲梁，即成为拱。拱是一种以受压为主的结构，在竖向荷载作用下，拱脚支承处除产生竖向反力外，还会产生水平推力，而水平推力使曲梁（主拱）截面弯矩减小，截面内力由简支梁的受弯为主转变为拱的受压为主，达到减小截面弯矩的目的。
由于汽车不能在曲线的拱圈上行驶，必须在桥面与主拱之间设置拱上建筑，如图8中的阴影部分，通过变化阴影部分的构造，可以设计成不同构造形式的拱桥，如实腹式拱桥、空腹式拱桥，拱式腹孔、梁式腹孔，桁架拱、刚架拱，拱片桥等等。
当变换桥面系与主拱之间的相对位置时，可做成中承式拱和下承式拱。
（四） 刚架桥
上述桥梁形式中，主梁与桥墩之间未形成固结，主梁通过支座将其自重和外荷载传递到下部结构中，如将图 1a中的简支梁与桥墩固结，即可做成图9所示的刚架桥。
图9 刚架桥刚架桥是一种在竖向荷载作用下由水力产生的结构，因此，与同等跨径的简支梁桥相比，其梁内的弯矩要比简支梁桥小，同样可达到减小弯矩、增大跨度的目的。
由刚架桥的主梁与桥墩固结思路可以进一步推广到其他桥型或结构体系中，如下承式拱桥与桥墩固结，形成下承式刚架拱桥（如图 10所示）。
桥梁工程中桥墩与桥跨结构固结是一种经常被采用的方式，也是创造桥梁新体系的重要途径，如连续梁桥与桥墩固结，便为连续刚构桥。
三、 结语
桥梁结构体系创新是未来桥梁发展的一个重要方向。近年来，国内提出了不少新型的桥梁结构体系，如连续刚构桥与拱桥组合体系、斜拉桥与T构组合体系，连续梁桥与连续刚构桥组合体系。这些组合体系桥梁
对推动桥梁工程发展起着积极作用，但也有些组合体系桥梁，如斜拉桥与拱桥组合、自锚式悬索桥与上承式拱桥组合，是否合理还有待商榷。
桥梁工程中可以开展教学内容和教学方法改革之处还很多，也只有开展教育教学改革，才能提高教学水平，培养出会思考、善分析、具有创新能力的高级专门人才。参考文献：
［1］ 周水兴.桥梁工程［M］.2版.重庆：重庆大学出版社，2011.
［2］ 李国强，陈以一，朱合华，等.土木工程专业结构工程课程体系与教学内容改革总体方案［J］.高等建筑教育,2006(2):53-54.
［3］ 邹昀，王中华，华渊.土木工程专业课程体系的改革和实践［J］.高等建筑教育，2007，16(3):72-74.
［4］ 李学文，颜东煌.桥梁工程专业毕业设计教学改革和实践［J］.交通高教研究,2002(4):75-76.
［5］ 周水兴，田维锋，张敏. “梁式桥静力体系划分”教学案例分析［J］.高等建筑教育，2009，18(6):43-45.
