连续梁拱组合体系桥梁上部结构设计文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：
2. 连续梁拱组合体系桥梁上部结构

1.1 内力分析

连续梁拱组合式桥总的受力特点是：从结构内部受力情况来看，荷载在拱与梁中产生的内力大部分转变为它们之间所形成的自平衡体系的相互作用力；而荷载对于梁拱组合结构外部约束条件所引起的总体受力效应，也困其构造特点而变成另一形式的作用效应。从而，拱的水平推力与梁的轴向拉力相互作用，拱与粱截面的总弯矩等效为主要由拱受压、梁受拉的受力形式，剪力则主要成为拱压力的竖向分力。其受力性能有以下特点：

（1）下承式连续梁拱组合桥的拱通过对中跨的加强使内力重新分布，并将荷载由拱直接传递到支点，中跨与边跨内力的相互影响大为减弱，边跨出现负反力的可能性大大减小，使边跨的跨度达到了最小值。中跨较大的剪力主要由拱压力的竖向分力抵抗，而边跨较小的剪力可由边跨梁承受。

（2）中承式连续梁拱组合桥，是一种较适合连续桥梁受力特点的结构，在弯矩较大的跨中和中支点处拱与粱的相对距离增大，此时拱受压、梁受拉成为该桥抗弯的最佳受力状态，而在剪力最大的中支点处，拱轴线与水平线星最大倾角，拱压力的竖向分力有效地平衡了剪力。上承式连续梁拱组合桥是通过加强中支点段吸引内力，并在跨中段拱粱合一达到最小建筑高度。拱压力及其上加劲梁拉力能有效抵抗负弯矩，而拱压力的竖向分力也成为抗剪的主力。

（3）上承式连续梁拱组合桥是通过加强中支点段吸引内力，并在跨中段拱粱合一达到最小建筑高度。拱压力及其上加劲梁拉力能有效抵抗负弯矩，而拱压力的竖向分力也成为抗剪的主力。

1.2 设计参数分析

在设计时，矢跨比、刚度比等设计参数的大小应经过综合比较，合理选择。矢跨比是拱桥的一个特征参数，它不仅影响拱肋与系梁的内力，有时还影响拱桥的施工方法的选择，同时，对拱桥的外形能否与周围景物相协调，也有很大关系。梁拱组合桥拱的刚度是指拱肋的抗弯刚度 ,梁的刚度是指桥面参与系梁共同作用的刚度，刚度比对梁拱组合体系桥梁的内力也有较大影响。

1.2.1 矢跨比

王洪超为考察矢跨比、刚度比等设计参数对预应力混凝土连续梁拱组合体系桥梁的影响，取计算跨径为（20 60 20）m的连续梁拱组合体系桥梁，比较矢跨比对恒载、汽-20和温度等荷载作用下结构内力的影响，矢跨比分别采用1/3、1/4、1/5、1/6；

恒载作用下，弯矩随矢跨比减小，系梁中弯矩先增大后减小，而拱肋拱中弯矩却先减小后增大再减小，没有明显规律，并且数值变化呈现出非线性，这是由于在跨径较小时，若矢跨比较大，在这种恒载分布的情况下，则抛物线与拱肋的合理拱轴线偏离也较大，同时也说明不同矢跨比，可以选择不同的拱轴线，以得到合理的拱轴线与压力线吻合，尽量降低拱内的弯距。并且随矢跨比减小 ,偏离程度逐渐减小，当减小到一定值时，又有所偏离；

在由汽- 20引起的结构内力中，矢跨比变化对梁拱内轴向力影响很大，弯矩变化也较明显。轴力随矢跨比变化的规律与永久荷载作用下的变化规律相似，增长数值稍有增大，梁拱均分别约为94 %，而系梁的弯矩随矢跨比减小，先减小后增大，拱肋则一直减小；

当结构整体升温时，系梁受压拱肋受拉，梁拱中产生正弯矩。当结构整体降温时 ,情况正好相反与普通拱桥相似。矢跨比的变化对温度荷载下的拱、梁轴向力影响较小，对弯矩影响较大。随矢跨比减小，温度引起的梁拱弯矩和梁内轴向力减小 ,拱轴向力随矢跨比减小而先变化不大后减小。

