桁式组合拱桥受力特点及施工工艺浅析

1产生和发展
大跨径桥梁的合理结构型式必须是结构受力合理，能最大限度地发挥材料性能，同时便于施工。拱桥的主要承重结构—拱圈，在静载、活载作用下基本上是承受压力，因而充分发挥了圬工材料抗压强度高的特点，达到了节省钢材的目的。但由于拱对墩台产生的巨大推力，使得下部构造很不经济。为减小拱对墩台的水平推力，拱桥朝着主拱圈与拱上建筑联合作用的方向发展。
衍架拱桥整体刚度大，上部构造自重较轻，材料较省，对地基的适应性较强。但它毕竟是推力体系结构，随着跨径的增加，拱脚推力仍过大。拱衍梁桥(衍式T构)在竖直荷载作用下不产生推力，这对下部结构当然有利。但这种桥属于拱形的梁式桥，上弦拉力很大，预应力钢筋用量较大。如果能在采用衍式结构的前提下，综合拱桥和梁桥的受力特点，取其所长，就可得到一种结构和受力都较为合理的桥型。在这种情况下，经过贵州省交通厅和同济大学很多桥梁专家的潜心研究；探索，衍式组合拱桥应运而生，并采用钢人字桅杆吊机代替了传统的缆索吊机作为主要吊装工具悬拼施—上—。
1981年，贵州长岩大桥建成通车，初步显示了这种新桥型和施工工艺的技术经济优越性。主跨l50m的贵州剑河大桥的建成使这种桥型的设计方法、设计原理和施工工艺有了进一步发展。1995年建成通车的贵州江界河大桥，主跨330m，是世界最大跨径的混凝土衍式桥梁，展示了衍式组合拱桥巨大跨越能力。
2桁式组台拱桥的力学
衍式组合拱桥结构的主要特点是：上弦在墩顶和拱顶之间的适当位置断开，使上弦放松，以调节各杆件的内力，使结构受力趋于合理。　　快把一级建造师站点加入收藏夹吧！
衍式组合拱桥既保留了拱式推力结构的特性，又发挥了梁的特性，其受力特点是：
(1)上弦在墩和拱顶之间适当位置断开，形成断缝，将全桥明显地分为两个受力区段：断缝至拱顶区段是拱式受力体系，上弦和实腹段均受压；断缝至桥墩(或桥台)区段是梁式受力体系，上弦受拉，下弦受压。即这类桥型兼有拱和梁的受力特点，是一种拱、梁组合体系结构。全桥可看成两端的悬臂衍架梁，支承着中部的衍架拱。
(2)它既不同于箱型拱、一般衍架拱那样，全桥的负荷主要由拱圈承担；也不象衍式T构那样，全桥的负荷由上弦承担。衍式组合拱桥的拱脚弯矩和轴力比一般拱桥小，它的上弦拉力又比一般拱衍式梁桥小。即它的下弦、斜杆和上弦都充分发挥了作用，全桥受力均匀、合理。
(3)上弦断缝的位置，对内力分配非常重要。断缝越靠近拱顶，两端悬臂衍架段就越长，梁的作用就越突出，拱的作用就越小(如断缝移至拱顶，就成了衍式T构)；相反，断缝越靠近墩顶，中部拱的跨径就越大，拱的作用就越突出，梁的作用就越小(如断缝移至墩顶，就成了一般衍架拱)。所以，在跨径、拱矢度等确定的前提下，仍可以通过选择断缝位置来人为地调节各杆件内力，使全桥各杆件受力均匀，材料利用更充分、合理。
另外，通过空间结构分析，模型试验和实桥静载、动载试验，证明衍式组合拱桥具有良好的稳定性和抗风、抗震性能。
3格式组合拱桥的经济性
衍式组合拱桥由于拱上建筑联合作用好，各杆件受力均匀，所以，各杆件断面尺寸均较小，从而减小工程数量和结构自重。表1列出了世界各国部分跨径在220—390m的拱桥的主拱圈高度，以资比较。
4格式组合拱桥的悬拼工艺
衍式组合拱桥与衍架伸臂的施工方法相配合，在结构杆件和材料的有效利用方面，取得了比较理想的效果。衍式组合拱桥在悬拼施工中，斜杆和上弦杆的自身强度和预应力钢筋得到了充分利用，无需过多设置临时杆件。而且，体系转换完成以后，由于两端悬臂的存在，主子L上弦根部仍处于受拉状态，从而施工中作为稳定结构用的上弦和斜杆中的预应力钢筋大部分都将保留下来作为运营阶段永存预应力钢筋。
用衍架伸臂法架设桥梁，因其施工过程中结构始终是以衍架体系向前推进的，具有刚度大、稳定性好等优点，为国内众多的大跨径桥梁所采用。衍式组合拱桥在采用衍架伸臂法施工时，因其施工中稳定构件所需要的斜拉杆就是永久性杆件，因而显示了更大优越性。
人字桅杆吊机是一种常用的起重机械，具有结构简单、操作简便、起重量大、运转安全可靠等优点。针对悬拼施工中构件不断接长，吊机必须多次移位的特点，在人字桅杆吊机的设计中，对其灵活性和稳定性作了改进，解决了桅杆整体移动的技术难题，从而实现了“用简单机械设备架设大跨度桥梁”的伟大设想。由于桅杆本身用钢量少，再配以必要的起重和变幅用钢丝绳，全部吊装设备是比较省的。150m跨径的桥梁，采用人字桅杆吊机比缆索吊机可节省施工用钢80％以上。
5结束语
衍式组合拱桥，兼有拱和梁的优点，跨越能力强、受力合理、轻盈美观、省工省料、施工简便，是最适合山区的合理桥型之一。