On bridge structural system evolution from moment diagram of simple-supported beam bridge
ZHOU Shui-xing, ZHANG Min, ZHOU Xiang-hai
(School of Civil Engineering and Architecture, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China)
Abstract：
刚架拱桥范文第5篇
关键词：大跨度钢架拱桥；吊装；拼接；施工
中图分类号：U448.22+4文献标识码： A
我国拱桥的结构类型主要有石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥，混凝土拱桥又主要有箱形拱、桁架拱、刚架拱、板拱、肋拱、双曲拱、中承式拱、钢管混凝土拱等。拱桥的质量一方面建筑材料相关，另一方面施工技术也是影响拱桥质量的关键因素。我国目前的拱桥施工方法主要分为两类：一，有支架施工，主要用中小跨径的拱桥；二，无支架施工，主要用于大跨度拱桥。无支架施工方法主要有缆索吊装法、转体施工法、悬臂施工法、刚性骨架和半刚性骨架法等，悬臂施工法具体分为自由悬臂拼装法、斜拉悬臂法、悬臂桁架法等。随着交通事业的发展，修建大跨度桥梁的需求越来越多，技术的发展为大跨度桥梁的施工提供了支撑，当前我国建成的单跨100米以上的拱桥已经超过115座。
桥梁的用途、要求、设计不同，桥梁的施工难易程度不同，桥梁在设计过程中不仅要考虑线路受力、结构受力、行车动力性能等，还要综合考虑施工难度、造价高低、后期养护等因素，在桥梁设计方案优化的基础上再次进行施工方案设计，选择最优施工方案进行具体施工。桥梁的施工难度与桥梁的跨度成正比，下文选择具体实例来解析大跨度刚架拱桥的吊装拼接施工过程。
上图为合肥市长丰路桥立面示意图，该桥为单跨预制钢筋混凝土刚架拱桥，桥高11米，桥面宽21米，横跨南淝河，净跨60米，要求在不截流的情况下完成拼装施工。
一、选择吊装方案
拱桥的设计方案已经确立，根据设计图可得知，此桥构件众多，拱片接头多，节点承载重量大，对安装的精度要求很高。周围路面状况不方面进行拱片转运，也不可能在两岸预制大型构件。吊装方式一般有缆索吊装、架桥机安装、桥头立扒杆安装等，但是这些吊装方式施工周期长，对周围环境影响大，最后确定对拱片进行分段预制，使单块预制拱片的重量只有18t，使用使用小型设备灵活吊装，拱片的预制地点选在桥的两头和基坑，需要对河进行辟导，进行河底清淤、增加围堰等工作，相对拱片转运较为方便，再者围堰可以减少水流对施工的影响。
二、构建预制
已经选择在桥的两头进行构建预制，接下来首先要清理场地，对场地进行压实测量、平整工作、混凝土面层浇筑，保证底模平整且强度大。其次进行拱片放样，根据拱片跨度尺寸和拱片分段，定出各段拱片、斜撑、弦杆轴线的位置，画出构件的轮廓，定出构件的各结点、连接点、吊点的位置。再次进行拱片模板制作。采用红松板材制成弧形拱片的模板，模板长度宜在3~5米，便于拆装，表面采用铁皮包覆，并对模板进行加固。再其次进行钢筋骨架的制作和安放，将钢筋骨架制作成型，进行结点焊接，安置在模板内，并对钢筋校核。钢筋校核无误后进行立模作业，按照放样线拼装模板，形成整体模板后用螺栓加固，底模铺设一层塑料薄膜，接头处用海绵填塞，并在模板表面涂刷脱模剂，立模时要先做隔离层，并对模板进行加固，确保模板不变形、尺寸准确。在仔细核查模板的尺寸、钢筋的尺寸和位置以及长度、数量后，进行混凝土浇筑，混凝土比例的配置和搅拌工作都要严格按照规定进行，振捣工作要严格控制振动棒的深度、振动时间，保证混凝土平整且没有气泡，对预制构件取样进行抗压强度测试，强度达到预计的四分之一时可以进行拆模作业，且注意构件的保养，保证构件处于湿润状态。横系梁的预制可以与大件的预制同时进行。最后是曹孔设置，在实腹段、腹孔弦杆截面突出部分进行凿毛处理，设置侧向齿槽和孔槽。
三、构建的起吊和转运
复核构件的尺寸，对构件进行编号，在构件混凝土的强度达到设计要求的百分之七十时开始起吊，用撬棍先对构件进行多点为撬动，用汽车吊栓将构件两端拴住，配合撬动时起吊。在桥两头各配备50t汽车吊，将拱腿、斜撑、弦杆、横系梁等吊运到两桥台，桥下配备25t汽车吊，用于安装构件，河底配备50t履带吊和25t汽车吊，分别用于安装腹段和配合拱片翻身。
四、构件吊装
（一）花格架制作及安装
