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剛架拱橋范文1
1.引言
福建省尤溪縣坪寨大橋采用的橋型為剛架拱橋型式，剛架拱橋是在我國傳統的雙曲拱橋、桁架拱橋的基礎上結合斜腿剛構的特點發展演變而來的一種橋型，屬于有推力的高次超靜定結構。固有頻率和振型是結構動力計算中的重要參數，它反應了橋梁結構自身固有的動力性態，是后續結構動力分析（如抗震、抗風等）的基礎。目前針對鋼管混凝土拱橋等橋型動力分析的文獻較多[1-4]，但對剛架拱橋動力特性研究的文獻很少，本文以坪寨大橋為工程背景，采用有限元方法進行模態分析，分析研究該橋的動力特性。
2.工程概況
坪寨大橋位于尤口公路梅仙過境段，東接坪寨村沖積坡地，西臨尤口公路原路基陡峭巖壁，橫跨尤口。全橋總長210.72米，共分三跨，跨徑布置為63.625m+63.6m+63.625m，橋梁全寬12m，其中主車道9m，兩側人行道各寬1.5m，兩側欄桿各寬0.25m。其總體布置圖如圖1所示。
2.1上部結構
上部預制構件，除實腹段的底弧采用二次拋物線外，其余均為直構件。實腹段與拱腿先行吊裝合攏成裸肋，裸肋用橫系梁連結后，架設弦桿和斜撐形成拱片。一孔采用四片拱片。橋面構造形式采用預制微彎板與現澆混凝土填平層及橋面鋪裝層組合。在裸拱片間安放微彎板，裸拱片外側安放懸臂板后，澆筑混凝土橋面，包括微彎板頂以下的填平層和填平層以上的橋面鋪裝層，后者形成1.5％的橫坡度。實腹段、上弦桿間的橫系梁豎直安放，拱腿間的橫系梁橫臥安放，以加強拱片間的橫向穩定。除橋面、填平層及接頭為現澆混凝土外，其余均為預制混凝土構件。拱腿、斜撐及弦桿均為一段預制，弦桿臥式澆筑，拱腿、斜撐立式澆筑。實腹段立式不分段澆筑。
2.2下部結構
本大橋兩橋臺都為U型臺，兩橋墩均為重力式實體墩，其中一個基礎為剛性擴大基礎，另一個為樁基礎。
3.計算模型
忽略結構阻尼的影響，采用有限元法計算結構自振頻率和振型的公式為[5]
式中， 為第i階自振頻率(特征值)； 為第i階自振振型向量； 、 分別為結構的整體質量矩陣和整體剛度矩陣。
建立正確的橋梁動力計算模型是進行橋梁結構動力分析的基礎，良好的橋梁動力計算模型應能正確模擬結構的剛度、質量和邊界條件，盡量與實際結構相符。本文采用大型有限元軟件ANSYS10.0，用beam4單元模擬剛架拱片及橋墩，用shell63單元模擬橋面板，主拱腿和斜撐與橋墩固定鉸結，外弦桿邊界設為一端固定鉸結，另一端活動鉸結，其中斜撐和弦桿的連接（即小節點處）采用共用節點連接，弦桿、實腹段和拱腿的連接（即大節點處）采用剛臂單元（彈性模量是實際的105倍）連接[6]，單元的節點位置取各截面的形心位置，使得模型更符合實際情況，建立剛架拱橋的有限元模型如圖2所示，全橋共有4312個beam4單元，171個shell63單元。
4.計算結果及其分析
橋梁結構的動力特性包括橋梁的頻率、振型與阻尼等，它反映了橋梁的剛度指標，取決于結構的組成體系、剛度、質量分布以及支撐條件等，是進行結構動力分析和抗震設計的重要參數，因此，對剛架拱橋進行動力特性研究具有重要的理論意義和實用價值。本文采用子空間法對全橋空間模型進行模態分析。子空間法使用子空間迭代技術，內部使用廣義Jacobi迭代算法，該法采用完整的剛度矩陣和質量矩陣在子空間投影，精度很高，適用于提取大模型的少數階模態(40階以下)，而且對計算機內存要求較低。在結構動力特性分析中，一般情況下結構前幾階自振頻率和振型起控制作用，所以本文取結構的前20階自振頻率和振型。有限元計算結果列于表1，前11階振型圖如圖3～圖13所示。
表1橋梁自振頻率和振型特征
由計算結果可以看出，剛架拱橋的振型主要包括全橋豎向振動、橋面扭轉與拱腿面外耦合振型。其振型的主要特點包括：
（1）、該橋的基頻值為1.70，即周期0.59s（< 5s），屬于短周期范疇；第一階振型為中跨豎向振動振型。
（2）、該橋梁較早出現橋面扭轉振型與拱腿振型，第四階振型即為橋面扭轉、拱腿面外耦合振型，這是因為剛架拱橋的抗扭剛度較弱，因此有必要加強橋梁的橫向聯系，或者加大剛架拱片的截面尺寸。
剛架拱橋范文2
關鍵詞：剛架拱橋；病害；仿真分析
中圖分類號： U448 文獻標識碼： A 文章編號：
1 前 言
鋼筋砼剛架拱橋自1979年應用以來,由于比同跨徑的其它拱橋,特別是雙曲拱橋有諸多的優點,在全國廣泛修建。特別是1983年《鋼筋砼剛架拱橋定型設計圖》問世后,該種橋型的修建更為流行,至今仍作為輕型拱橋的主要橋型之一而被設計者廣泛采用。