唐立新、陈淑贤、曹丽萍、范有靖、张天旭研究某大跨度连续梁-拱组合桥，采用（82 172 82）m 的跨径布置。保持主梁中跨 172m 不变，设计不同的矢高，使得矢跨比分别为 1/3、1/4、1/5、1/6、1/7，研究不同矢跨比下恒载、活载作用下结构内力及稳定性的关系；

恒载作用下，当矢跨比减小时，拱梁所受拉力增大，其中主梁中墩、跨中及拱顶轴力增大的幅度与数值接近于相等；矢跨比对恒载下结构弯矩变化如下：随矢跨比减小，主梁中弯矩增长很小，拱顶处弯矩显著增大，拱脚处弯矩变化显著，先减小后增大，有明显的非线性；

活载作用下，当矢跨比减小时，拱梁张拉力增大，其中主梁中墩、跨中及拱顶轴力增大的幅度与数值接近于相等；矢跨比对活载作用下结构弯矩影响有明显的非线性：随矢跨比减小，主梁中弯矩先减小后增大，拱脚处弯矩先增大后减小，拱顶处弯矩增大显著；

矢跨比对稳定性的影响，当矢跨比小于1/4 时，稳定安全系数增大，当矢跨比大于1/4 时，稳定安全系数则减小，因此对于大跨度连续梁-拱组合桥最有利的矢跨比为1/4。

1.2.2 刚度分析

王洪超的试验结果是：恒载作用下，在梁拱截面积不变时，梁拱抗弯刚度比的变化对结构轴向力几乎无影响，它只影响结构弯矩在梁拱中的分配。随比值的增大，拱肋弯矩先减小后增大，系梁弯矩也先减小后增大，但拱肋弯矩受刚度比变化影响的程度小于系梁；

活载作用下，刚度比对连续梁拱组合体系桥轴向力影响很小，基本上呈增加的趋势，但它影响梁拱弯矩的分配，拱梁承受的弯矩随其刚度在结构整体刚度中所占比例的增大而增大；

连续梁拱组合体系桥结构整体升温或降温时，各刚度比情况下，系梁产生的附加轴向力较大，其他的附加内力均很小。

1. 上部结构设计与实例

李健、辛克贵、张崇厚、叶桢翔、易桂香根据成都市政公园蝴蝶拱桥的总体设计，论述了该桥的结构设计及有限元计算模型的建立方法，并分析了该桥的静力和动力特性。全桥使用两根钢管混凝土拱，形状为二次抛物线；该桥中桥面系和钢管混凝土拱共同受力，其中桥面系主体为钢箱梁。每根拱上有吊索14根，共有吊索28根。蝴蝶拱肋是全桥主要的承重构件，承受大约三分之二的人群荷载，同时起到了增大桥梁刚度的作用；钢箱梁为辅助承重构件，承受大约三分之一的人群荷载，同时平衡拱肋由于自重产生的平面外弯矩以及减小拱肋的竖向位移；吊索连接拱肋和钢箱梁，使之相互配合、相互平衡，共同承受人群荷载，同时也可以通过调节吊索的预应力来改善结构的受力状态；拱问联系梁连接两侧拱肋，增加了全桥的稳定性。他们使用Midas Civil建立桥梁的空间模型进行静力分析。

张建功、翟晓亮、冯云成研究飞云江五桥主桥桥型为五跨中承式钢桁架系杆拱，钢桁架整体呈展翅欲飞的结构造型，跨径布置为（36 100 60 100 36）m。主桁架由边跨和中跨平弦桁梁以及主通航孔钢桁架拱组成，边跨和中跨平弦桁梁采用有竖杆的三角形桁式。主通航孔钢桁拱肋采用变高度N形桁架。拱肋上弦采用圆曲线，下弦采用二次抛物线。拱肋与系杆之间采用吊杆连接，吊杆纵向间距与主桁节间布置相同。桥面系为纵横梁格体系，由桥面板、横梁、挑梁、横肋及纵梁组成。桥面采用正交异性钢桥面板。

陈晓波对某高速铁路连续梁拱组合桥结构设计进行研究并进行结构计算。该结构主梁为三向预应力混凝土结构，采用单箱双室变高度箱形截面。加劲拱的计算跨径，设计矢高，矢跨比，拱轴曲线为抛物线，设计拱轴线方程为。拱肋为钢管混凝土结构，拱肋采用等高度哑铃形截面。