首先要在硬土层上浇灌2m×2m×0.5m的C25混凝土基础，并埋设钢板，用于固定花格架。花格架顶部放置槽钢，形成支撑横梁，主拱片中心位置放置槽钢，槽钢上放置50t千斤顶，用于拱片的微调，在花格架上搭设操作平台，并做好相应的安全措施。
（二）安装拱片
此桥有共七榀主拱片，主拱片的安装顺序是先安装两个相邻的拱片，再安装相邻拱片间的横系梁，每榀主拱片的安装顺序是拱腿、实腹段、斜支撑、弦杆，南北同时进行。整个过程如下：将拱腿吊起，两端置于支架上，在周围使用木楔塞紧，等木楔拆除和微弯板安装完毕进行侧壁砂浆灌注；用两台吊车起吊实腹段，支架与拱腿对接后使用电焊进行钢板接头焊接工作，形成裸肋；裸肋安装完毕后进行拱腿与实腹段横系梁安装，对拱片内槽钢与横系梁槽钢使用角钢焊接，并对接头进行立模浇筑。起吊斜支撑置于支架和斜撑支座上，支裸肋安装后可搭设支架；弦杆的支座和大节点支撑要求严格，弦杆与斜支撑、实腹段的接头的连接都要按照要求进行，弦杆安装完毕后安装弦杆部分的横系梁。整个桥的拱片安装完毕后再安装其余横系梁和微弯板等构件。
（三）接头施工
1、干接头焊接工作。主要是在拱腿与实腹段、弦杆的接头、裸肋与横系梁的接头采用钢板进行焊接，焊接程序首先要对构件进行定位测量，对接头钢板进行测验，再按照两头向中间的先后顺序进行焊接工作，先焊接拱腿与实腹段，再焊接实腹段之间的钢板，焊接前需对焊接点的钢板进行清理，焊接均采用T422焊条，焊机功率大于或等于17千瓦。焊接的表面必须保证没有裂纹、拐角处没有未榕、烧穿等现象，焊缝需要熔透。焊接工作完成后需要对焊缝采用环氧水泥砂浆涂抹，防止水气对钢板的腐蚀，砂浆稍干后进行洒水，焊缝周围使用黑色塑料薄膜包裹，以保证焊接的强度。
2、湿接头施工。即在弦杆与斜支撑、实腹段的接头处使用混凝土现浇，湿接头的误差允许范围较大，拼装难度较小。
五、吊装质量控制
（一）吊装前质量控制
吊装前需要对预制构件的尺寸、拱角的齿槽深度进行精确测量，做好相关数据统计后与设计的尺寸进行对比，对偏差进行计算。使用红外线测距仪测量每榀主拱片的跨度，并做好数据统计，与设计的跨度进行偏差计算。根据预制构件的偏差值和主拱片跨度的偏差值，编排预制构件的组合顺序，并进行编号。在预制构件的各个侧面和花格架的的枕木和承台上弹出相应的控制线，以保证安装的精确度，对每榀主拱片的轴线在桥台上的对应位置打上木桩，以控制主拱片安装位置的准确性。对混凝土接头、微弯板与拱片的接头进行凿毛处理。正式吊装前还需要进行试吊工作，在对吊装参数和机械性能进行安全测验，满足安全要求后才可进行正式吊装。
（二）吊装过程的质量控制
采用经纬仪、水准仪分别对构件安装的轴线和安装的高程进行测量，在安装北拱腿、北实腹段、北斜撑时需要将经纬仪架设在南桥台上，水准仪架设在北桥台上，安装南面的拱腿、实腹段、斜撑时则经纬仪、水准仪架设的位置相反，轴线的安装偏差和高程安装偏差都应控制在1厘米以内，南面和北面的接头的相对高差应控制在1.5厘米以内。
（三）吊装后的校正
当经纬仪测量出的轴线偏差超过允许范围，需要对构件进行调整，一般在两侧的夹具上，使用调整螺栓进行调整，并使用木楔或钢塞对构件进行固定。
当水准仪测量出的高程偏差超出允许范围，需要对构件进行调整，可以利用花格架上的50t千斤顶托起构件，更换不同厚度的枕木或加减木楔、钢塞，使高程达到设计要求允许的差值。
参考文献：
[1]柴杜飞.钢筋混凝土钢架拱桥施工技术[J].中小企业管理与科技,2012(24)
[2]李红征，薛志清.贵广铁路大跨度钢桁拱桥施工方法[J].铁道建筑,2010(6)
[3]罗波.大跨度拱桥的施工优化分析[D].长沙理工大学,2009
[4]勒利平，沈春芝.浅谈拱桥施工技术[J].科技传播,2011(11)
刚架拱桥范文第6篇
Abstract: The static load test of bridge is conducted, by taking a through type concrete filled steel tubular steel frame tied arc bridge as the background project. Through the comparison between the measured data and the theoretical data, we can know that the bridge is in good elastic state, which will provide a scientific basis for later use and management.