然而，隨著橋梁運營周期的增加，在已建多數的剛架拱橋中，普遍出現了多種典型病害。反映出已有的定型設計圖在計算理論和方法、結構的分析計算和構件的構造處理和配筋設計上有許多缺陷和不足，也反映出設計者對剛架拱作為一種輕型的組合體系拱橋的力學特性認識不夠。另一方面，從1961年至今，我國橋梁設計規范的內容和標準已經經過了大幅修訂和增刪，規范中對車輛荷載標準的規定也不斷提高。從1961年第一個橋梁設計方面的規范《公路橋涵設計規范》，到1974年頒布的《公路橋涵設計規范（試行）》，再到1989年頒布的《公路橋涵設計通用規范》，車輛荷載等級已經進行了三次大的修訂。其設計方法也從1961年規范的容許應力法，到1971年規范的含有極限狀態計算方法的容許應力法，過渡到1985年規范的半概率極限狀態法。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG D60－2004（以下簡稱《新橋規》）取消了原標準汽車荷載等級，改為采用公路－Ⅰ級和公路－Ⅱ級標準汽車荷載；取消了掛車和履帶車驗算荷載，將驗算荷載的影響間接反映在汽車荷載中，同時引入了結構設計的持久狀況、短暫狀況和偶然狀況三個設計狀況，對新結構的設計提出了更高的要求。
2 病害透視
2.1病害特點
傳統剛架拱橋病害主要表現為：微彎板開裂、斷板乃至穿孔、塌陷，橋面連續附近開裂，拱腳開裂，橋面大量開裂，主拱肋節點、實腹段開裂，主拱肋負彎矩區開裂等。裂縫發生的主要部位集中在①主拱腿、次拱腿根部(拱腳處)；②聯系梁上緣；③上弦桿、主節點、次節點結合部位；④微彎板底面。
由于各種病害的發生，使得剛架拱橋的使用性能大大降低，主要表現在以下五個方面：
(1) 超載潛力小
不超載時，各構件工作尚屬正常．一旦超載車增多，或橋面路況不好，橋面引起較大的跳車、沖擊、振動，這種橋型就會發生較大變形，造成控制截面承載力不足，致使各構件的薄弱斷面出現裂縫。
(2) 整體剛度差
由于結構輕型，又是預制安裝，使得主拱肋、微彎板、砼填平層及橋面鋪裝四者之間的連接強度不足；橫向、縱向剛度均弱，變形較大；在超重車作用下變形超標，極易引起構件開裂，經常出現拱腿脫落，主次拱腿與節點連接處開裂的現象。
(3)動力效應明顯
由于橋面不平整引起的沖擊、振動會強烈地影響著各構件的受力，且這種沖擊、振動長時間影響著構件，加速了主要受力構件的疲勞破壞．
2.2病害成因剖析
目前在役的剛架拱橋大部分于八十年代修建完成。由于剛架拱兼有拱式結構的特性，在恒荷載作用下，各構件的彎矩較小。而在當時的活載標準較低，因此剛架拱橋設計能夠滿足受力要求且有一定安全儲備。然而，隨著車輛荷載逐年大幅度增加，遠遠超出了剛架拱橋原設計荷載標準，而其主要構件均為偏壓或受彎構件，且截面尺寸相對較小，因此相對同時期修建的梁、板式橋梁結構而言，剛架拱橋對荷載的增加就更為敏感。另外，剛架拱橋在動荷載作用下剛度較小，振動較大，動荷載對剛架拱的內力影響較大，相應地造成結構裂縫出現，形成病害。
除荷載效應因素之外，剛架拱橋構件的構造處理不當也是病害產生的一大原因。由于橫系梁與拱片聯結部位松動、開裂,作為軸向受拉構件的橫系梁受力過大,導致個別橫系梁在中段處沿豎向開裂,使得橫向聯結構件特別是跨中區段的聯系作用減弱,造成拱片在微彎板的拱式推力的作用下發生側移。而微彎板在上述情況下邊界條件改變,內力發生重分布,出現了開裂現象。對病害成因的初步判斷已得到全橋的有限元仿真分析計算驗證。
3 分析計算
以凈跨徑30米剛架拱橋設計定型圖為參考藍本，凈矢跨比為1/8，肋間距3.2米布置，全橋橫向共布置5片剛架拱肋。按照2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D60－2004）要求，采用公路－Ⅰ級標準汽車荷載和新溫度梯度曲線，取用公路橋涵二級安全設計等級的結構重要性系數，對剛架拱橋各主要控制截面（包括跨中截面、主拱腳支點截面、次拱腳支點截面、大節點截面和次節點截面等）進行極限狀態復核計算，力求從結構受力特性角度尋找此類橋型典型病害的形成原因。
3.1有限元分析模型
（1）空間模型概述
針對剛架拱橋各主要構件受力均以偏心受壓為主，因此采用空間梁-殼單元建模，通過結構離散化，建立空間有限元模型（圖1）作為模型一。
圖1空間有限元模型圖2平面離散模型
Beam188是基于Timoshenko理論的有限應變梁單元。它的最大特點是支持梁截面形狀顯示，也可以直接顯示梁截面上的應力和應變，因而在一定程度上該單元可以代替實體單元反應結構的應力分布情況。同時，Beam188單元允許在單元橫截面上定義多種不同的材料用于模擬鋼筋混凝土等復合材料，也可以定義任何形式的橫截面，支持彈性、蠕變、塑性模型。此外，Beam188單元可以考慮剪切變形和翹曲，支持大轉動和大應變等非線。對于剛架拱橋，結構相對復雜，因此采用Beam188單元建模不但相對簡單而且能夠反映結構的應力分布情況。
模型一中剛架拱片及橫梁采用空間梁單元Beam188，橋面板采用空間殼單元Shell43建模，梁殼單元采用對應節點耦合約束。
（2）平面模型概述
根據大型結構分析有限元通用程序得到的各片拱肋撓度橫向分布影響線，分別按兩車道和三車道布載進行比較計算，最終確定以兩車道布車時邊梁和中梁的橫向分布系數作為控制值，邊梁橫向分布系數為：0.714；中梁橫向分布系數為：0.6205。相對于傳統的彈性支承連續梁法，這一方法由于更好的考慮了橫向抗扭作用及整體框架結構作用，因此更復合實際情況。
