刚架拱桥十篇

刚架拱桥篇1

关键词：混凝土刚架拱桥 病害 维修加固

混凝土刚架拱桥这种桥型在我国20世纪60－70年代建设较多。随着时间的推移，经济的发展带来交通流量的大幅增长，特别是超载运输车辆的通行，早期修建的荷载标准低的混凝土刚架拱桥出现了不同程度的病害和损伤。许多已成为危桥，如何处理这类桥梁病害，是我国交通主管部门目前最为关注的问题之一。现对刚架拱桥出现的一些病害进行分析和加固方案介绍如下：

1、 刚架拱桥的主要病害及其原因

1．1下部结构主要病害分析

下部结构主要表现形式有：基础局部冲空；承台竖向开裂或向一侧倾斜；基础下沉等。这类病害在其他形式的桥梁中也是常见的。分析这类病害产生的原因，有必要对当时的桥梁建设情况作一简单回顾。

1．2 上部结构主要病害

刚架拱桥上部结构的病害较多，我们对其主要病害作如下分析：

（1）斜杆拱脚处横向裂缝。主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。

（2）弦杆部出现裂缝。主要原因是原刚架拱桥设计标准低，弦杆部强度不足使其承载能力和抗开裂能力不高。

（3）横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。主要原因是由于原刚架拱桥设计标准低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量大而且超载车辆比例大，造成刚架拱竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。

1．3桥面系主要病害

（1）桥面板裂缝、破碎。主要原因是桥面板设计标准低，微弯板厚度不足，混凝土强度低，配筋少，桥面铺装层薄弱，造成桥面铺装层刚度不足，随着交通量的大幅增加特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。

（2）伸缩缝损坏。主要原因是刚架拱桥设计时不设计伸缩缝装置或仅设置简易伸缩缝，混凝土强度设计较低，桥面接缝处混凝土损坏严重，逐渐开裂、破碎使接缝面积逐渐扩大而影响桥梁的安全使用。

2．维修加固方法

在对刚架拱桥病害进行处治之前，首先要进行桥梁检查，必要时要进行桥梁荷载试验，以掌握结构的技术状况和安全状态，分析病害的原因及严重程度，以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是否进行维修加固。采取相应的处治措施，以确保处治得当，施工安全。 刚架拱桥的维修加固主要从基础、斜杆拱脚处、弦杆、横向联系、桥面系等方面进行。

2．1 桥梁基础的维修加固

对于基底局部冲空的重力式扩大基础，应采取围堰施工，对冲空部分进行混凝土填塞，并增大基础的平面尺寸，提高基础的承载能力。在新填混凝土与原基础间预留压浆管道，压注水泥浆使其密实。如果基础出现裂缝，则应采用环氧树脂砂浆予以封堵。

2．2 斜杆拱脚处横向裂缝的维修加固方法

因桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现的裂缝已基本稳定，不再发展。可采用环氧树脂灰在其两面或三面粘贴钢板的方法进行维修加固，加固时首先将构件混凝土凿毛。

2．3 弦杆的维修加固

对于弦杆强度不足及开裂的情况，应对弦杆进行整体加强，弦杆的加固通常可采用黏结钢板法、粘贴碳纤维布法、混凝土扩大截面法并适当增加配筋数量。当弦杆损坏严重时，可在原弦杆下增设新的弦杆进行加固，该加固法可保证新设弦杆与原弦杆共同受力，从而提高桥的承载能力。

2．4 横向联系的维修加固

因刚架拱桥设计标准低，横向联系薄弱而不能适应交通量或重载交通时，应考虑对全桥的横向联系系统进行整体加固。一方面可采取加大截面法加固横拉杆和横系梁，同时还应适当增加全桥的联系杆件，如横系梁。

（1）加大截面法。加大横系梁、横拉杆截面，先要进行加筋的焊接处理，要凿开节点处的钢筋保护层将需要增加的钢筋按设计焊接到接点处。采用吊模法浇注砼上，混凝土中应适当掺加膨胀剂。

