復(fù)合鋼管砼系桿拱銜接橋方案
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁(yè)
一、銜接橋方案
我國(guó)海南島瓊州海峽的海水深度較大，單純采用橋梁和隧道形式都有很大的困難。采用設(shè)主、付通航孔的<<便航式跨海浮橋>>方案，主、付通航孔采用大跨徑橋梁或潛浮隧道相結(jié)合的形式，則困難較小，比較合理和實(shí)用。浮橋因?yàn)槭艹毕蛔兓挠绊懞艽?，需要隨時(shí)自動(dòng)變化調(diào)節(jié)較大的路線縱坡，才能與橋梁或潛浮隧道相銜接。瓊州海峽的潮汐水位變化高達(dá)3.60m，最大波浪高度3.30m，潛浮隧道的進(jìn)、出口應(yīng)在浪高以上，需要較大的長(zhǎng)度才能調(diào)節(jié)縱坡。采用80m長(zhǎng)度的銜接橋與浮橋端部100m長(zhǎng)度設(shè)坡度相配合，利用浮橋端部浮船作銜接橋的一端橋臺(tái)，將端部浮船加寬和吃水加深即可解決。
我國(guó)鋼管砼拱橋的應(yīng)用，已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展，80m的跨徑施工比較簡(jiǎn)便，外形簡(jiǎn)潔美觀，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。鋼管砼這種組合材料，很適合施工和使用。圓形鋼管是很合理的受力形式，具有發(fā)揮軸向受壓和環(huán)向受拉力的雙向作用，砼處于三向受力狀態(tài)，材料的組合強(qiáng)度高。砼對(duì)鋼管起到穩(wěn)定作用，使鋼管的強(qiáng)度能夠充分發(fā)揮。鋼管的環(huán)向緊箍力，對(duì)砼的橫向變形起緊箍作用，砼不易發(fā)生開裂破壞，提高了承載力，結(jié)構(gòu)的韌性好。鋼管砼具有兩種材料的性能，發(fā)揮了兩種材料的特點(diǎn)，砼已由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模砂礃O限狀態(tài)設(shè)計(jì)。但是，鋼管有銹蝕的缺點(diǎn)，防護(hù)麻煩。現(xiàn)在采用的防護(hù)方式屬于臨時(shí)性質(zhì)，簡(jiǎn)單的油漆防護(hù)為幾年時(shí)間；熱噴鋅、鋁能維持25年時(shí)間，但是防護(hù)費(fèi)用很高。采用鋼管砼作勁性骨架，然后外包鋼筋砼，將這種外包鋼筋砼與鋼管砼的結(jié)合稱作復(fù)合（俗稱組合）。復(fù)合鋼管砼是兩種以上材料按一定的規(guī)則組合成整體受力，實(shí)際是一種復(fù)合材料。
在鋼管砼拱橋的應(yīng)用中，鋼管砼的計(jì)算方法是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式，反映為綜合的砼名義強(qiáng)度，只適用于單根鋼管截面，物理概念不直觀，使用不方便和受到限制。復(fù)合鋼管砼采用分離計(jì)算方法，分別按不同材料的計(jì)算方法和強(qiáng)度安全系數(shù)，計(jì)算不同組合材料的強(qiáng)度，按加載組合規(guī)則作簡(jiǎn)單疊加。故復(fù)合鋼管砼的計(jì)算方法簡(jiǎn)便直觀，施工方便，耐久性能好。復(fù)合鋼管砼是鋼管砼應(yīng)用的發(fā)展，復(fù)合鋼管砼系桿拱橋作銜接橋是很合理的橋型。所指的系桿拱橋是外部靜定的簡(jiǎn)支體系，實(shí)際是梁式結(jié)構(gòu)，屬于拱梁組合體系。拱梁組合體系有剛拱剛性梁、剛拱柔性梁和柔拱剛性梁之分，剛拱剛性梁施工簡(jiǎn)單方便，適用于復(fù)合鋼管砼系桿拱橋。
