1. 拱桥吊杆与系杆
跨桥形式:上部结构简支于墩台上,系杆即纵梁属于弯拉结构,是一种拱梁体系组合。其结构受力明确,为外部静定、内部超静构,但节点处理和吊杆拉调整困难。
因其与墩台之间由支座联接,横向稳定不利,因此需要加大端横梁的刚度,以增强拱脚处横向变形,并通过系杆之间的中横梁和拱肋的风撑形成闭合框架结构,采用刚性吊杆。
2. 拱桥吊杆与系杆设计
中山一桥位于中山市原人民桥桥位处,东连中山二路,西接中山一路 ,跨越岐江河水道 ,毗邻岐江公园,距离下游中山二桥1千米。
中山一桥分别由主桥、引桥、引道组成 ,主桥路段呈西北至东南方向布置。
设计特点
中山一桥结构方案为中承式系杆拱体系,横梁承重方案,全桥为钢结构。主桥为空间组合箱梁拱桥 ,引桥采用连续梁结构 。两端支撑在桥面大横梁和座拱拱顶上,竖直放置,两片边拱微向内斜置,两端拱脚设置刚性基础,座拱微向外斜置,拱脚与边拱拱脚相交并位于同一个刚性基础上,3个拱的截面形式类似于矩形截面的薄壁结构,3个拱轴线均采用二次抛物线,3片拱均以5米为间距等距设置竖向吊杆,桥面为漂浮体系并由吊杆吊住横梁,纵向箱形梁与横梁间焊接 。桥身轻巧,富有现代感和时尚感;线型优美,两片边拱肋微微斜置,给人一种强烈的空间感;风格独特,造型新颖别致,五片拱组合在一起,形成共同的受力体系;坡度在结构高度降低后,总长得以缩短 。
3. 拱桥吊杆的作用
技术创新
(1)首次在大跨钢管混凝土拱桥设计中,计入钢管桁架腹杆对抗弯刚度的影响、采用钢管混凝土统一理论、采用钢管混凝土桁式拱圈节点承载力和疲劳计算方法等,完善了钢管混凝土拱桥的设计方法。
(2)拱圈采用全管桁结构、竖径向腹杆布置,桥面梁与拱圈联合作用等多项构造技术,提高桥梁的整体受力性能,具有创新性。
(3)吊杆横梁、桥面梁等结构的轻型化设计、拱座构造设计为分离式肋、吊杆上下端锚具防腐构造设计等技术的创新和发展。
(4) 自主设计并布设的索跨576m、吊重170t、索塔高度150.22m、起吊高度260m的缆索吊机系统,解决了特大跨钢管混凝土拱桥钢管拱肋节段吊运就位安装的难题,发展和完善了无支架缆索吊装技术。
(5)在缆索吊机系统中首创研制了主动式承索器,解决了起吊绳在空载时下垂太多相应需要的配重大和牵引绳的放出端下垂太多的难题。
(6)施工使用的钢绞线扣索、自主研发的可调索低应力夹片锚固系统及缆索吊机系统一起来实施安装钢管拱肋的工艺,总结为“大跨径钢管混凝土拱桥无支架吊装斜拉扣挂工法”,确保了拱肋顺利安装。
(7)钢管内混凝土压注采用分段连续灌注,由两岸分别从拱脚向拱顶方向按设计分段的一、二、三段顺序接力连续泵送施工,总结为“大跨径钢管混凝土拱桥钢管混凝土施工工法”,保证了大体积弦管混凝土连续灌注。
(8)“巫山长江公路大桥特大跨径钢管混凝土拱桥施工技术研究” 成果解答了大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱肋节段吊扣、钢管混凝土连续泵送灌注等技术难题,提升了我国大跨度钢管混凝土拱桥的施工技术水平。
(9)“大型钢管混凝土拱桥的光纤传感监测系统研究”探索出了钢管混凝土监测新方法,实现了对钢管内混凝土质量的远程监测。
(10)结合本桥开展的一些课题,如“化学自应力钢管混凝土应用研究”,“脱空缺陷对钢管混凝土工作性能影响的研究”,“初始应力对钢管混凝土承载力的影响研究”,“钢管混凝土收缩徐变影响研究”,以及“钢管桁架拱节点承载力的试验研究”,其成果应用于本桥,而且对钢管混凝土拱桥的认识大大提高了一步,这一系列的成果为该桥型的发展奠定了技术理论基础。
4. 拱桥吊杆与系杆连接
说到上承式、中承式和下承式拱桥的分类,主要是按照拱桥的行车道位置分的。
行车道系(桥面系)在拱肋之上的称为上承式,中承式拱桥的行车道系位于拱肋矢高的中间部位,桥面系一部分用吊杆悬挂在拱肋下,一部分用立柱支撑在拱肋上。同理,下承式拱桥的车行道位于拱肋和吊杆之下。
5. 拱桥吊杆与系杆的区别
答:按受力体系划分,有梁式桥、拱桥、悬索桥三种基本体系,其中梁桥以受弯为主,拱桥以受压为主,悬索桥以受拉为主。
(一)梁式体系
梁式体系是古老的结构体系。梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩,使梁跨内的内力分配更合理,以同等抗弯能力的构件断面就可建成更大跨径的桥梁。
(二)拱式体系
拱式体系的主要承重结构是拱肋(或拱箱)
,以承压为主,可采用抗压能力强的圬工材
料(石、混凝土与钢筋混凝土)来修建。拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。拱是有推力的结构,对地基要求较高,一般常建于地基良好的地区。混凝土拱桥因饺的构造复杂、
不易制作,故一般采用无铰拱体系。无铰拱结构的外部增加了超静定次数,将引起更大的