將拱片及橫梁簡化為水平面內的兩端固結的平面框架結構，建立平面桿系模型作為模型二（圖2），全橋共分為114個單元，120個節點。
（3）計算階段劃分
根據施工流程劃分四個計算工況，分別為：
階段一：主要預制構件吊裝施工
階段二：單片剛架拱肋裸肋安裝
階段三：承受橋面板荷載及二期恒載
階段四：承載能力極限狀態驗算
3.2主要計算結果
采用橋梁設計專用程序橋梁博士V3.03分析計算，由于內力計算結果冗長，現僅將其中部分代表性結果匯總見表1～2。
表1 裂縫寬度驗算
表2 控制截面強度驗算
注：表中彎矩下緣受拉為正，反之為負。
計算結果表明，該橋跨結構已不能適應《新橋規》的要求，使用階段跨中實腹段裂縫寬度超限嚴重且承載能力儲備不足，證明在該類橋型中病害的發生并非偶然因素導致，在今后設計中需進行大范圍改型設計。
3.3力學特性分析
通過對剛架拱橋全過程仿真分析，可以掌握該類結構受力特性，從而為病害成因分析、病害處治及改進設計提供依據。
(1) 由于剛架拱橋斜支臂的存在吸收了大部分的豎向荷載，下弦桿軸向力減少很多。同時軸向力減少的比值只與斜支臂在上弦桿上支點位置有關，與矢跨比大小關系不大。
(2) 剛架拱橋斜支撐可吸收約1/2的豎向荷載，當斜直撐在上弦的支點在空腹1/2處時，拱腳水平推力可減少約10%。
(3) 溫度變化在結構內部引起的內力都不大，惟在拱頂和拱腳引起的內力稍大，而且往往是同號疊加，設計中要予以考慮。
4 結束語
鋼筋混凝土剛架拱橋是在桁架拱和斜腿剛架等基礎上發展起來的橋型，屬于有推力的高次超靜定結構。在后續的設計中須根據其受力特點并結合典型病害成因對以下三方面作改進設計。
（1）針對橋面系出現的普遍病害，用肋腋板取代傳統微彎板以加強剛架拱片與橋面系的連接作用。
（2）對橫梁施加橫向預應力從而改善拱肋整體受力性能，加強橫向聯系。
（3）由于剛架拱肋施工中具有截面應力累加過程，需要制訂合理的施工加載和拱肋封拱順序以滿足施工階段應力要求，同時保證拱肋分段接縫處避開應力集中部位。
由于剛架拱橋具有構件少、自重輕、易施工、造價低、橋型美等優點，如能夠采取合理、有效的設計改進措施和優化施工流程設計，相信這種橋型在我國仍有廣泛的應用前景。
參考文獻：
剛架拱橋范文3
現象。結合定型設計圖分析認為，病害的產生與構件尺寸、剛度偏小以及接頭構造形式相關。通過適當增加構造尺寸、改進計算分析方法、更改鋼板接頭為現澆接頭、優化基礎方案、改善橫梁與拱肋的連接方式、加強施工控制等優化措施可避免相關病害的出現，采用這些優化措施在黃土地區設計了一座主跨50m的剛架拱橋。地下連續墻基礎具有承載力高、剛度大、工程量小和施工難度低的優點，將其作為優化的基礎形式用于該橋。后期監測數據表明該橋運營狀況良好，未出現病害。
關鍵詞：剛架橋；拱橋；優化設計；基礎；地下連續墻；應用
1、前言
剛架拱橋在20世紀70年代末隨著雙曲拱橋的大量建設發展而來，該橋型構件少、自重輕、節省材料、施工方便、造型輕巧美觀。鑒于上述優點，相關單位設計了剛架拱橋的定型設計圖，并在國內大量修建。由于后期修建的剛架拱橋不能完全符合定型設計圖的適用條件以及存在構造處理、計算手段、施工質量的缺陷，加之日益加重的超載運輸等原因，剛
架拱橋在使用過程中出現了諸多病害，影響了正常使用。通過分析病害產生的原因，進行合理設計與精心施工，剛架拱橋仍具有很強的生命力和優越性。
本文結合定型設計圖，分析了各種病害產生的原因，提出了優化設計措施，在西部黃土地區成功設計了主跨50m的剛架拱橋。為有效抵抗拱橋水平推力，減少基礎工程量，合理地將地下連續墻基礎應用
于該橋。
2、剛架拱橋優化設計
2．1定型設計圖介紹國內已修建的剛架拱橋，大部分源于20世紀80年代的定型設計圖，為了分析剛架拱橋病害產生的原因并和優化設計構造對比，對定型設計圖進行簡單的介紹。。
(1)采用規范：《公路橋涵設計規范(試行)，1975》和《公路工程技術標準》(JTJ1～81)。
(2)技術指標：跨徑包括25，30，35，40，45，50，60m；荷載標準包括汽一15、20、超20級，掛～80、100、120級；橋面凈寬包括凈一7m、凈一9m。
(3)約束條件：拱腳在恒載作用下為鉸接(施工期)，在使用荷載作用下為固結(運營期)；斜撐支座在各種荷載作用下均為鉸接。
(4)橫向分布系數：采用彈性支撐連續梁簡化計算，并根據《剛架拱橋研究報告》的建議，將所得橫向分布系數乘以1．1得到。
2．2剛架拱橋主要病害及其成因分析
(1)微彎板及其加勁肋嚴重開裂I2]。主要原因：①定型設計考慮了微彎板的起拱效應和薄膜力效應，微彎板的跨中厚度僅為6CiTI，由于厚度偏薄加之施工誤差的存在使配筋位置出現偏差，導致微彎板承載力不能滿足設計要求；②鋪裝層和微彎板粘結不良，不能確保共同受力，橋面荷載僅由微彎板承擔，超出了微彎板的承載能力；③主拱肋橫向剛度偏小，在橋面板的作用下產生橫向位移，減弱了微彎板的起拱效應。