关键词： 钢管混凝土；拱桥；静载试验
Key words: steel pipe concrete；arch bridge；static load test
中图分类号：TU375 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0141-02
0引言
钢管混凝土系杆拱桥结构形式新颖，施工工序复杂，一般在工程竣工后，通过荷载试验，对桥梁的整体性能、施工质量和实际承载能力进行全面评价，为桥梁竣工验收和质量评定提供科学依据，并为桥梁后期的使用条件和管理养护提供参考建议[1]。
1工程概况
衡州大道跨京广铁路立交主桥采用刚架式钢管混凝土系杆拱桥，主桥长172m，吊索段桥面宽28.6m。其设计荷载为：城市-A级，不考虑人群荷载[2]。主拱拱肋采用等截面钢管混凝土桁架结构，拱轴线为悬链线，拱轴系数1.05，矢跨比为1/4.5。主桥设20对吊杆。每片拱肋各设10根可换索式钢绞线系杆，桥面系采用悬吊体系，由钢横梁、钢纵梁、桥面预制板及现浇层组成钢-混组合结构。
每片拱肋桁架上、下弦杆由四根ϕ800×14mm的钢管及平联缀板组成，腹杆采用ϕ273×12mm的钢管，腹杆内不灌注混凝土。根据横向稳定的需要，钢管混凝土两主拱肋之间设置了7道“一”字形横撑，横撑内不填充混凝土。
2静载试验
2.1 结构模型采用通用软件MIDAS/Civil建立了空间有限元模型。拱肋空钢管采用梁单元，钢管内混凝土采用施工联合截面法进行模拟，全桥共包含2811个单元，1630个节点。
2.2 试验工况结合钢管混凝土系杆拱桥的受力特点与该桥实际施工、使用情况，选择了墩底、拱顶、1/4拱肋截面作为应力控制截面，分别确定为工况1、工况2、工况3，静载试验工况、测试内容见表1。
桁架型钢管混凝土拱桥中，主拱拱肋是由弦杆、平联板和腹杆组合而成，在其有限元模型中，以两根上弦杆与平联板组合建立上拱肋单元，以两根下弦杆与平联板组合建立下拱肋单元，上、下拱肋单元通过腹杆连接形成主拱拱肋。由于主拱拱肋是由上、下两部分组成，故有限元模型只能够求出对应的上、下拱肋的截面内力，而不能够求出主拱拱肋的截面内力。
首先由上述有限元模型，求出各工况测点处的应力影响线。再按照桥梁设计荷载，利用重型车辆进行等效加载。由此确定各工况车辆布置情况，对于车辆布置最多的工况1，进行分三级加载，各工况车辆加载数量见表1。由于篇幅限制，本文并未给出各工况车辆布置的具置[5、6]。
静力荷载试验效率按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）中第8.1.2节进行计算，计算结果见表1。
2.3 测点布置该桥桥面挠度布置10个测点，分别选取桥面两端部、L/4、L/2、3L/4截面作为挠度测试面，南北侧各5个测点。
选取墩底、北侧拱肋的两拱脚、L/4、L/2、3L/4截面作为应变测试截面，墩底应变计布置于内外两侧，拱肋截面则在上弦杆与上平联板上缘布置应变片。
3静载试验结果分析
3.1 挠度测试结果各工况实测挠度值与理论值对比见表2。全桥实测桥面向下最大挠度-52mm，小于相应理论值-58mm。实测拱顶向下最大挠度-28，小于相应理论值-33。对于三个工况中校验系数均小于1，桥梁的实际状况要好于理论状况。
3.2 应变测试结果由于本次试验应变计布置较多，拱肋上的每个测点均布置了3个应变计，主墩上的每个测点布置了6个应变计，受篇幅限制，分别列出了墩底、拱肋、拱脚应变最大值以及对应工况，见表3。桥墩、拱肋实测应变均小于理论值，校验系数在0.8以上，符合规范要求。墩底截面与主拱拱肋截面各测点应变校验系数均小于1，桥梁实际应力状况要好于理论状态。
3.3 吊索索力为了检验吊索的工作性能，采用索力动测仪对吊索索力进行测试。根据张力弦振动公式：
F=式中：F――吊索的自振频率；L――吊索的长度；ρ――吊索的材料密度；δ――吊索的拉力。
由此可知，明确了吊索的材料和长度之后，测量吊索的振动频率就可确定吊索的拉力。
工况2满载时跨中吊索同时处于最不利状态，实测跨中吊索索力为72.7吨，略大于理论计算值72.2吨，两者基本吻合，实测值偏大，故该桥在后期使用过程中应注意加强对吊索的防护。
4结语
通过本文分析，对于桁架型钢管混凝土拱桥，其拱肋上的控制截面不能够通过内力影响线进行等效加载，需采用应力影响线进行等效加载。
在试验荷载作用下，桥面挠度变形、墩底应变、拱肋应变、吊索索力实测值与理论计算值均大致相等，检验系数基本满足相关要求，且除吊索索力外，实测值均小于理论计算值，说明该桥结构设计合理，主墩、主拱、吊杆强度、刚度满足设计要求，说明结构处于较好的弹性工作状态。
参考文献：
[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥[M].北京：人民交通出版社,2007:519-533.