（2）横系梁的施工应采用预制安装即挂篮施工，流水作业的方法，其重点是湿接头的施工。湿接头施工包括接头钢筋的焊接和混凝土的浇注两个方面。接头钢筋焊接主要是刚架拱节点处钢筋保护层的凿除要慎重，既要露出钢筋便于焊接，更要注重不要凿的太深、太长，防止损伤杆件。拆模时要对湿接头砼土及时进行维修和养生，确保接头砼强度达到设计标准。

2．5桥面微弯及铺装层裂缝破碎的维修加固因微弯板混凝土强度不足而产生的桥面铺装层裂缝、破碎，应撤换微弯板和铺装层；因桥面铺装层、砼强度低而微弯板尚未换坏产生的桥面裂缝可撤换铺装层，为适应现今大交通量和重载交通要求，采用钢纤维钢筋砼或者聚丙烯纤维刚架混凝土加固桥面系的方法，简易可靠，可大幅增强桥面系的整体抗载抗裂能力，效果显著。设计时桥面铺装层的布筋也要适当增加。

2．6伸缩缝损坏的维修方法设置简易伸缩缝装置及不设伸缩缝装置的刚架拱桥已不能适应现在交通安全的需要，因此采用型钢伸缩缝装置或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝简便可靠。特别是与桥面铺装同时改造效果更加明显，即采用伸缩缝混凝土与铺装层砼统一浇注的方法一次成型，不存在断缝（施工缝），整体性强，严整度好，行车舒适。

（1）采用型钢或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝时要注意两点：一是锚固钢筋的埋置要牢固，不能松动。二是混凝土强度设计要适当提高并确保现浇砼的质量达到设计标准。

（2）如与桥面铺装层同时改造时，伸缩缝砼的浇筑应与桥面铺装层同时进行，即采用整体浇筑，一次成型工艺施工，先将型钢或钢板装置按设计标准安装就位，然后与桥面铺装层同时立模，浇筑纤维砼。

3．经验与体会

（1）桥梁的维修加固工作必须认真、细致。加固前必须对桥梁进行全面的检查检测，必要时还要进行荷载试验，找出问题，制定出切实可行的方案后再组织实施。由于拱桥的受力特点，在卸除拱上荷载试验及基础位移复位时应特别注意桥梁结构的安全。

刚架拱桥篇2

关键词：刚架拱桥；桥梁病害；加固设计

Abstract: The problem of rigid frame arch bridge of concrete cracking, widespread lack of capacity, serious diseases. In a rigid frame arch bridge as an example, a finite element model is built, and analyzed the causes of deficiency of the original design calculation and members of the typical diseases, and puts forward some concrete countermeasures for strengthening the bridge design.

Key words: rigid frame arch bridge; bridge; reinforcement design

中图分类号： U448.22+1 文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

某刚架拱桥桥梁全长44.0m，全宽36.5m，计算跨径36m，矢跨比1/8，横桥向由十二榀刚架拱片组成，各榀拱片之间采用横系梁连接。桥型布置详见图1。本桥于1992年建成通车，经过十几年的运营，桥梁出现了以下主要病害：（1）部分微弯板开裂。（2）实腹段主梁出现了大量贯通裂缝，裂缝间距20-40cm，最大裂缝宽度已经达到1.2mm。主拱腿、次梁均出现不同程度开裂现象。（3）斜立柱出现开裂，最大裂缝宽度已经达到3mm。（4）横系梁混凝土开裂。根据相关单位检测和评定结论，本桥不能满足原设计规定的汽车—20级，挂车—100的设计荷载要求。

图1桥梁立面示意图（单位：cm）

2 空间有限元模型

采用MIDAS软件建立桥梁计算模型，全桥节点数948个，梁单元1103个，建立的计算模型如图2所示。边界条件: 边次梁端部仅受竖向支撑约束，斜撑和拱腿根部完全固结，实腹段、主拱腿与弦杆交叉的节点部位采用刚性连接处理。