(2)拱肋實腹段底緣嚴重開裂州，甚至出現鋼筋外露銹蝕現象。主要原因：①橫梁的剛度偏低且與拱肋結合不牢固，導致實際橫向分布系數大于理論值，超出了拱肋的實際承載能力；②鋪裝層和主體結構粘結不良，整體效應不足；③拱頂連接采用鋼板接頭，因鋼板銹蝕及焊接質量不良而致開裂；④基礎水平變位超出設計容許值，造成拱肋開裂。
(3)大、小節點處開裂(大節點處出現較寬的順橋向水平裂縫，小節點處出現整體斷裂)]。主要原因：①拱腿和弦桿與大節點的連接處使用了鋼板接頭，因鋼板銹蝕及焊接質量不良而致開裂；②小節點處雖然使用了現澆接頭，但是現澆長度僅2OCITI，混凝土澆筑不密實，在混凝土收縮、徐變作用下與預制構件結合不良，導致斷裂。
(4)橫梁嚴重開裂_2]。主要原因是橫梁截面尺寸較小，并且與拱肋采用型鋼焊接，因鋼板銹蝕及焊接質量不良而致開裂。
2．3設計優化措施
通過對剛架拱橋的主要病害及其成因分析，可以指導定型設計圖優化設計，提高結構的承載能力，使其滿足現行規范及正常使用狀態的要求。主要的優化措施：①適當增加微彎板的厚度，根據橫向加載計算進行配筋；②適當增加拱肋截面尺寸，提高其豎向和橫向抗彎剛度；③采用空間分析法或較保守的算法計算拱肋的橫向分布系數，強化拱肋配筋；④將拱頂鋼板接頭和大節點鋼板接頭改為現澆接頭，杜絕鋼板接頭的銹蝕問題，同時提高結構整體性；⑤優化小節點現澆接頭長度，保證預制構件連接牢固；⑥優化基礎結構方案，防止基礎產生過大水平位移；⑦優化橫梁截面尺寸，改變橫梁與拱肋的連接方式，提高結構的整體剛度，保證各片拱肋共同受力；⑧加強施工過程質量控制。
3、地下連續墻基礎的應用
1979年，日本在東北新干線高架橋工程中采用了井筒式地下連續墻剛性基礎，開創了地下連續墻技術應用到橋梁基礎工程上的先河嘲。剛架拱橋是一種有推力的超靜定結構，對基礎
位移特別是水平位移非常敏感，過大的水平位移將直接影響結構的承載力。黃土地區巨厚層黃土中沒有好的樁端持力層，采用鉆孔樁作為剛架拱橋的基礎只能按照摩擦樁設計，且樁長較長，同時樁基礎可能產生較大水平位移，對拱橋產生不利影響。井筒式地下連續墻既能承受上部結構傳遞的豎向荷載，還能承受橫向荷載_7]。黃土具有很好的直立性，在無支護施工下可以開挖幾十米的深度。因此，在黃土地區修建剛架拱橋，采用地下連續墻基礎具有承載力高、剛度大、工程量小和施工難度低的優越特點，是非常好的基礎形式。
4、工程實例
4．1工程概況
某鋼筋混凝土剛架拱橋設計荷載為公路一Ⅱ級，凈跨徑50m，全長66m，橋面凈寬7m，凈矢高6．25m，矢跨比1／8，橋型布置見圖2。全橋由3片拱肋組成，拱肋間距3．2m，。該橋位于黃土地區，橋址區地層主要為第四系上更新統風積黃土，以亞粘土為主，稍密～中密狀態，含云母及鈣質結核，容許承載力為200~．280kPa。
4．2剛架拱橋優化設計
根據計算分析在定型設計圖的基礎上對上部結構構件的截面尺寸和構造處理進行了優化。
(1)弦桿：截面高度由90cm增加到104cm；截面寬度由35cm增加到40cm；頂部凸起改為微彎板現澆接頭。
(2)拱頂截面：截面高度由70cm增加到89cm；截面寬度由35cm增加到40cm。
(3)斜撐：仍采用矩形截面，截面高度由50cm增加到55cm；截面寬度由35cm增加到40cm。
(4)拱腿：仍采用矩形截面，截面高度由85cm增加到95cm；截面寬度由35cm增加到40cm。
(5)橫梁：仍采用矩形截面，I型橫梁截面寬度由15cm增加到20cm，截面高度仍為100cm；II型橫梁截面高度由48cm增加到50cm，截面寬度由15cm增加到20cm。
(6)微彎板：跨中板厚由6cm增加到12cm。
(7)拱腿固結：拱腿深入橋臺固結長度由30cm增加到50cm。
(8)節點處理：大節點由鋼板接頭改為現澆接頭，可避免銹蝕，增強結構整體性；小節點現澆長度由20cm增加到50cm，增強了預制構件整體性。
(9)接頭處理：跨中接頭由鋼板焊接改為現澆連接，避免接頭銹蝕，增強了結構整體性。
(10)橫梁施工及與拱肋連接：橫梁由預制構件改為現澆構件，與拱肋連接由型鋼焊接改為預埋鋼筋現澆混凝土連接。
各桿件的設計內力采用平面桿系程序進行靜力
計算，按照極限狀態法進行鋼筋混凝土截面配筋，由于該橋寬跨比較小，采用彈性支撐連續梁法計算橫向分布系數]，經計算各截面承載能力均滿足規范要求。
4．3地下連續墻基礎應用
下部結構采用重力式U型橋臺，基礎采用鋼筋混凝土頂板(承臺)、井筒式地下連續墻基礎，頂板厚2．5m。地下連續墻基礎平面外輪廓尺寸7m×7m，墻厚0．8m，深18m，地下連續墻分I型槽段和Ⅱ型槽段，槽段問采用剛性接頭。
地下連續墻基礎整體分析按剛性基礎計算，對地基豎向及水平向應力、地基承載能力、基礎變形等均進行了驗算；墻體內力依據應變等效原則，將其4塊墻體離散為格柵單元，采用有限元方法計算，根據內力對墻體結構強度進行了驗算，結果均滿足規范要求。
剛架拱橋范文4
