摘要：本文结合实际工程，通过对钢桁架拱桥的几种结构形式的比较分析，综合考虑受力、美观、经济等因素，得出最合理、优化的方案，为类似桥梁的设计提供参考。
关键词：斜拉桥；塔梁交接：承载能力；裂缝
Abstract: Combining with a practical project, this paper conclude the best reasonable and optimizational plan by means of comparing with the several structure form of steel truss arch bridge，considering stress，artistic，economy etc. It can be consulted by similar bridge design.
Key Words: steel truss arch bridge; stress; artistic; economy
0引言
钢桁拱桥具有气势雄伟、造型美观、跨越能力大、承载能力高的特点，随着我国桥梁建设的大力发展，改桥型已越来越多的在城市道路、公路、铁路上采用，本文以合肥市集贤路派河大桥为例，介绍该桥的跨径布置、结构选型的设计思路。
1工程概况
本桥位于合肥市肥西县内，桥梁跨江淮运河（也称派河），通航等级为二级通航。集贤路派河大桥主桥采用54+132+54=240m三跨连续钢桁拱桥，钢梁全长239.8米，桁箱组合形式，两侧边跨端部23.9米为钢箱梁，其余均为钢桁梁，距梁端约24米处箱、桁做过渡处理，主桁采用三桁形式，中、边桁间距18.2米，主桁节间长度6m，中间支点处设加劲弦，加劲弦高约9.3米，下拱肋顶至中支点高30.3米，上拱肋顶至中支点高36.3米，拱肋采用二次抛物线。
图1 集贤路派河大桥立面布置图
2技术标准
（1）设计荷载：汽车：城-A；（2）地震烈度：地震动峰值加速度系数为0.1g（地震基本烈度为Ⅶ度）；（3）设计行车速度：80km/h。
3主桁形式比较
(1)中支点设置加劲弦方案加劲弦高9m；节间长度6m，边跨9个节间，中跨22个节间，全长240m。下拱肋矢跨比1:5.2，最长吊杆20.3m，拱顶桁高6m。在7#设置纵向固定支座，6、8及9#设置纵向活动支座。
图2 加劲弦主桁立面布置（单位：m）
（2）无加劲弦方案下拱肋矢跨比1:5，由于中支点加劲弦取消，拱肋线性抬高，边跨腹杆长度加长，中跨最长吊杆较加劲弦方案增加6m，达到26.3m。
图3 无加劲弦主桁立面布置（单位：m）
（3）边跨采用主梁及桁梁混合布置方案加劲弦高9m；节间长度6m，边跨5个节间桁梁及24m长单梁，中跨22个节间，全长240m。下拱肋矢跨比1:5.2，最长吊杆20.3m，拱顶桁高6m。
表1三种方案比较表
图4 边跨采用主梁及桁梁混合布置方案（单位：m）
方案三在刚度上略有降低，但满足规范要求，经济性和美观性上最好，因此选用方案三的形式。
4主桥边跨长度选择
为确定合理边跨长度，设计中比较了边跨长度为45、54、60m三种方案，边中跨比分别为0.341、0.409及0.4545。
图5 边跨45m主桁立面布置（单位：m）
图6 边跨54m主桁立面布置（单位：m）
图7 边跨54m主桁立面布置（单位：m）
通过计算比较得边跨越长，用钢量越大，边支座运营期间最小支反力随长度减小而变小，为满足悬臂拼装施工时抗倾覆稳定的需要，3种方案均需在边跨施加临时压重，边跨越短，所需的临时压重越大，边跨48m时，每片主桁需压重28t/m，导致边跨主桁及桥面杆件需要由于施工期间压重而加大截面，增加结构总用钢量。综合全桥用钢量、刚度条件、支反力及临时压重数量考虑，采用边跨54m的方案。
5主桁矢跨比选择
钢桁拱矢跨比影响拱肋及系梁的内力，矢跨比越小（拱越坦），拱肋及系梁内力越大，拱肋及系梁截面尺寸变大，弦杆的用钢量增加，同时腹杆减短，腹杆用钢量减小。分别按1:4、1:5.2及1:5.8的矢跨比分析全桥。
表2 不同矢跨比计算结果
矢跨比1:4方案桁高最大，拱肋及系梁受力最小，但是腹杆及吊杆长度最长，上部结构用钢量最大；矢跨比1:5.5方案桁高最小，相应腹杆及吊杆长度也小，但拱肋及系梁受力最大，截面尺寸也大，用钢量次之；矢跨比为1：4时，用钢量最小，杆件内力居中。
6吊杆设计
本桥可供选择的吊杆有两种：（1）由钢绞线或平行钢丝束组成的柔性吊杆。（2）由钢板焊接而成工字型或箱型截面的刚性吊杆。
柔性吊杆采用PES7-109，钢丝束公称截面面积为41.95cm2，钢丝束直径为81mm，破断荷载7005kN：柔性吊杆的安全系数按照大于3控制，疲劳应力幅按小于200MPa控制。
刚性吊杆采用工字型截面。
两种吊杆均能满足受力需要，刚性吊杆轴力略大于柔性吊杆。柔性吊杆材料用量小、费用低；刚性吊杆用钢量较大，虽然一次投入费用较高。但不存在柔性吊杆使用一定年限后需要多次更换的问题。目前国内公路钢桁拱绝大部分采用柔性吊杆，但鉴于近年来发现柔性吊杆震动及防腐问题突出，因此采用刚性杆件形式。
7主桁片数选择
桁架拱桥的主桁片数一般有2片及3片两种选择，绝大部分为2片主桁。
本桥结构采用三片主桁时主要有以下几个方面的考虑：
（1）荷载大、桥面较宽、跨度大，采用两片主桁导致内力太大，一方面最大杆件截面与板厚过大，同时影响其他杆件的尺寸。（2）跨度不大但桥面过宽，导致横向杆件尺寸过大，甚至大幅增加建筑高度。
作为钢桁拱结构，本桥跨度不大，但桥梁宽度较大，若采用2片主桁，桁间距达到37m，主桁竖杆面外弯矩较大，同时横梁高度较高，钢材较3片主桁方案多800t，因此本桥从结构受力及经济性考虑推荐采用3片主桁。
8结论
通过多种比较，确定最终结构形式为矢跨比1:4的钢桁拱梁组合体系，对于跨径不大的该类型桥，边跨可采用非桁式的箱型结构，可节约钢材用量，也轻盈美观。
参考文献
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作者简介
王超（1981年5月），男，湖北武汉，硕士，高级工程师。
论文作者:王超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/9
标签：吊杆论文; 方案论文; 节间论文; 拱桥论文; 桁架论文; 结构论文; 柔性论文; 《基层建设》2019年第17期论文;