图2全桥空间计算模型

3 病害原因分析

3.1 内力计算[1]

原刚架拱桥设计采用容许应力法控制结构的承载能力，按平面杆系理论，用弹性支撑连续梁的简化方法计算结构荷载在横向分布，不能考虑结构的横向联系构件真实的受力结构形式，导致某些构件或部位内力计算不准确。

刚架拱桥拱片与桥面系组合后形成的T形截面为组合截面，应按组合截面进行强度计算和裂缝验算。而实际拱片与桥面系组合后形成的T形截面的配筋设计时，参考国内有关设计定型图按普通T形截面进行强度计算和裂缝验算，强度计算和裂缝验算的结果与采用应力叠加的组合截面计算结果相比，裂缝宽度验算中的钢筋应力值偏小，结构配筋设计偏不安全。

3.2 微弯板

微弯板开裂主要是由于车轮荷载直接作用在其上形成集中力改变了边界条件，加之微弯板厚仅6cm，原设计计算中将微弯板简化为两端弹性约束的变截面板验算承载力，常只按构造配筋，局部强度低造成。对微弯板进行空间有限元分析可知[2]，微弯板对侧向位移和转角较为敏感，而竖向位移对板应力的影响较小，两端简支条件下的应力较两端固定条件下的应力大。在动力效应影响下，桥梁的整体纵横向刚度削弱，使得微弯板两端发生水平或竖向位移，这样边界条件就趋向于简支而发生附加位移，在板中产生了较大的应力。

3.3 横系梁

横系梁的裂缝主要是微弯板的侧向水平推力作用而使横系梁受拉所致。另外，由于刚架拱桥结构整体性较弱，横向刚度低，在活载作用下，长期的频繁震动导致刚拱片与横系梁的联结松动，桥梁横向整体刚度降低，引起横系梁内拉应力超出允许值，横系梁损坏后不利于荷载的横向分布，加重桥梁病害。

3.4 拱片

考虑恒载+汽车荷载( 含冲击力) +升（降）温影响力作用下的荷载组合，有限元分析计算结果表明，主拱脚与实腹段联结处主拉应力已远大于混凝土的极限抗拉设计强度。拱脚水平位移对实腹段拱产生很大的拉应力。拱脚竖向位移对拱顶处没有什么影响，但对其他截面影响较大，主拱腿根部截面弯矩增大约50%，中弦杆截面增大约2%，其他截面略有减小，幅度在2%以内。拱片在大小节点处的配筋不足且缺少必要的斜向钢筋以抵抗受拉主应力的作用；存在的这些问题影响拱片的承载力和耐久性能，也是产生裂缝的主要原因。

4 加固设计对策

4.1 微弯板加固设计

要改善微弯板的边界条件，可从二个方面着手，一是加强微弯板与周围构件的连接钢筋，如相邻微弯板之间的连接，微弯板与拱片之间的连接。二是加强微弯板与混凝土 铺装层之间的连接。另外，原设计微弯板厚度6cm偏薄，应增加微弯板厚度，并增大微弯板的配筋率，以提高微弯板的强度和刚度。加固时，对于开裂严重的微弯板可予以更换，更换的微弯板应重新设计，设计厚度从6cm增加到8cm，适当增大微弯板的配筋率，并预埋与相邻构件连接的钢筋。对于开裂不严重的微弯板，可采用粘贴碳纤维布加强。

4.2 横系梁加固设计

通过空间有限元内力计算分析看出，横系梁对荷载的横向分布起到了很大的作用。横系梁的裂缝主要是微弯板的侧向水平推力作用使横系梁受拉所致。在加固设计中可以从扩大横系梁截面尺寸或者增加预应力拉杆两个方面考虑。

4.3 拱片加固设计

从刚架拱桥产生的病害看，主拱腿处病害比较严重，由于拱脚处受力较大，因此，可以将拱脚处截面稍微加大，设计成变截面的形式，适当提高混凝土标号和配筋率。主拱腿其余位置可采用外包角钢进行加固。