鋼管砼結構是將混凝土填充到鋼管內形成的一種組合結構，兼有鋼結構和砼結構的特點，有效的發揮砼和鋼材的力學特性，并利用鋼管的環箍作用，大大提高結構的抗壓能力和抗變形能力。鋼管砼系桿拱橋造形美觀、結構嚴謹、受力科學、經濟合理，近年來在公路、城市橋梁建設中被 廣泛采用。但由于其技術含量高、工藝嚴格、工序繁多、施工難度大，因此，認真總結此類橋梁的施工和管理經驗，對今后的設計、施工、管理有實際指導意義。本文以竹洲大橋為例，簡要談談其鋼管拱肋的加工制作和施工控制。
2 工程概況
竹洲大橋位于廣西省百色市西側，竹洲大橋拱肋截面采用雙啞鈴截面，中拱肋采用4根φ1000毫米直縫鋼管與4塊δ為20鋼板組焊成雙啞鈴，邊拱肋采用4根φ800毫米十縫鋼管與4塊δ為20鋼板組焊成雙啞鈴，雙啞鈴間通過橫管聯系開成整體截面。主弦管內灌C50微膨脹混凝土，腹板內人工澆筑C50混凝土，中拱肋主弦鋼管壁厚在拱腳處（第1#段）δ為22毫米，其余部位弦管鋼管壁厚為δ20毫米。
中跨拱肋鋼管分7個節段加工制作及安裝，節段重量在50T-65T不等。邊拱肋分3個節段制作及安裝，節段重量在57-62T不等。節段的連接采用栓焊拉合方式：先采用法蘭栓接，內襯管定位，后對焊拱肋。
拱肋截面雙側雙啞鈴主桁片采用直徑428毫米無縫鋼管連接構成拱肋，橫管為空鋼管結構，壁厚為12毫米；除接頭處外，橫管按水平距離每2米上下弦管各布置一根。拱肋主弦管均采用Q345C材質的直縫焊接管，橫管、吊桿上下錨頭套管及拱肋接頭定位管采用Q354C無縫管，綴板、綴板隔艙板及拱肋主管內鋼板亦采用Q345C鋼材。吊點鋼橫梁鋼板材質為Q345C。其余一些墊板采用Q235。
3 鋼管拱肋加工
3.1 主要工藝流程 原材料檢驗放樣下料加工裝配與焊接火工微彎節段組裝與腹板焊接吊桿相關部(附)件組裝焊接過程檢測排氣、排漿孔設安拱肋預拼裝涂裝防銹。
3.2 加工方案要點節段劃分：為便于吊裝，拱肋鋼管分段制作。本橋結合現場吊裝能力，每片拱肋劃分為邊拱3節，中拱7節，拱腳預埋段。制作方法：采用卷板機將鋼板卷制成圓管；裝配焊接成20m和24m左右拱肋管；上下拱肋管采用火工微彎方法形成設計軸線，其后在設定專用胎架上完成定位、焊接和節段組裝。
大接頭余量加放：為保證各步施工方案和工藝都能滿足設計要求，達到規定的偏差精度，上下拱肋管大接頭加放 80mm 余量，該余量節段組裝時保留，只在分段計算長度處作出正作線。焊接補償量加放：考慮節段組裝時，腹板焊接將使各拱肋節段上下管的距離受到影響，可沿徑向線方向加放5mm作為焊接補償，以保證設計幾何尺寸。
標記線：標明拱肋管 0℃和 180℃徑向線，作為火工、節段組裝、檢驗的標記線。
安裝標示：為便于工地安裝，在拱肋預拼裝前，通過徑向線與站號線測定，標明各接頭在工地安裝時的控制點，做出標記，涂裝時采取一定的保護措施。
3.3 施工控制要點
(1)依據設計文件提供的相關驗收規范、工藝要求，編制出各工序的具體驗收項目與標準。
(2)放樣應保證所有配套表、套料卡、下料草圖的正確性與完整性，標明后續工序的樣板、 樣棒的角度、尺寸、名稱、數據等。
(3)所有零部件的下料須報檢，超差零件不得流入下道工序；火焰切割零件須清渣、打磨處 理，產生熱變形的均須矯正后方可使用。
(4)坡口邊緣直線度及角度應符合公差要求。
(5)工裝胎架應具有足夠剛度，以控制結構變形，應對胎架中心線、定位基準線、輔助線等 作必要標記。
(6)所有裝配不得強制進行，避免母材損傷，嚴格對線安裝并控制好間隙，焊接完成后應及 時矯正。
(7)嚴格控制拱肋管火工溫度，嚴禁用水冷卻。
(8)制訂出周密的專業性測量工藝，檢測儀器須經計量部門檢驗合格，操作時考慮環境的影 響。
(9)健全安全保障措施。
4 關鍵工序
4.1 焊縫焊接焊接是一項專業性、規范性較強的工作，在鋼結構工程施工中十分重要，因此，在本橋鋼管拱肋加工中作為重點全程監控。
4.1.1 焊前準備施工技術部門要依據設計文件，參考有關標準、規范、規程，制訂焊接工藝原則，明確焊接方法、工藝措施、質量標準和驗收規范等。拱肋鋼管焊接方法有手工電弧焊、CO2氣體保護焊、埋弧自動焊。
工藝評定：焊接工藝評定是鋼結構制造的根據，必須結合工程實際完備工藝評定文件，并作為竣工文件存查。根據對接、搭接、T形接頭的焊縫形式，確定相應焊接方法，不得隨意改換。
焊前處理：焊接所有構件的坡口內及正、反面25mm范圍，應按要求清理，去除表面油、銹、氧化皮和塵污等，處理干凈后方可焊接，陶質襯墊必須按操作細則施工。
生產試板：為確保焊縫質量，拱肋結構均設生產試板，試板與相應焊縫同材料、同厚度、 同坡口、同軋制方向，并按相應技術標準做機械性能試驗，保證其參數符合規范要求。制訂《生產試板評定工藝》，對目的、適用范圍、參考標準、工藝內容作出明確規定，以確保焊縫焊接質量。
4.1.2 焊接要求