二、復(fù)合鋼管砼系桿拱橋
1、 原理：外部靜定的簡(jiǎn)支系桿拱橋是拱梁組合的梁式體系，拱肋的剛度大，以壓彎的形式作功。系桿梁平衡拱的水平推力和拱腳彎矩，承擔(dān)和傳遞局部荷載，通過吊桿對(duì)拱肋起平衡穩(wěn)定作用。拱梁組合體系的矢高大，優(yōu)于實(shí)腹和桁架梁，是優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)形式。采用復(fù)合鋼管砼材料，分期加載逐步形成，方便施工架設(shè)，是很實(shí)用的橋型。
2、 橋型：由于道路很寬，適合作成左右分幅的兩座獨(dú)立橋梁，以利于橫梁的設(shè)計(jì)，受力簡(jiǎn)單明確，便于施工架設(shè)。拱肋矢跨比為1/5，使系桿拉力比較合理。
3、構(gòu)造：
⑴拱肋：采用復(fù)合鋼管砼矩形等截面100x180cm，16Mn鋼管Ø750x10mm，為二管雙肢格構(gòu)形，以簡(jiǎn)化拱肋鋼管的焊接加工。外包復(fù)合鋼筋砼采用Ø12箍筋，能夠使拱肋形成整體截面。拱肋、系桿、橫撐、端橫梁鋼管和吊桿在碼頭上組裝好，采用浮船運(yùn)輸和500噸大型浮吊安裝。以后在鋼管內(nèi)泵壓砼，立模澆灌外包鋼筋砼。再安裝橫梁和橋面板，作防撞護(hù)欄和橋面鋪裝。
?、葡禇U：系桿的主要作用是平衡拱肋推力和拱腳彎矩，也承擔(dān)和傳遞局部荷載，通過吊桿對(duì)拱肋起平衡穩(wěn)定作用。橋面重量基本上由吊桿直接承受，系桿剛度可以較小。它的剛度僅端部5m加大，中部較小，實(shí)際是柔性的。系桿中部截面為100x100cm，端部局部5m長(zhǎng)度加高為100x180 cm，采用單根鋼管為Ø750x10mm。系桿預(yù)應(yīng)力索布置在鋼管內(nèi)的塑料管中，按拱的推力平衡階段需要進(jìn)行張拉和壓漿處理?！ ?
?、菣M撐：采用16Mn空鋼管Ø750x10mm作橫撐，對(duì)稱設(shè)置5根，以減輕自重?？蓛H在橫撐鋼管兩端局部1m內(nèi)灌筑砼，以加大節(jié)點(diǎn)的剛度。鋼管采用3 cm厚度的鋼筋和鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作防護(hù)，人工施工也方便。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的防裂性能好，水泥船的成功應(yīng)用即先例，是鋼鐵銹蝕防護(hù)的簡(jiǎn)便和實(shí)用措施。
⑷橫梁：橫梁采用預(yù)應(yīng)力砼T形梁，設(shè)置間距為5m，橫梁與吊桿位置錯(cuò)開，兩端設(shè)牛腿支承在系桿上，并與縱梁相固結(jié)。橫梁的荷載和內(nèi)力很大，T形梁的上翼緣可設(shè)雙根鋼管，利用復(fù)合鋼管砼作受壓。橫梁為預(yù)應(yīng)力砼T形梁，其自重較大，采用浮運(yùn)和浮吊安裝。
⑸端橫梁：端橫梁斷面與拱肋同為100x180cm，以加強(qiáng)拱肋的整體性，便于整體吊裝。兩端加大節(jié)點(diǎn)剛度，將拱肋聯(lián)結(jié)為空間剛架，保持穩(wěn)定，便于支座的安裝。
