天津城建设计院有限公司 天津市 300122
摘要：本文介绍了一座全钢结构下承式系杆拱桥的设计分析，重点从拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要构件方面探讨了桥梁的设计要点，并介绍了桥梁钢结构加工的焊缝形式、焊接质量要求等施工关键控制要点。
关键词：下承式；系杆拱桥；钢结构；焊接质量检验
1 引言
拱桥结构合理、受力明确、跨越能力大、能够充分发挥材料性能，在大跨桥梁中被广泛应用，同时由于其结构新颖、造型美观，近年来在城市景观桥梁中应用也越来越广泛。但此类桥梁构造复杂，设计及施工难度均较大。本文结合工程实例，介绍了一座全钢结构下承式系杆拱桥的设计分析，重点从拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要受力构件方面探讨了桥梁的设计构思，并针对桥梁钢结构较多、焊接工作量大的特点，介绍了桥梁钢结构加工的焊缝形式、焊接质量要求等施工关键控制要点。本文对同类桥梁的设计及施工具有较大的参考价值。
2 工程概况
本项目为城市跨河桥梁，由主桥及两侧引桥组成，全长226m，跨径布置为40m（引桥）+106m（主桥）+（2x40）m（引桥）。主桥为单跨钢结构下承式系杆拱桥，引桥为预应力混凝土现浇箱梁结构，桥梁全宽50m。
桥梁总体布置图
3 主要技术标准
根据桥梁结构特点、建设规模、使用环境条件等因素，桥梁设计采用的主要技术标准如下：
道路等级：城市主干路，设计车速60km/h；
结构安全等级：一级，重要性系数：1.1；
桥梁设计基准期：100年；
荷载标准：汽车荷载：城市—A级，人群荷载：3.5kN/m2；
抗震设防烈度：抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度值为0.15g。
4 主桥结构设计
本项目主桥为单跨钢结构下承式系杆拱桥，跨径106m，横断面全宽50m。主桥由拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等主要受力构件组成。
拱肋：主桥横桥向共设置三道拱肋，横向间距19.9m，立面呈非对称形偏态拱，最高点处拱高19m，矢跨比为1/5.6。拱肋截面呈倒梯形，横截面高度总体呈跨中高两侧低，靠拱脚处截面高1.8m，截面高度向跨中方向逐渐增大，待增大至4.5m后逐渐减小至拱脚处的1.5m。中拱顶面宽2.5m，腹板与顶板夹角为81.3°，底面宽1.1～2.3m；边拱顶面宽2.0m，腹板与顶板夹角为81.3°，底面宽0.6～1.8m。拱肋板厚根据各截面受力情况布置，中拱顶板厚20～50mm，底板厚20～45mm，腹板厚20～40mm；边拱顶板厚20～50mm，底板厚20～40mm，腹板厚20～50mm。
纵梁：主梁采用纵横梁体系，横桥向共设置四道纵梁。两道中纵梁分别位于道路设计中线两侧，间距5.6m，两道边纵梁分别与边拱对应。纵梁采用等高倒梯形截面，底板水平，顶板设1.5%横坡，腹板倾斜，腹板与底板夹角为97°。中纵梁截面中心处梁高2.2 m，顶面宽2.6m，底面宽1.4m，顶板厚20mm，底板厚20～35mm，腹板厚20mm。边纵梁截面中心处梁高2.0m，顶面宽3.1m，底面宽1.9m，顶板厚20mm，底板厚20～40mm，腹板厚20mm。
横梁：主桥纵梁之间设置横梁，横梁顺桥向标准间距为3m，横梁为变高工字型截面，底板宽50cm，中吊点横梁为变高箱形截面，宽1m。
桥面板：采用正交异性钢桥面板，板厚分为16mm、14mm，机动车道及非机动车道范围桥面板下设置“U”型加劲肋，加劲肋中心间距600mm，人行道范围桥面板下设置“T”型加劲肋。
吊杆：采用整束挤压环氧喷涂钢绞线成品索，顺桥向间距6m，全桥共42根。根据受力不同，吊杆分为15-9、15-12及15-15三种型号。吊杆上吊点采用叉耳式构造与拱肋相连，下吊点采用整束挤压锚锚固于梁底。
5 钢结构焊接及焊接质量要求
本桥主体均为钢结构，具有焊点多、焊接工作量大等特点，焊接工作是桥梁施工的关键工作之一，焊接质量直接影响到结构受力乃至桥梁的使用功能。为此，钢结构加工前需进行焊接工艺评定，根据评定的结果编制焊接工艺。各部位采用的焊缝形式、质量等级、检验方法如下：
主要构件焊缝质量要求
注：表中UT代表超声波探伤，RT代表射线探伤，MT代表磁粉探伤。
6 结语
钢结构系杆拱桥结构新颖、外形美观，适用于对景观要求较高的大跨度城市桥梁。本文结合工程实例，从拱肋、纵横梁、桥面板、吊杆等方面对此类桥梁进行了设计分析，探讨了桥梁受力特点及焊接质量要求，对类似桥梁设计及研究具有较大参考意义。
参考文献
[1] 范立础.桥梁工程 北京：人民交通出版社，2001.
[2] 公路桥涵设计手册《拱桥》 北京：人民交通出版社，2000.
[3] 孟凡超，刘明虎，吴伟胜 港珠澳大桥设计理念及桥梁创新技术 中国工程科学，2015年第17卷第1期.
论文作者:王文军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/31
标签：桥梁论文; 腹板论文; 钢结构论文; 拱桥论文; 截面论文; 吊杆论文; 桥面论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;