工廠焊縫：拱肋鋼管制作、裝配時，其縱縫、環縫均采用 v 型坡口，單面焊接雙面成形，反面(管內)貼陶質襯墊。焊縫填充工藝分四道，采用 CO2氣體保護焊打底填充兩道，埋弧自動焊填充一道、蓋面一道?？v縫焊接的起止端分別安裝引弧板和熄弧板，坡口型式與縱縫相同。環縫焊接采用滾動胎架，以俯焊方式焊接。每道工序焊縫焊接應一次完成，因故停焊又續焊時，不得從母材上引弧，必須將引弧處氣刨或打磨成 1∶4 斜坡搭接，搭接長度不少于 50mm。
工地安裝：工地安裝均采用手工電弧焊接，風撐與拱肋、風撐間相貫線、節段對接均采用對 稱焊。拱肋合攏段，在定位后，須待符合設計合攏溫度時，方可焊接。
4.1.3 焊縫質量檢驗
焊縫等級要求達到 GB50205 的 I 級焊縫要求。焊縫外觀質量要求成形美觀、整齊，尺寸 符合設計和工藝要求，做到無裂紋、無氣孔、無夾渣、無焊瘤、無弧坑等焊接缺陷。其內在質量要求在焊接完成 24 小時后，按焊縫長度的 100％做超聲波檢測，10％做 X 射線探傷檢查。
4.2 節段線型加工 拱肋節段是形成拱軸線的基本單元，其線型取決于節段拱肋管的火工微彎?；鸸の澐椒ㄊ腔鸸ぜ油饬π纬稍O計曲線。根據設計拱軸線方程，用計算機計算確定各分段上下拱肋鋼管所有控 制點的坐標，作為微彎與測控的依據，并編制具體驗收標準工藝文件。
實施步驟：設計建造模型胎架標明其縱、橫中心線及輔助線確定胎架上各站線位置，準確安裝施加外力的支撐與設備拱肋鋼管就位，設置平面坐標劃出加熱帶分帶加熱施加外力。
控制要點：
(1)確保上胎架的待彎鋼管定位正確，即鋼管徑向線及其中心線應與胎架縱向中心線及中線 相吻合；
(2)加熱應從兩端向中部對稱進行；
(3)外力施加點要對稱合理，加壓要逐步、適量；
(4)特別強調壓力和溫度的協調控制；
(5)加熱帶應避開環縫位置，約定帶寬可依實際適當調整；
(6)要隨時觀察、測量拱軸線的坐標，控制傍彎。
4.3 拱肋預拼拱肋成型是否符合設計線型是成橋的關鍵，因此，拱肋節段制作完成后，須通過預拼對其跨徑、拱軸線、水平度(拱軸線橫向偏移)及吊桿位置準確性進行全面檢查，為工地吊裝做好準備。拱肋工廠預拼采用臥式整片預拼方案。預拼方式：完全按照節段工地吊裝順序，由拱腳預埋段開始，自兩端對稱進行，合攏段保留節段制作余量（待工地安裝時切除），其它節段均切除制作余量（僅保留環縫間隙余量）。
控制要點：
(1)選擇具有足夠剛性的平面場地、空間，配備相應吊裝設備、胎架工裝等。
(2)檢測儀器送專門計量單位校驗。
(3)按編制好的預拼工藝制訂預拼方案。
(4)按預拼方案進行預拼，妥善保管預拼測量數據，并采取一定措施保護好預拼控制點，以備安裝時使用。
剛架拱橋范文5
關鍵詞：鋼桁橋拱橋；吊桿安裝；安裝過程監控
中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0096-02
1 工程概況
秦皇島市大湯河景觀橋為中承式鋼桁架拱橋，橋梁跨徑35+80+35=150m，中間拱為中承式，兩側拱圈為上承式飛燕形式，拱圈由上弦拱肋和下弦拱肋兩部分組成，之間采用焊接工字鋼連接形成平面桁架，與兩拱圈連接部分采用節點板栓接，橫橋向兩片拱肋之間采用橫撐連接。中跨下承式部分吊桿采用兩種形式，除6號吊桿采用外徑30mm的鋼拉桿外，其余均采用OVM.GJ15-3CR型鋼絞線整束擠壓拉索。
2 吊桿安裝工藝流程
吊（索）桿安裝需與橋面系配合施工，工藝流程如下：0#吊索【橫梁定位（位置、高程）掛索吊桿下端連接復測標高是否達到設計要求吊桿調整】1#吊索【橫梁定位（位置、高程）掛索吊桿下端連接復測標高是否達到設計要求吊桿調整】0-1#間縱梁焊接（順序安裝吊索、橫梁、縱梁）橋面系焊接全橋標高復測全橋調索吊桿鎖定。
吊桿簡圖如圖1所示。
3 吊（索）桿安裝
將吊索水平運至橋面起吊位置，用升降車將組裝好的吊索豎直吊起，將上叉耳螺孔對準拱橋的拱肋板孔，用柱銷鎖緊；將下叉耳的螺孔對準橋面肋板孔，用柱銷鎖緊（以此類推分別安裝其余吊桿）。根據高程進一步調整調節套筒，使橋面完全達到設計高程后鎖緊螺母。
安裝注意事項如下：
（1）加強監測工作，利用監測數據分析施工現狀并采取相應的處理辦法。
（2）吊桿索在運輸過程中不能有損壞，尤其是HDPE外防護層。
（3）吊桿索安裝前要檢查牽引設備、吊具、支承架、牽引繩等機具是否有足夠的工作能力，各連接處要安全可靠。
（4）采用對稱調索，記錄要全面無誤。
（5）調索順序和橋面標高要符合設計和監測要求。
4 吊索索力調整
吊索（桿）力的大小與均勻程度直接影響到橋梁成橋時的線性、各結構的內部應力分布以及使用中的荷載效應，最終對橋梁的美觀、安全以及使用壽命起到十分關鍵的作用。
4.1 吊桿力調整
吊桿力調整的目的主要有以下3個方面：
4.1.1 使得橋梁的吊桿力與理論值相符，達到均勻的程度并達到設計要求。
4.1.2 橋梁線性平順，誤差符合規范要求。
4.1.3 結構內力（桁架拱及主梁應力）分布均勻，在調整吊桿力過程中保證桁架拱及主梁的內力不發生明顯的變化。
4.2 吊桿力調整步驟及方法
4.2.1 吊桿力的初步測量。吊桿力采用頻率式吊桿力動測儀進行測量。