实腹段、次梁和边次梁以受弯为主，可采用粘贴钢板法进行加固。斜立柱可采用粘贴碳纤维布进行加固。

5 结语

本文针对一座刚架拱桥的病害特点，通过内力验算找出了问题所在，并提出了桥梁设计加固的对策。对同类刚架拱桥的加固有一定参考意义。

参考文献

刚架拱桥篇3

关键词：钢架拱桥施工技术 混凝土 浇筑

0 引言

这种桥型自重比较轻、节约材料、装配化程度高有利于加快施工进度、成桥后整体性比较好、外形也比较美观。它是在桁架拱桥、双曲拱桥和斜腿刚架拱桥的基础上发展起来了钢筋混凝土刚架拱桥，先由腹孔弦杆、主拱腿、实腹段等构件拼组而成裸肋，然后进行混凝土桥面的现浇形成整体组合结构。对刚架桥的施工，现以位于某一级公路主线K25+550处某混凝土刚架拱桥为例，对构件的预制，起吊、运输构件，安装等工艺要求及方法作简要介绍。

1 钢筋混凝土刚架拱桥施工技术

1.1 构件预制。

1.1.1 构件预制场地的修建。首先要清除障碍物做好场地清理工作，并进行粗略的场地整平工作，然后进行场地的压实测量、细致的找平工作，最后进行预制场地混凝土面层的浇筑，保证底模的强度和平整度。场地的修建在确保质量的前提下，充分利用当地砂石资源。

1.1.2 进行拱片放样。拱片放样应采用坐标法，纵横坐标在放出跨径尺寸后应分段放出来，然后连接坐标点到拱片下缘线。定出拱片、斜撑、弦杆轴线的位置，依是根据设计尺寸，画出构件交角圆弧线和轮廓线，定出各大小结点、横系梁联结点和各吊点的位置。

1.1.3 制作拱片模板。可以采用红松板材制作条弧形拱片预制件的模板，制作起来很方便、造价也可以降低，表面用优质的铁皮包覆，既能现场加工，又可以达到钢模板的效果，制作时间也可以缩短。3m～5m模板长，采用企口型式的模板接头，这样方便拆装；模板背面钉竖向肋木每隔50cm设一根，以此来对模板进行加固。

1.1.4 制作并就位钢筋骨架。组装分部制作成型的钢筋骨架后，将其整体放入模板。在现场安装固定横向联结系预埋件，并将放置好的钢筋骨架接头焊接好，现浇混凝土接头处钢筋的处理工作在调整点焊好后进行，在钢筋校核无误后方可进行立模作业。施工时现场预制实腹段，提前加工成型拱腿、斜撑、弦杆三部分，接头钢板应提前加工，保证骨架成型的质量。

1.1.5 立模作业。应沿放样线进行模板拼装，拼装后形成整体模板，模板的上部用螺栓进行加固，应调整好模板的垂直度及直顺度。底模铺一层塑料薄膜，用1cm厚的海绵条填塞接头缝。涂刷脱模剂在模板表面，第二片、第三片的叠浇待第一片强度达到30%以上时进行，立模时先做隔离层，隔离层是用一层2cm厚水泥掺粘土砂浆，对模板进行加固，确保所立模板不发生变形，尺寸要保证准确。应在浇混凝土前对模板的尺寸、钢筋的尺寸、位置、焊接长度以及预埋件的位置、数量等项目做全面检查，经核实没有错误后才能进行混凝土的浇筑施工。

1.1.6 混凝土的浇筑。在施工过程中，拌制混凝土时，要严格按照一定的、合理的配合比来拌制，掌握好搅拌的时间，对混凝土的塌落度及和易性要做好检查工作。一次浇筑一个预制段，禁止出现施工缝。振捣工作通过插入式振动棒来完成，严格控制振动时间，我们要做到的是混凝土表面不出现气泡而是平整的。振动时，禁止振捣棒碰撞侧模，插入的深度要适宜，施工中注意观察模板，不要发生变形。应随机取样对每个预制构件做三组混凝土试块进行抗压强度试验，试验时间分为3天、7天、28天。要想进行拆模作业，要保障已达到设计强度的1/4。还要注意的是脱模后要做好养生工作，为了让构件一直处于湿润的状态，可以把草袋覆盖在上面或者是洒水的方法。

