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2024-01-30

中承式系杆拱桥结构体系分析

目

录

CONTENCT

中承式系杆拱桥概述

结构组成与力学原理

桥梁设计方法与参数选择

施工方法与工艺流程

结构性能评估与加固措施

运营维护与安全管理策略

总结与展望

01

中承式系杆拱桥概述

定义

特点

中承式系杆拱桥是一种桥梁结构形式，其拱肋和系杆共同承受荷载，并通过吊杆将桥面荷载传递至拱肋和系杆上。

中承式系杆拱桥具有结构轻盈、造型美观、跨越能力大、承载能力高等特点，同时能够较好地适应地基变形和温度变化。

中承式系杆拱桥经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程，其结构形式和施工技术不断得到改进和完善。

发展历程

目前，中承式系杆拱桥已经成为一种广泛应用的桥梁结构形式，在国内外许多城市和地区得到了广泛应用和推广。

现状

中承式系杆拱桥适用于多种跨径和荷载要求的桥梁工程，特别是在城市景观桥梁、高速公路跨线桥等领域具有广泛应用前景。

应用领域

中承式系杆拱桥具有受力合理、经济性好、施工方便、造型美观等优势，能够满足不同工程的需求和要求。同时，其独特的结构形式也为城市景观增添了一道亮丽的风景线。

优势

02

结构组成与力学原理

01

02

03

04

拱肋

系杆

桥面系

拱脚

桥面系包括桥面板、横梁和纵梁等，它直接承受着车辆和行人的荷载，并将这些荷载传递至拱肋和系杆。

系杆是连接拱肋和桥面的重要构件，它平衡了拱肋产生的水平推力，使桥面受力更为均匀。

作为拱桥的主要承重构件，拱肋承受着桥面的竖向荷载，并将其传递至拱脚。

拱脚是拱桥的重要支撑部位，它承受着拱肋传来的巨大荷载，并将其传递至基础。

力学原理

中承式系杆拱桥主要利用拱肋的受压性能和系杆的受拉性能来承受荷载。在荷载作用下，拱肋产生压缩变形，系杆则产生拉伸变形，两者共同作用以维持桥面的稳定。

传递路径

桥面荷载→桥面系→拱肋与系杆→拱脚→基础。其中，桥面系将荷载分配至拱肋和系杆，拱肋和系杆再将荷载传递至拱脚，最后由拱脚传递至基础。

拱肋

系杆

桥面系

拱脚

拱肋是拱桥的主要承重构件，其截面形式、材料和制造工艺等因素直接影响着拱桥的承载能力和稳定性。

系杆在拱桥中起着平衡拱肋水平推力的作用，其张拉方式和预应力大小对桥面的受力状态和使用性能有着重要影响。

桥面系是拱桥中直接承受荷载的部分，其设计应满足强度、刚度和稳定性的要求，以保证桥面的平整度和行车的舒适性。

拱脚作为拱桥的重要支撑部位，其设计应满足承载能力和稳定性的要求，以保证拱桥的整体安全性。

03

桥梁设计方法与参数选择

总体设计思路

结构分析方法

荷载组合与工况考虑

基于桥梁工程力学原理，结合中承式系杆拱桥的结构特点，确定总体设计方案。

采用有限元分析等方法，对桥梁结构进行静力、动力分析，确保结构安全、稳定。

根据桥梁使用环境和设计要求，合理组合荷载，并考虑不同工况下的结构响应。

拱肋截面形式与尺寸

系杆布置与张力调整

拱脚节点设计

基础设计与地基处理

根据桥梁跨径、荷载等要求，选择合理的拱肋截面形式，并计算截面尺寸。

针对中承式系杆拱桥拱脚节点的特殊受力情况，进行详细设计和计算。

确定系杆布置方案，并根据结构受力特点调整系杆张力，确保桥梁整体受力均衡。

根据地质勘察资料，设计桥梁基础，并进行必要的地基处理，确保桥梁安全稳定。

通过调整拱肋、系杆等结构参数，实现桥梁结构的优化，提高结构性能和经济效益。

结构优化

施工方法优化

新材料应用

智能化技术应用

结合桥梁结构特点和施工条件，选择合理的施工方法，并进行优化，降低施工难度和成本。

积极推广新材料在中承式系杆拱桥中的应用，提高桥梁的耐久性和美观性。

引入智能化技术，实现桥梁设计、施工、监测等全过程的智能化管理，提高桥梁建设水平。

04

施工方法与工艺流程

80%

80%

100%

利用支架承载拱桥结构，逐步安装拱肋、横梁和桥面系，适用于跨径较小的中承式系杆拱桥。

从桥墩两侧对称逐段拼装拱肋和桥面系，通过预应力张拉使结构体系转换，逐步完成拱桥施工。

在两岸分别预制半跨拱桥结构，利用转动装置将其旋转至设计位置，再合龙成桥。

支架施工法

悬臂施工法

转体施工法

包括桥墩、承台和桩基的施工，需确保基础的稳定性和承载能力。

基础施工

拱肋是拱桥的主要承重结构，其制作和安装精度要求高，需采取可靠的措施保证拱肋的线形和内力符合设计要求。

拱肋制作与安装

系杆的张拉是拱桥施工中的关键工序，需严格控制张拉力和张拉顺序，确保系杆受力均匀、稳定。

系杆张拉与锚固

桥面系的施工包括横梁、纵梁和桥面板的安装，需保证桥面平整度和横纵向连接牢固。

桥面系施工

推广智能化施工设备

应用智能化施工设备进行精确测量、定位和安装，减少人工误差，提高施工精度。

推广绿色施工技术

采用环保材料和节能设备，减少施工对环境的影响，实现绿色、低碳、可持续