总第210期2005年第3期交通科技TransportationScience&TechnologySerialNo.210No.3June.2005大跨度钢桁架拱桥技术分析施曙东(上海第一市政工程有限公司上海200048)摘要介绍国内外有代表性的大跨度钢桁拱桥,并对这种体系在建造中应注意的关键技术问题进行分析,为今后我国大跨度钢桁架拱桥的建设提供借鉴。关键词拱桥桁架稳定钢桁架拱桥具有外形美观、用钢量较省、跨越能力较大等优点。经超过500m的刚度较大,,钢桁拱桥不失为一种较佳的大跨度桥梁方案。1几座有代表性的钢桁架拱桥1.1悉尼港湾桥1.21973年(见)3跨连续加劲拱,中间两支座为固,两端为活动支座。中跨跨长为382.63m,中跨拱矢高103.83m,拱肋为箱形截面,两拱肋间距23.47m。该桥具有双层桥面,两桥面高差为10～11m,上层为钢桥面板,下层为混凝土桥面板,桥面宽20.73m。该桥的最大特点为中跨的架设方法,中央的275.185m的桥梁部分重约6000t,是一次提升架设起来的[1]。悉尼港湾桥位于澳洲悉尼港,系公铁两用钢桁架拱桥,桥面设有两条城市电车道,该桥于1931年建成(见图1)。拱肋采用双铰桁拱,两铰设置在拱肋下弦的两端。钢拱跨长503m,矢高107m,两拱肋中心间距为30m。拱肋的高度是变化的,拱桁高度在拱顶处为18m,在拱趾处为57m。由于靠近拱趾处的下弦,受力较大,拱的推力几乎全由下弦承受,所需的截面面积远远大于其他的下弦杆。为了拼接方便,所有下弦杆的截面宽度相等,同时还考虑到减少杆件的受风面积,并加强弦杆的侧向刚度,故下弦杆选用了4块腹板组成的箱形截面[1]。图2弗里芒特桥1.3新河谷桥美国西弗吉尼亚的新河谷桥建于1977年(见图3),该桥全长923.5m,主跨跨径为518.20m,宽22m,在水面以上268m立柱的箱形截面具图1悉尼钢拱桥图3新河谷桥收稿日期:200520122550施曙东:大跨度钢桁架拱桥技术分析2005年第3期有强烈的锥度,桥梁纤细而精美,欧洲式的桥面结构,不但使风载减小,而且使结构的外观更漂亮。拱圈为桁式,拱上立柱间距42.5m。以钢桁架为行车道。新河谷桥采用的都是由倒“Z”字型或“X”型“、工”字型构件铆接而成的桁架拱,这是因为无法突破“焊接应力”这一禁区[1]。1.4傍花大桥汉城汉江上的傍花大桥(见图4)全长2559m,主跨为540m,对称的钢桁拱肋象征着一架飞机正在起航。由于桥址处为20m的堆积层,而持力层位于地下36～40m深处,因此,河床处采用沉井基础,岸跨采用现浇混凝土桩395根,基础管桩953根。根据上部结构的宽度、经济性、美观、通航净空和施工难度确定了桥墩的形式桥墩的施工过程中,同。引。为,拱肋施工采用分段悬拼法。每片吊装重量为100～200t,吊装设备为200t的浮吊起重机[1]。江长江大桥在建设过程中,分别对H截面的压杆稳定、15MnVN钢的性能、56mm的厚板焊接技术等方面进行了专题研究[1]。2大跨度钢桁架拱桥建造的关键问题2.1大跨度钢桁架拱桥的钢种选用原则[2～3](1)充分掌握各种钢材的强度特性,以便能图4傍花大桥1.5九江长江大桥九江长江大桥位于风景秀丽、闻名中外的庐山脚下的白水湖畔(见图5)。主桥采用3跨刚性图5九江长江大桥梁柔性拱方案,主跨布置为:180m+216m+180m。在三大拱中,中拱矢高32m,边拱矢高24m。其钢桁架梁高度约为16m,宽度为12.5m。全桥采用15MnVN钢,焊接最大板厚为56mm。九针对各杆件的应力状态合理地选用钢种,使所选钢材的强度得以充分利用。(2)在杆件的连接部位,为了不使截面尺寸发生过大的变化,。(3)行,,。(,。2.2大跨度钢桁架拱桥的节点设计注意事项[4](1)尽可能使同一节点的各杆件截面的重心轴交汇于一点,以免由于偏心的影响而增加杆件的次应力。(2)为使杆件端头的连接螺栓受力均匀,应使螺栓群的重心布置在杆件截面的重心轴上。(3)节点构造应紧凑刚劲,各杆件应尽量伸入节点,使节点板变小,从而可减少节点刚性次应力,并可加强节点外刚性。(4)对于大型的整体节点,因为其细节构造复杂,应对其进行模型试验研究。通过试验掌握节点的疲劳容许应力、极限承载能力等基本数据,为节点设计提供保障。2.3大跨度钢桁架拱桥的动力分析[5]大跨度钢桁架拱桥的动力分析,主要包括自振特性分析、移动车辆荷载下的强迫振动、桥梁的抗风与抗震分析。要分析大跨度钢桁架拱桥在外荷载作用下其动力相应程度,首先要分析其结构自身的...