魏朝柱、何海、吴海平对南屏大桥连续钢桁梁柔性拱桥设计进行了研究：南屏大桥主桥为三跨连续钢桁梁柔性拱桥，跨径布置为（48 120 48）m，横向为三片主桁，整体受力，上层为高速公路，下层为城市桥梁。他们从总体设计、横断面设计、主桁、主拱、桥面系等方面对主桥设计进行介绍，对其静力特性和稳定性进行了分析，总结了三主桁双层钢桁梁柔性拱组合结构桥梁的受力特点。传统的钢桁梁桥均采用对称双桁结构，两桁受力均衡，但随着桥面宽度的增加(桁间距增大)，若仍采用双桁结构，横梁和主桁高度势必加大，从而导致桥梁整体用钢量过大，经济效益差。南屏大桥三片桁梁上、下弦杆受力差异较小，三片拱肋受力差异较大。针对此特点，设计时可采取增大中拱截面尺寸或增大中拱截面钢板厚度的方式进行调节。

1. 施工与实例

霍伟松研究某大跨度连续钢桁拱桥上部设计采用跨径组合为：190m 552m 190m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，双层桥面布置。他指出架梁吊机施工方案和缆索吊装施工方案。两种安装方案从施工可行性上看都是可行的，其中缆索吊机安装方案减小了中跨悬臂端的荷载，施工安全性能较好，但经济性能较差，且工期 较差架梁吊机方案存在的主要问题是中跨构件安装时，需占用航道。

张永旺对于344省道京杭运河特大桥的主桥施工方案进行研究。该主桥采用（48.8 120 48.8）m中承式连续钢桁拱桥。根据主桥的地理位置和现场的具体情况，并结合本桥的结构特点，他指出主桥边跨采用搭设临时支架拼装方案，中跨拱肋采用塔吊悬拼，中跨桥面系采用桥面吊机悬拼方案。本桥施工采用塔吊悬拼中跨拱肋，有利于降低施工费用，且施工简便。

梅葵花、王贤良、赵育对安康市城东汉江大桥主桥的施工方法进行研究。其为（75 2times;125 160 2times;125 75）m 多跨连续梁拱组合体系桥梁。全桥采用先梁后拱法施工，系梁采用平衡悬臂浇筑法施工，中跨跨中33m梁段采用支架现浇法施工。为选择合理的现浇段支架拆除时机、边跨配重卸载时机、临时固结拆除顺序以及吊杆张拉顺序和次数等，采用 Midas Civil 建立全桥有限元模型，针对各种方案下的结构进行模拟分析。

龙连飞研究某主跨为288m的连续钢桁拱桥的施工控制方法，控制内容主要包括线形、应力、索力和抗倾覆稳定性等。该桥梁采用临时支墩搭设膺架半悬臂拼装法架设，并在中跨设置临时杆件代替柔性吊索对拱桁进行临时支承。他采用桥梁结构分析软件Midas Civil建立大桥连续钢桁拱空间杆系有限元模型进行监控和设计。

石美爱、肖莉对江西某跨径为（63.4 136 63.4）m预应力连续梁拱桥梁的施工技术进行分析。指出该桥的主要结构为连续预应力桥梁结构形式。施工时应该首先架设梁体，而后再进行拱肋的施工，梁体的施工方式与普通桥梁结构基本相同，待桥梁的整体结构全部架设完成之后，才能对合龙段进行施工。并且给出该梁拱组合桥梁上部结构的施工技术，梁施工结束之后，需要在其上部完成梁体的施工，同时应该设置横梁以及斜拉撑。

孙树礼对连续梁拱组合桥梁设计提出了关键技术对策。他以上海市轨道交通明珠线漕溪路桥为例，其为预应力混凝土连续梁与钢管拱的组合结构桥梁，桥梁孔跨为（54 128 54）m。对桥面开裂、拱脚受力分析和构造、钢管拱灌注混凝土的全过程中整体和局部应力状态、柔性支撑上制作预应力混凝土梁的问题上提出了研究对策和结论。

陈辉华、王孟钧、罗甲生对三跨连续钢桁拱桥做了关键施工技术与技术创新管理方面的研究。他们以新光大桥为例，其主桥为(177 428 177)m的三跨连续刚构钢桁拱桥。他们针对该桥提出了深水承台钢板桩单层围堰施工技术、三角钢构施工技术和主拱钢拱肋安装技术。

参考文献

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