4.2.2 理論計算。采用空間有限元分析程序MIDAS CIVIL進行理論計算，得到正常施工的理論吊桿力。再在模型中輸入初測吊桿力，經過調整，在模型中使得吊桿力達到正常施工的理論吊桿力。
4.2.3 第一次調整吊桿力。吊桿力采用壓力傳感器及頻率式吊桿力動測儀進行測量。壓力傳感器用于吊桿張拉階段對張拉吊桿的吊桿力進行測定，同時對吊桿力動測儀的動測系數進行標定。頻率式吊桿力動測儀用于各調整階段已調整的吊桿進行吊桿力測定。擬定按照從兩邊對稱向跨中的順序對吊桿力進行依次的調整。目的是使得吊桿力初步接近設計要求，并得到準確的吊桿力實際值，對吊桿力動測儀完成系數標定。
4.2.4 第二次調整。由于已采集到準確的吊桿力實際值，在經過模型理論計算后，對超出規范要求的吊桿逐一進行最終調整，使得達到設計要求，且保證吊桿力的均勻。完成此次的吊桿力調整工作。
5 過程中的監控措施
5.1 吊桿力的監控
吊桿力采用壓力傳感器及頻率式吊桿力動測儀進行測量。壓力傳感器用于吊桿力張拉階段對張拉吊桿的吊桿力測定，同時對吊桿力動測儀的動測系數進行標定。頻率式吊桿力動測儀用于對各施工階段已形成的吊桿進行吊桿力測定。
頻率式吊桿力動測儀由加速度傳感器、頻率采集儀和便攜式計算機組成。其原理是首先通過環境隨機振動法測定斜拉吊桿的振動頻率，然后按修正的振弦計算公式計算斜拉吊桿的拉力。
用環境隨機振動法測定吊桿的振動頻率。采用專用夾具將加速度計固定在吊桿上，以測定吊桿的橫向振動。測量時不必對被測吊桿進行人為激振，加速度傳感器將采集到的被測吊桿的隨機振動信號轉變成電信號經激勵放大器放大后送到FFT信號分析儀中進行頻譜分析，得到被測吊桿的橫向振動頻率，最后由嵌入式中央微處理器綜合運算得到實吊桿力。
對于某一根確定的吊桿，式（2）右邊的w、l、g都是已知的，如果能確定fn，并確定相應的n，便可求得吊桿
力T。
測試工況：每根吊桿每次調整到位后對兩側相鄰3對吊桿進行測試。
5.2 主梁線性的監控
在每根吊桿所在處橫截面的橋面上布設3個測點，分別位于橋梁中線及各距離中線2.5m處，在第一次張拉前對其進行測量，并在吊桿調整過程中實施即時監控。全橋13對吊桿，故共布設39個測點。
5.3 結構應力的監控
選取主梁最不利截面即跨中與中跨1/4截面處，共3個截面。應變計分別布設于此3個截面縱梁的上下緣及橫梁的上下緣處。在吊桿調整過程中，及時對應力進行測量，保證橫梁及縱梁的應力不發生突變，保證橋梁吊桿調整過程中的結構安全。
5.4 拱腳水平位移的監控
按本橋的結構特點，橋面發生扭曲時對剛性節點影響最大，而本橋剛性最大節點位于4個梁拱的拱腳部位，故在吊桿力調整施工過程中，在此4個部位設置位移計（或千分表）觀測其水平向變化以控制施工。
6 結語
剛架拱橋范文6
關鍵詞：鋪架；打入樁；鋼橋；式軍用梁
1 工程概況
新建連云港至鹽城鐵路在引入鹽城北站時右線占用既有新長鐵路線位，由于現階段正在運營的新長鐵路還未能過渡出去，使得連鹽鐵路部分橋梁無法施工，引起正常鋪架無法從橋尾開始。為盡快開始鋪架，修筑鋼便橋臨時連接通榆河橋墩，實現運梁和軌排的有軌運輸。
2 橋梁的布置與結構形式
根據梁場與鋪軌基地的平面位置關系；梁場、鋪軌基地與通榆河特大橋181#墩的高差；填筑路基不影響既有線的運營安全和通榆河剩余橋墩施工等因素，本著經濟合理、簡單適用、周期短等原則，鋼便橋采用6孔24m式軍用梁連接通榆河特大橋181#墩。
鋼便橋全長148.2m，橋面寬度4.7m，由7片軍用梁組成。鋼便橋設置有8‰的坡度且部分位于半徑為400m的曲線上。
橋梁基礎采用邊長40cm的預制方樁；墩身采用直徑為630mm壁厚13mm的鋼管加工而成，鋼管墩身之間采用直接為430mm壁厚8mm的鋼管進行聯結；鋼管柱頂端分配梁采用45b工字鋼焊接而成，分配梁采用H型鋼，墊梁與分配梁之間采用螺栓聯結；梁面采用24跨度式軍用梁。
3 鋼便橋結構強度檢算
本橋梁設計參照《鐵路橋涵鋼結構設計規范》進行設計計算。按容許應力法設計原則進行，Q235鋼材容許應力[σ]=135MPa，剪應力[τ]=80MPa。
鋼便橋采用式軍用梁，為市場定型產品，各方面性能均有保障，此處不在驗算。
3.1 荷載計算
（1）線路荷載。主軌和護軌軌道采用P50鋼軌，鋼軌質量為G1=51.514kg/m，單孔跨度為24m，則均布荷載q1=4*G1=2.06KN/m。
（2）式軍用梁荷載。式軍用梁一孔7片總重量40t，跨度為24m，則其荷載q2=16.67KN/m。
（3）列車荷載。鋼便橋上列車豎向靜荷載采取“中-活載”。根據鐵路橋涵設計基本規范將列車靜活載換算成均布荷載q3=104.0KN/m。
（4）荷載組合。動力系數按照《鐵路橋涵設計基本規范》公式4.3.5-1計算為1.4328；靜力荷載系數取1.2，則單孔梁承受的荷載為q4=1.2*（q1+q2）+1.4328*q3=171.49KN/m。
3.2 鋼構件檢算
利用midas軟件進行計算，結構均為梁單元，柱底固結荷載，梁體承受的總荷載Q=q4*24=4115.76KN