1.1.7 微弯板悬臂板预制。采用有6cm石灰土表层的土模并夯实的方法来代替木模，以节省木材。为免经雨变形，应加强土模覆盖。立木制包白铁皮的侧模板在浇筑的地膜上进行横系梁的预制浇筑，横系梁的预制工作可与大件预制同时进行。

1.1.8 槽孔的设置。在实腹段和腹孔弦杆截面的凸出部分应进行凿毛处理，并设置侧向齿槽或槽孔，以保证裸肋与桥面整体承受活载。

1.2 起吊构件作业。起吊前要复核构件的尺寸，并将构件进行编号，构件接头位置要保证准确，构件混凝土强度达到设计值的70%时才可以进行起吊作业。

①预制并叠放好的预制构件在起吊前应先用撬棍在进行多点的微撬动，为在起吊时用做辅助撬动应准备2、3根撬棍。②构件两端上、下缘吊环分别用两台汽车吊拴住，下缘吊环用倒链拴住，配合撬棍的轻撬动，同时缓慢提升构件，构件一端撬起的高度应控制在2cm之内，在起吊过程中边垫边撬，当上缘4点发生移动时，再逐步深入20mm的短钢筋，当上部与底部完全分开之后，就可以一点一点的提升预制构件，回放下部倒链，慢慢的让构件立起，最终使它保持一种垂直的状态，倒链最后取下到此构件翻身便完成了。

1.3 运输构件。①当构件实现了翻身，而且已经起吊了一定的高度时，将拖车开进去，为了不让构件两端碰到车厢，我们可以采取一些办法，比如在构件两端吊环处放枕木，放构件时动作要轻，然后用倒链把构件捆绑牢固，不要在运输中出现倾倒的情况。②在吊装前，首先要保持预制场到桥位便道的通畅，在运输中要配备专业人员，以确保构件运输的安全。③其它构件起吊、装车、运输都是有一定的顺序的，过程中注意保证构件不被损坏、保障其安全性。

1.4 安装构件。在预制构件时，不得违背相关的设计说明，按照相关的规范进行安装，如果有临时支架要安装，首先要准备齐全所有的所需设备。

1.4.1 搭拆临时支架。本桥采取有支架施工，在吊装前必须进行搭设临时支架和安装操作脚手架的施工。

①搭设支架。应在构件的吊环处设支架，临时支撑构件的自重和分段接头可以保证方便施工，安装操作人员的脚手架同时考虑。②支架拆除。拆除时应均匀、对称进行，落架待接头混凝土达到设计强度的70%后可松动楔木，随后可拆除支架。

1.4.2 安装构件。①拱腿的安装。拱腿起吊后，分别将两端支撑于支座和支架上，拱腿周围用硬木楔塞紧。拆除木楔后，待微弯板安装完毕灌注侧壁砂浆。②实腹段的安装。实腹段用两台吊车同时起吊，首先将支架与拱腿对接，然后再进行电焊钢板接头作业，形成裸肋。③裸肋部分横系梁的安装。裸肋安装好后进行拱腿与实腹段横系梁的安装，拱片内预埋的槽钢与横系梁预埋的槽钢通过角钢焊接相连。在焊好后接头混凝土应立模浇筑，比构件高一级的混凝土标号。④斜撑的安装。必须在斜撑底做水泥砂浆，起吊斜撑后，分别支承于支架和斜撑支座上，可以当支裸肋安装完成后再搭设支架。⑤弦杆的安装。当弦杆起吊之后在弦杆支座和大节点上分别做好支撑工作，使弦杆与斜撑、实腹段的接头位置都符合相关的设计要求。⑥安装弦杆部分的横系梁。弦杆部分的横系梁在弦杆安装完毕后进行安装。