[2]建设部城市建设研究所.城市桥梁设计荷载标准[S].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[3]鲍卫刚.桥梁承台桩基础柔度的模拟[J].华东公路,1992（5）:16-17.
[4]交通运输部公路科学研究院.公路桥梁承载能力检测评定规程[S].北京：人民交通出版社，2011.
刚架拱桥范文第7篇
关键词： 钢管；拱桥；动力特性
1 引言
从1990年我国第一座钢管混凝土拱桥四川旺苍东河大桥的建成到现今，钢管混凝土拱桥以其跨越能力大、承载能力高、施工方便、造型美观等优点，在我国得以迅速发展。本文对钢管混凝土拱桥的动力特性进行分析，为实际工程提供参考。
2 动力基本性能
钢管混凝土拱的动力性能方面，通过对桥梁进行振型、频率、阻尼及动挠度的测试以及运用计算机进行动力特性分析。结果表明，钢管混凝土肋拱一般来说面内的自振频率较面外的稍大，但二者较接近。横向和竖向基频与桥梁跨径、结构型式及拱圈截面的几何性质有关。受跨径的影响最大，跨径越大基频越低；其次是结构型式，下承式刚架系杆拱的基频最低，中承式次之，上承式最大。除非跨径特别大，其面内、面外基频均大于结构较柔的斜拉桥或悬索桥的基频，但小于一般刚性拱桥的基频。因此，钢管混凝土拱桥的动力特性有其自身的特点。钢管混凝土拱桥的面外基频较面内基频略低，反映出钢管混凝土拱桥横向稳定问题较为突出，尤其是大跨度时。在设计时，可通过优化横撑布置、增加横撑数量、增大拱肋刚度等方法来增加拱横向的整体刚度，以保证其横向稳定性。然而，横撑在增加横向稳定的同时，也加大了拱的横向整体刚度和质量，提高了拱肋重心位置，使得拱对横向地震波的响应增大。因此，在实际应用中不应盲目地设置横向联系，应该综合考虑横向稳定与横向地震力问题，对钢管混凝土拱桥横撑与横向基频的关系、构件刚度的影响、支撑条件的影响、拱肋前几阶面内和面外振型序列、桥面系振型等进行分析。
阻尼对钢管混凝土拱桥的动力特性影响较大，阻尼主要来自于结构与支撑之间的摩擦、材料之间的摩擦以及周围介质之间的阻力等等。但是，由于阻尼计算相对较复杂，一般只能通过实测求得。如柳州文惠桥实测结果，其阻尼比在0.03～0.05之间。
3 抗震性能研究
进行抗震分析时，将钢管混凝土简化为单一的材料并假定其为弹性材料，采用反应谱法或时程分析法。结果表明，拱肋在地震作用下所承受的内力较活载内力小，在各自工程场地的地震环境下，具有足够的抗震能力，显示了这类结构自重轻、强度高的特点。分析结果还表明，几何非线性对于大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大的影响，这种影响有随机拱肋倾角和激励维数增加而增大的趋势。
对于材料非线性影响，一般将钢管混凝土简化为理想弹塑性材料，采用统一理论的钢管混凝土非线性模型分析。分析表明，大跨度钢管混凝土拱桥由于结构刚度较小、拱肋自重较轻且拱肋为桁式，其弦杆以受压为主，弯矩较小。因此，在地震荷载作用下拱肋因强度不足引起破坏的可能性一般较小。对于拱肋为单圆管或哑铃型的中小跨度的钢管混凝土拱桥，在地震荷载作用下拱肋材料有可能进入非线性。至于结构首先发生屈服的部位，与结构形式有很大的关系，有的可能在拱脚，有的可能在拱上立柱。