（1）反力計算。力組合下鋼管柱最大豎向反力90t，最大水平力5t，最大彎矩10t.m。
（2）位移。主力組合下最大柱頂橫向位移4mm，4/8000=1/2000
（3）應力。鋼管柱自由長度按最不利情況考慮取8m，一端固結一端鉸接，i=220，λ=8000*0.8/220=29
工45墊梁最大應力64MPa，H型鋼最大應力52MPa，均小于容許應力[σ]=135MPa，滿足要求。
3.3 地基承載力驗算
樁在圖層中的位置如表1。
根據《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-94式5.3.3-1計算
當psk1？燮psk2時
當psk1>psk2時
psk=psk2
設計樁長L=22m，樁端阻力修正系數 ？琢=0.75+（22-15）×0.15/15=0.82
通過上述計算公式計算：Qsk=1064KN Qpk=28KN；
所以該類預制打入樁單樁豎向極限承載力為Quk=1092KN。鋼管柱最大反力F=90*10=900KN，小于1092KN，其承載力滿足要求。
4 鋼便橋的施工
4.1 樁基礎
（1）由于打入樁施工與既有線間距小于30m，屬于臨近營業線施工，為避免打入方樁時對既有線路基產生影響，施工前應在樁基礎與既有線路基之間設置一排應力釋放孔，釋放孔用碎石回填。
（2）起吊堆放。方樁強度達到設計強度的70%后才能起吊，吊點位置應根據計算確定，吊運過程應平穩，避免損壞樁身。預制樁應根據不同長度進行分類堆放且堆碼整齊，堆放高度不超過四層。
（3）打樁。本工程采用一臺DD63柴油打樁進行方樁施打，打樁前應進行地質資料的復核，確保現場與設計地質情況一致。
施工前進行場地平整，清除地表雜物，填埋坑穴，確保地基承載力，避免打樁過程中出現地基不穩，產生樁機的傾斜。
方樁定位：首先應根據鋼便橋的設計位置建立獨立坐標系，計算出每根樁的設計坐標，直接放樣施打。
方樁施打：由樁機自帶的掛鉤與方樁上的預留孔相連，自行喂入樁帽，進行樁的對位。
當樁尖插入樁位后，先利用樁自身重量及樁錘重量靜壓樁身，靜壓完畢后，再次調整樁機以及樁的軸線，確認無誤后先采取低垂密集的方式施打，當方樁入土達到一定深度后在進行正常錘擊。當前一截樁離地面0.5-1m進行接樁，焊接完畢后再次檢查樁機的對位，然后進行第二截的施工。施工過程中以控制樁頂標高為主，貫入度為輔。
4.2 鋼管柱
為保證鋼管柱的焊接質量，采用廠內焊接。鋼管柱的加工應嚴格按照設計圖紙進行加工和焊接，并作除銹和防銹工作。
根據測量放樣的點位，利用兩臺25T吊車同時進行吊裝，吊裝過程中嚴格控制鋼管柱的平面位置和標高。
4.3 柱頂結構
柱頂結構為墊梁和分配梁兩個結構，由于墊梁和分配梁之間用螺栓進行聯結，墊梁與鋼管柱上的鋼板焊接，可在地面上先進行兩者的聯結，然后再整體進行吊裝，吊裝之前可在鋼管柱頂根據軸線位置焊接幾塊定位角鋼，吊裝過程中直接將墊梁落至定位角鋼內即可，這樣既保證吊裝的精度又增加施工過程中的安全性。
4.4 式軍用梁
式軍用梁由主桁（標準三角、端構架、標準弦桿、端弦桿）、聯結系（鋼銷、套管螺栓、聯結系槽鋼、二號U型螺栓、三號U型螺栓）、鋼枕橋面（鋼枕、一號U型螺栓、壓軌板、壓軌螺栓）、支座（墊枕、定位角鋼）組成。
梁的拼裝應選擇在平整、穩固的場地上進行，根據梁的結構依次進行拼接，端構件與標準三角之間采用端弦桿和鋼銷進行聯結；標準三角與標準三角之間采用標準弦桿和鋼銷進行聯結。
式軍用梁利用一臺25T吊車進行單片架設，架設順序為向中間一片，然后進行對稱架設，直至完成一孔。每片梁之間采用套管螺栓進行聯結，待整孔架設完畢后安裝聯結系槽鋼，使得7片之間連成一個整體。
鋼枕為廠制直線梁標準件，扣軌槽已固定。由于本橋部分位于曲線上，為使鋪設的軌道順直，不產生折角，施工中采用調整鋼枕橫橋向的長度，使得鋼枕中心與線路中心重合，從而滿足線路的平順。也可采用鋼枕之間添加木枕，鋼枕在橋面上正常布置，鋼軌釘固在木枕上來達到線路平順圓滑的目的。鋼枕與式軍用梁采用1號U型螺栓進行聯結。
4.5 軌道施工
鋼枕安裝完畢后進行橋梁軌道施工，鋼軌與鋼枕之間采用壓軌板螺栓進行聯結。施工中需進行軌道的精調，精調采用1-3mm的軌下鐵墊片進行高低和水平的調整，以保證軌道的幾何尺寸，保證運輸安全。
5 結束語
式軍用梁具有載重等級高、桿件種類少便于拆裝互換、結構輕便、構造簡單、可用人工或小型機具拼組、架設迅速、運輸方便、周轉使用性高（可作為架橋機和大型現澆梁支架）等特點。本橋梁設計施工可做為同類施工的一種方案，為同類施工提供一定的借鑒。
參考文獻
[1]中國鐵道建筑總公司.式鐵路軍用梁手冊[M].北京：中國鐵道建筑總公司，1998.
[2]中國人民鐵道兵司令部.鐵路橋梁搶修[M].北京：中國人民戰士出版社，1973.
[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.