⑹吊桿：吊桿直接吊系桿，有豎直和傾斜兩種形式。豎直吊桿計(jì)算和調(diào)整簡(jiǎn)便，傾斜吊桿對(duì)拱肋的穩(wěn)定作用大，但是吊桿的計(jì)算和調(diào)整麻煩。拱肋的剛度很大時(shí)，采用豎直吊桿亦可。吊桿采用Ø7鍍鋅預(yù)應(yīng)力鋼絲，鐓頭錨固和不銹鋼管防護(hù)。鐓頭對(duì)鋼絲有損傷，對(duì)錨頭應(yīng)采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)和封固防銹。吊桿作用極端重要，鋼絲應(yīng)留有足夠大的安全度。拱梁體系的系桿拱為外部?jī)舳ê蛢?nèi)超凈定，吊桿和拱肋的變形對(duì)吊桿內(nèi)力變化有較大影響，故吊桿的內(nèi)力必須張拉調(diào)整到設(shè)計(jì)值。
⑺橋面板：采用預(yù)制鋼筋砼槽形板，其自重輕，剛度較大，便于安裝。在炎熱高溫地區(qū)，槽形板頂面應(yīng)預(yù)埋適當(dāng)?shù)腻^固鋼筋，加強(qiáng)與橋面鋪裝砼的結(jié)合。
⑻防撞護(hù)欄：外側(cè)鋼筋砼防撞護(hù)欄加高至120cm，確保海上行車的安全。
⑼橋面：橋面預(yù)制板上作10 cm砼整體化現(xiàn)澆層，采用瀝青砼橋面鋪裝，便于養(yǎng)護(hù)。
⑽支座：采用大型盆式橡膠支座。
⑾伸縮縫：采用標(biāo)準(zhǔn)型鋼伸縮縫。
⑿橋臺(tái)：浮橋的端部作系桿拱橋臺(tái)，浮船的大小和吃水深度，由復(fù)合鋼管砼系桿拱銜接橋半孔的重量而定。可加大浮船的吃水深度，增加承載能力和穩(wěn)定性。由于橋梁支座壓力集中，浮船桁架需要加密和加強(qiáng)。采用網(wǎng)架形式的板桁結(jié)構(gòu)，縱、橫方向的剛度都大。橋臺(tái)支座承臺(tái)應(yīng)采用剛度很大的鋼骨砼格梁，以分散支座集中力。系桿拱它端橋臺(tái)，為隧道出口或橋墩。
我國(guó)海南島瓊州海峽的海水深度較大，單純采用橋梁和隧道形式都有很大的困難。采用設(shè)主、付通航孔的<<便航式跨海浮橋>>方案，主、付通航孔采用大跨徑橋梁或潛浮隧道相結(jié)合的形式，則困難較小，比較合理和實(shí)用。浮橋因?yàn)槭艹毕蛔兓挠绊懞艽?，需要隨時(shí)自動(dòng)變化調(diào)節(jié)較大的路線縱坡，才能與橋梁或潛浮隧道相銜接。瓊州海峽的潮汐水位變化高達(dá)3.60m，最大波浪高度3.30m，潛浮隧道的進(jìn)、出口應(yīng)在浪高以上，需要較大的長(zhǎng)度才能調(diào)節(jié)縱坡。采用80m長(zhǎng)度的銜接橋與浮橋端部100m長(zhǎng)度設(shè)坡度相配合，利用浮橋端部浮船作銜接橋的一端橋臺(tái)，將端部浮船加寬和吃水加深即可解決。
我國(guó)鋼管砼拱橋的應(yīng)用，已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展，80m的跨徑施工比較簡(jiǎn)便，外形簡(jiǎn)潔美觀，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。鋼管砼這種組合材料，很適合施工和使用。圓形鋼管是很合理的受力形式，具有發(fā)揮軸向受壓和環(huán)向受拉力的雙向作用，砼處于三向受力狀態(tài)，材料的組合強(qiáng)度高。砼對(duì)鋼管起到穩(wěn)定作用，使鋼管的強(qiáng)度能夠充分發(fā)揮。鋼管的環(huán)向緊箍力，對(duì)砼的橫向變形起緊箍作用，砼不易發(fā)生開裂破壞，提高了承載力，結(jié)構(gòu)的韌性好。鋼管砼具有兩種材料的性能，發(fā)揮了兩種材料的特點(diǎn)，砼已由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模砂礃O限狀態(tài)設(shè)計(jì)。