钢管混凝土拱的管内混凝土对抗震性能的影响分析时，根据某钢管混凝土拱桥的实例分析表明，钢管混凝土拱较之空钢管拱面内基频增大，而面外基频降低；钢管混凝土拱在纵向地震波作用下，拱肋处于弹性状态；在横向地震波作用下，拱肋与桥面结合部的轴力与弯矩最大，达到屈服。而空钢管拱在横向地震波作用下，其面外弯矩仅为钢管混凝土拱的1/2左右。在横向受力时，由于结构受力并非以受压为主，因此钢管混凝土抗压强度高的特点没有得到充分发挥。相对于空钢管拱桥来说，管内混凝土的质量还加大了拱的横向受力（特别是中下承式拱桥）。因此，管内混凝土加大了结构的自重和横向刚度，对拱的横向抗震性能产生了不利影响。
4 车振与风振分析
随着交通事业的发展，汽车的行驶速度不断提高、载重不断增加，高强材料的普遍应用使桥梁向轻型化发展，活载在总荷载中所占的比重不断增加，恒载占总荷载的比例减少。因此，公路桥梁的车振问题日益突出。但我国对公路桥梁车振研究总体上开展的较晚，钢管混凝土拱桥的车振问题研究也刚刚起步。一些桥梁通车时进行的动测包括了车振测试，如南海三山西大桥、柳州文惠桥等。
钢管混凝土拱桥中的中下承式拱桥基本上采用柔性吊杆联结拱肋与桥面系，除少数拱梁组合体系外，大部分桥梁的桥面系与拱肋在面内是相互独立的结构，在振型计算结果中表现为二者的振动不同步（通常桥面系振动滞后于拱肋的振动），在使用中表现为车辆经过时桥面振动较大。动测结果也证明了这一点，但其冲击系数应如何取值鲜有研究报道。
刚架拱桥范文第8篇
关键词：双曲拱桥，检查，维修加固
中图分类号： TU997 文献标识码： A 文章编号：
双曲拱桥是我国所特有的一种桥梁结构形式，在上世纪六七十年代由于其结构新颖、轻巧、省料等优点得到广泛应用。但是由于设计荷载等级较低、施工工艺不成熟以及近年来车辆严重超载等原因，致使大量双曲拱桥出现各种结构性病害，已经严重影响到了交通的正常运营。
1 定期检查要点
1.1 校核桥梁基本数据（基本状况卡片）
由于桥梁修建年代较早，设计、施工及竣工等资料不全，在定期检查过程中，应当重视桥梁基本数据的校核。内容包括：桥梁长度、宽度、跨径、结构形式等基本信息，必要时还应该对桥梁各构件尺寸进行测量，为后续加固设计做准备。
1.2 外观检查
根据双曲拱桥结构受力特征，并结合施工方法及施工条件，双曲拱桥外观检查过程中，应该重点检查桥梁以下部位及相关病害：
墩台基础冲刷；
墩台身圬工缺陷：尤其注意浆砌片石墩台缺陷；
拱肋混凝土剥落、露筋锈蚀、裂缝等；
拱波裂缝、渗水病害：拱波裂缝多数为纵向裂缝，并伴随渗水；
横系梁病害：注意检查横系梁与拱肋结合处是否存在裂缝；
拱上横墙（立柱）及腹拱圈病害；
拱上侧墙病害：多数为侧墙外鼓、裂缝；
桥面系病害：包括铺装层、护栏、排水系统、人行道、伸缩缝等。
1.3 特殊检查
双曲拱桥特殊检查主要包括：①混凝土强度②碳化深度③钢筋保护层厚度④拱肋配筋情况⑤拱轴线形测量。特殊检查成果将为后续桥梁承载能力验算及加固设计计算提供相关参数。
2 双曲拱桥常见病害维修方法
2.1 裂缝处理
根据要求，对宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆，宽度小于0.15mm的做表面封闭处理。
2.2 混凝土剥落、锈蚀露筋处理
此类病害示意图如图1所示。
图1病害示意图