附加内力,为了获得结构合理的受力状态,在拱桥设计中,必须寻求合理的拱轴线形式。
(三)悬索桥
就是指以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造是:缆、塔、锚、吊索及桥面,一般
还有加劲梁。其受力特征是:荷载由吊索传至缆,再传至锚墩,传力途径简捷、明确。悬
索桥的特点是:构造简单,受力明确;跨径愈大,材料耗费愈少、桥的造价愈低。悬索桥
是大跨桥梁的主要形式,因其主要杆件受拉力,材料利用效率最高,更由于近代悬索桥的
主缆采用高强钢丝,悬索桥的自重较轻,在刚度满足使用要求的情况下,能充分显示出其
优越性,使其能比其他形式的桥梁更能经济合理地修建大跨度桥。
6. 系杆拱桥的结构
下承式桥是指桥面布置在承重结构之下的桥梁。如悬索桥、斜拉桥、系杆拱桥,以及车辆在其中间行驶的桁驾梁桥等。
主要特点是建筑高度低,可减少两岸引道长度,减少工程量,但行车时两侧视野受限制。
当允许建筑高度很小,或桥面标高的抬高会造成引桥或引道工程数量显著增加的情况下,可将桥面结构降低至承重结构的下面。
7. 系杆拱桥的系杆和吊杆
拱桥是指在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。拱桥的桥面向上凸起的曲面,该结构最大主应力沿着拱桥曲面作用,垂直方向最小应力为零。拱桥结构主要承受压力和拱肋内力,并且产生剪力和弯矩等内力。设计拱桥结构时要注意结构强度的设计问题,同时注重结构的稳定性设计。
拱桥主要是由主拱圈、桥面系和吊杆组成的上部结构,以及桥墩、桥台、基础组成的下部结构构成的。主要的承载部件是主拱圈,全部荷载都要承受,可以通过主拱圈将荷载传送给桥墩和基础。
8. 系杆拱桥主要构件
拱圈简称主拱。是拱桥的主要承重构件,承受桥上传来的全部荷载。并通过它把荷载传递给墩台和基础。主要的截面形式有箱形截面和肋板形截面及双曲拱。使用的材料有圬工,钢筋混凝土和钢材等。
拱圈是拱桥的主要受力部分,其施工应严格按照施工技术程序进行。施工前应按跨径大小选用如下施工方法:
施工前的准备工作。拱圈砌筑前,要做的准备工作有:
(1)砌筑时的常用工具的混准备:由于拱圈须捣实灰缝和填塞空隙,除使用一般的砌筑工具外,还需增加长插片、长插刀、挡灰板、长插针、撬棍、木夯、木锤等工具。
(2)拱石的清理、编号、排列:粗料石拱石要按设计进行纸上配料,再经过实地放样制出样板,然后按样板开出拱石。拱圈一般不等厚,拱石型号很多,每号拱石又常有上、中、下之分,因此,运至现场后,需进行清点,并编号使之有顺序地排列,用铅油将编号标在石面上。
(3)石料的清凿和检查:粗料石拱石,均应在安防砌筑前用样板套过,一般可比样板稍小,但偏心不应超过5mm,并不得有扭曲情况。一般拱石可用样板正套或反套,但镶面石的外漏部分必须有一半正套,一半反套。除镶面石及两侧接砌边墙部分的拱石的拱背必须修凿整齐外,其余拱石的拱背部分,厚度符合要求即可,即可以保持原来的粗糙面,不加清凿。
(4)在拱模上摊放拱石及灰缝大样:拱圈安砌前在拱模上将每层拱石,包括灰缝的位置用墨线画在模板上,以防拱圈合龙封顶时封顶石放不下去或灰缝过大。放线时,可在桥上游和下游顺拱圈模板量出两端起拱线间的长度,然后分中定出实际拱顶线,因拱架有预留高度,所以实际长度比计算稍大,其差数平均摊入各灰缝内。长度量出后,即可从实际拱顶线向两边按每排拱石尺寸和灰缝宽度画出各排拱石线,并将拱石的层次、号数用红铅油写明。
9. 网状吊杆系杆拱桥
三垛西桥也是国内首座系杆拱桥用碳纤维复合材料吊杆及其施工工艺的桥梁,工程意义重大。
10. 拱桥的系杆
上承式桥
上承式桥 ,桥面系设置在桥跨主要承重结构(桁架、拱肋、主梁等)上面的桥梁,称为上承式桥。根据容许建筑高度的大小和实际需要,桥面可以布置在桥跨结构的不同位置。其优点是:桥面系构造简单、施工方便,桥跨主要承重结构的宽度可以做得小一些(也可以密排),因而节省墩台圬工;另外,桥上视野开阔。缺点是桥面到梁底的建筑高度较大。
中承式桥
中承式桥是指桥面布置在承重结构高度中间或一部分桥面布置在承重结构之上,另一部分桥面布置在承重结构之下的桥梁。当建筑高度受到限制时,可将部分桥面结构或全部桥面结构降至承重结构高度之内,使得桥梁的建筑高度中不包含或仅包含部分桥面高度,从而达到降低建筑高度的目的。对于城市桥梁,只有在周围景观受到限制或创意追求建筑效果时,才采用中承式桥。最常用的中承式桥是中承式拱桥。
下承式桥
下承式桥是指桥面布置在承重结构之下的桥梁。如悬索桥、斜拉桥、系杆拱桥,以及车辆在其中间行驶的桁驾梁桥等。主要特点是建筑高度低,可减少两岸引道长度,减少工程量,但行车时两侧视野受限制。当允许建筑高度很小,或桥面标高的抬高会造成引桥或引道工程数量显著增加的情况下,可将桥面结构降低至承重结构的下面。