但是，鋼管有銹蝕的缺點(diǎn)，防護(hù)麻煩。現(xiàn)在采用的防護(hù)方式屬于臨時(shí)性質(zhì)，簡(jiǎn)單的油漆防護(hù)為幾年時(shí)間；熱噴鋅、鋁能維持25年時(shí)間，但是防護(hù)費(fèi)用很高。采用鋼管砼作勁性骨架，然后外包鋼筋砼，將這種外包鋼筋砼與鋼管砼的結(jié)合稱作復(fù)合（俗稱組合）。復(fù)合鋼管砼是兩種以上材料按一定的規(guī)則組合成整體受力，實(shí)際是一種復(fù)合材料。
在鋼管砼拱橋的應(yīng)用中，鋼管砼的計(jì)算方法是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式，反映為綜合的砼名義強(qiáng)度，只適用于單根鋼管截面，物理概念不直觀，使用不方便和受到限制。復(fù)合鋼管砼采用分離計(jì)算方法，分別按不同材料的計(jì)算方法和強(qiáng)度安全系數(shù)，計(jì)算不同組合材料的強(qiáng)度，按加載組合規(guī)則作簡(jiǎn)單疊加。故復(fù)合鋼管砼的計(jì)算方法簡(jiǎn)便直觀，施工方便，耐久性能好。復(fù)合鋼管砼是鋼管砼應(yīng)用的發(fā)展，復(fù)合鋼管砼系桿拱橋作銜接橋是很合理的橋型。所指的系桿拱橋是外部靜定的簡(jiǎn)支體系，實(shí)際是梁式結(jié)構(gòu)，屬于拱梁組合體系。拱梁組合體系有剛拱剛性梁、剛拱柔性梁和柔拱剛性梁之分，剛拱剛性梁施工簡(jiǎn)單方便，適用于復(fù)合鋼管砼系桿拱橋。
二、復(fù)合鋼管砼系桿拱橋
1、 原理：外部靜定的簡(jiǎn)支系桿拱橋是拱梁組合的梁式體系，拱肋的剛度大，以壓彎的形式作功。系桿梁平衡拱的水平推力和拱腳彎矩，承擔(dān)和傳遞局部荷載，通過吊桿對(duì)拱肋起平衡穩(wěn)定作用。拱梁組合體系的矢高大，優(yōu)于實(shí)腹和桁架梁，是優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)形式。采用復(fù)合鋼管砼材料，分期加載逐步形成，方便施工架設(shè)，是很實(shí)用的橋型。
2、 橋型：由于道路很寬，適合作成左右分幅的兩座獨(dú)立橋梁，以利于橫梁的設(shè)計(jì)，受力簡(jiǎn)單明確，便于施工架設(shè)。拱肋矢跨比為1/5，使系桿拉力比較合理。
3、構(gòu)造：
⑴拱肋：采用復(fù)合鋼管砼矩形等截面100x180cm，16Mn鋼管Ø750x10mm，為二管雙肢格構(gòu)形，以簡(jiǎn)化拱肋鋼管的焊接加工。外包復(fù)合鋼筋砼采用Ø12箍筋，能夠使拱肋形成整體截面。拱肋、系桿、橫撐、端橫梁鋼管和吊桿在碼頭上組裝好，采用浮船運(yùn)輸和500噸大型浮吊安裝。以后在鋼管內(nèi)泵壓砼，立模澆灌外包鋼筋砼。再安裝橫梁和橋面板，作防撞護(hù)欄和橋面鋪裝。
?、葡禇U：系桿的主要作用是平衡拱肋推力和拱腳彎矩，也承擔(dān)和傳遞局部荷載，通過吊桿對(duì)拱肋起平衡穩(wěn)定作用。橋面重量基本上由吊桿直接承受，系桿剛度可以較小。它的剛度僅端部5m加大，中部較小，實(shí)際是柔性的。系桿中部截面為100x100cm，端部局部5m長(zhǎng)度加高為100x180 cm，采用單根鋼管為Ø750x10mm。系桿預(yù)應(yīng)力索布置在鋼管內(nèi)的塑料管中，按拱的推力平衡階段需要進(jìn)行張拉和壓漿處理?！ ?