处理方法为：首先，凿除露筋处松动的混凝土保护层，露出完好的混凝土表面，并用喷砂枪或其他工具（如钢丝刷）清除钢筋及混凝土表面的铁锈、灰尘和浮渣等。其次，在原钢筋上焊接不小于原钢筋直径的补强钢筋。为提高新旧混凝土之间的粘结力，可在清除好的混凝土及钢筋上均匀涂上环氧胶液。对于露筋面积不大的用环氧砂浆局部修补，对露筋面积较大的，可采用高标号混凝土进行修补。最后，在新旧混凝土接缝15cm宽内抹封闭浆液。维修示意图如图2所示。
图2维修示意图
2.3 墩台冲刷处理
针对此类病害，可清除冲刷位置表层松散层，然后浇筑混凝土围带对墩台进防冲刷处理；当基础冲刷较严重，掏空范围较大时，可在采用混凝土回填后再修筑围带。
2.4 拱上侧墙外鼓病害处理
此类病害多数发生在浆砌片石拱上侧墙处，对此，可选择拆除原拱上侧墙，通过植筋浇筑新的混凝土侧墙，此法常与换填拱上填料结合使用。
3 双曲拱桥常用加固方法
3.1 增大截面法
此法主要在拱的强度、刚度、稳定性及抗裂性能不足时采用，增大截面的同时，增加配筋，提高配筋率，以提高拱的有效高度及抗弯强度，从而提高主拱圈的承载能力。增大截面位置可在拱圈底部、侧面或拱圈上部（拱背），由于在拱圈上部加固需拆除拱上建筑的传力构件，因此在实际操作中使用较少。原结构下部增大截面如图3所示。
图3下部加固示意图
3.2 粘贴钢板（筋）加固法
此法是采用锚栓及粘结剂，将钢板（筋）粘贴锚固在拱肋下缘，使其与原结构形成整体，以提高拱圈的承载能力。根据不同施工工艺分为：粘结钢板加固法、螺栓钢板结合加固法和粘结钢筋加固法。钢板厚度约4~10mm，过厚将使得施工困难；采用螺栓时，钢板钻孔要留有富余，如采用椭圆形孔或扩大孔径，方可减少定位时的麻烦。实际操作中，若粘贴钢板存在加固、成型比较困难，及粘附不够完善等问题时，可选择粘贴钢筋，粘贴钢筋具有与结构物粘附性能好、加工成型容易、用钢量少、锚固牢靠方便、加固效果明显等特点。
3.3 调整拱上自重法
该方法主要表现为：采用轻质混凝土换填拱上填料、重做桥面铺装、更换轻型护栏等。其中，换填拱上填料同时可起到改善拱圈防水、增强拱圈横向刚度、改善桥梁横向传递荷载性能的作用。
3.4 改变桥梁结构受力体系加固法
拆除腹拱圈及以上部分，对拱上横墙做适当处理，采用简支梁结构代替原腹拱圈，以达到提高拱上结构承载能力的目的。在拆除拱上建筑以后，也可改建为桁架拱，以减轻自重，并使主拱圈主要承受全部或者及活载引起的轴压力。其中桁架腹杆以采用三角形为宜。
3.5 增设拉杆法加固
由于双曲拱桥结构整体性较差，其中拱波与拱肋结合部为容易开裂，结构横向刚度不足，不利于荷载横向传递。因此，对于部分桥梁可采用在拱圈横系梁位置增设拉杆的方法对主拱圈进行加固处理，以提高桥梁结构整体性。此种方法同时适用于对桥台侧墙外鼓的加固。
3.6 粘贴碳纤维布加固方法
对部分双曲拱桥，若拱波开裂较严重，可采用在拱波底部粘贴碳纤维布，以改善拱波受力。
4 结语
双曲拱桥定期检查中应重视检查深度，以确保检查结果能更好的为后续工作起指导性作用。维修加固应由下而上进行，具体维修加固方法及施工工艺的选取，需结合桥梁结构实际状况、施工环境及机械技术等因素确定，在保证结构安全，达到维修加固目的的前提下，尽可能降低维修加固费用，减小施工对环境的破坏。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.公路桥涵养护规范，JTG H11-2004.
[2]范立础.桥梁工程上、下册，北京：人民交通出版社，1990年.
[3]蒙云，卢波.桥梁加固与改造，北京：人民交通出版社，2004年.