?、菣M撐：采用16Mn空鋼管Ø750x10mm作橫撐，對(duì)稱設(shè)置5根，以減輕自重?？蓛H在橫撐鋼管兩端局部1m內(nèi)灌筑砼，以加大節(jié)點(diǎn)的剛度。鋼管采用3 cm厚度的鋼筋和鋼絲網(wǎng)水泥砂漿作防護(hù)，人工施工也方便。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的防裂性能好，水泥船的成功應(yīng)用即先例，是鋼鐵銹蝕防護(hù)的簡(jiǎn)便和實(shí)用措施。
⑷橫梁：橫梁采用預(yù)應(yīng)力砼T形梁，設(shè)置間距為5m，橫梁與吊桿位置錯(cuò)開，兩端設(shè)牛腿支承在系桿上，并與縱梁相固結(jié)。橫梁的荷載和內(nèi)力很大，T形梁的上翼緣可設(shè)雙根鋼管，利用復(fù)合鋼管砼作受壓。橫梁為預(yù)應(yīng)力砼T形梁，其自重較大，采用浮運(yùn)和浮吊安裝。
⑸端橫梁：端橫梁斷面與拱肋同為100x180cm，以加強(qiáng)拱肋的整體性，便于整體吊裝。兩端加大節(jié)點(diǎn)剛度，將拱肋聯(lián)結(jié)為空間剛架，保持穩(wěn)定，便于支座的安裝。
⑹吊桿：吊桿直接吊系桿，有豎直和傾斜兩種形式。豎直吊桿計(jì)算和調(diào)整簡(jiǎn)便，傾斜吊桿對(duì)拱肋的穩(wěn)定作用大，但是吊桿的計(jì)算和調(diào)整麻煩。拱肋的剛度很大時(shí)，采用豎直吊桿亦可。吊桿采用Ø7鍍鋅預(yù)應(yīng)力鋼絲，鐓頭錨固和不銹鋼管防護(hù)。鐓頭對(duì)鋼絲有損傷，對(duì)錨頭應(yīng)采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)和封固防銹。吊桿作用極端重要，鋼絲應(yīng)留有足夠大的安全度。拱梁體系的系桿拱為外部?jī)舳ê蛢?nèi)超凈定，吊桿和拱肋的變形對(duì)吊桿內(nèi)力變化有較大影響，故吊桿的內(nèi)力必須張拉調(diào)整到設(shè)計(jì)值。
⑺橋面板：采用預(yù)制鋼筋砼槽形板，其自重輕，剛度較大，便于安裝。在炎熱高溫地區(qū)，槽形板頂面應(yīng)預(yù)埋適當(dāng)?shù)腻^固鋼筋，加強(qiáng)與橋面鋪裝砼的結(jié)合。
⑻防撞護(hù)欄：外側(cè)鋼筋砼防撞護(hù)欄加高至120cm，確保海上行車的安全。
⑼橋面：橋面預(yù)制板上作10 cm砼整體化現(xiàn)澆層，采用瀝青砼橋面鋪裝，便于養(yǎng)護(hù)。
⑽支座：采用大型盆式橡膠支座。
⑾伸縮縫：采用標(biāo)準(zhǔn)型鋼伸縮縫。
⑿橋臺(tái)：浮橋的端部作系桿拱橋臺(tái)，浮船的大小和吃水深度，由復(fù)合鋼管砼系桿拱銜接橋半孔的重量而定。可加大浮船的吃水深度，增加承載能力和穩(wěn)定性。由于橋梁支座壓力集中，浮船桁架需要加密和加強(qiáng)。采用網(wǎng)架形式的板桁結(jié)構(gòu)，縱、橫方向的剛度都大。橋臺(tái)支座承臺(tái)應(yīng)采用剛度很大的鋼骨砼格梁，以分散支座集中力。系桿拱它端橋臺(tái)，為隧道出口或橋墩。