1.5 构件拼接接头施工。在构件安装的相应环节要及时处理好构件的接头。采用干接头、湿接头及环氧水泥砂浆工艺，可较大调节接头误差范围，并使接头拼接难度减小，从而取得优良的效果。

1.5.1 干接头的施工程序。施工时为保证安装能快速成拱，采用钢板焊接处理实腹段与拱腿、弦杆与拱腿接头以及裸肋与横系梁接头，也就是所称的干接头。如下的施工程序：①对块件进行定位测量。②对接头钢板进行检验。③焊接钢板接头采用跳焊法，分段、对称交错焊接。④环氧水泥砂浆抹缝。在接头焊好后，干接缝中为了防止水气浸入，钢板锈蚀的现象发生，应用环氧水泥砂浆进行接头钢板周围的抹缝。⑤对接缝的养生。待接缝砂浆稍干后洒少量的水，对接缝的周围用黑色塑料薄膜包裹紧，定期洒水确保强度的形成。

1.5.2 湿接头施工程序。采用现浇混凝土湿接头进行弦杆与斜撑接头、弦杆与实腹段接头的处理，接头误差范围这样可以得到较大的调节，并能将拼装难度减少。

1.6 桥面系施工 ①严格按路面施工规范进行桥面的浇筑。②现浇混凝土防撞栏。防撞栏钢筋的焊接在桥面混凝土强度达到70%的设计强度时进行，然后立模浇筑混凝土。③伸缩缝的处理。在桥面浇筑时应留出伸缩缝的安装宽度，固定焊接伸缩缝，要想浇筑混凝土，首先要做好高程检测工作。

2 结语

通过以上的论述可以看出钢筋混凝土刚架拱桥具有很多优点，但施工时要制定质量、工期保证措施以及相应的安全生产措施，严格按施工技术进行施工，并在今后的施工中不断地完善和发展其施工技术。

参考文献：

[1]范立础主编，徐光辉主审.桥梁工程：人民交通出版社；2000年1月.

[2]李梁峰，方家强.最新钢筋混凝土刚架拱桥设计及施工《2009

刚架拱桥篇4

关 键 词：拱桥病害；拱桥加固

中图分类号：K928 文献标识码： A

1 引 言

2 拱桥中存在的病害

拱桥按材料分类大致有：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥及刚架拱桥。不同材料的拱桥产生的病害并不相同，我们就不同的拱桥病害加以综述：

2.1 圬工拱桥的常见病害

圬工拱桥由于自身材料多为砌石，红砂石抗抗拉能力级差，材料本身也存在风化现象，使得石料风化是圬工拱桥的常见病害。特别是在圬工拱桥拱脚处，会地基产生较大的水平推力，一旦桥台或墩台发生位移，拱轴线发生变化，势必会在拱顶底面产生较大的水平拉力，导致拱顶下部开裂，严重整座拱桥都会坍塌，这就是圬工拱桥由于桥台变位导致的结构开裂与破坏。

2.2 钢筋混凝土桁架拱桥的常见病害

钢筋混凝土桁架拱桥因为其自重轻，对地基承载能力要求较低，构件小可预制装配施工使其成为一种上世纪非常受设计师欢迎的一种拱桥，但是上世纪设计规范不完善，结构不合理。施工过程中模版安装不到位，近年来不断加重的交通荷载使得很多在役钢筋混凝土桁架拱桥出现了病害，其常见的病害有拱顶因为超载受到过大的正弯矩而被拉裂。拱脚也因承受荷载过大而受到负弯矩，加之沿拱轴传递到拱脚的压力，超过了混凝土极限抗压承载能力，混凝土被压裂。

2.3 钢管混凝土拱桥的常见病害

钢管混凝土拱桥主要是利用高强混凝土很好的抗压性与钢管的套箍作用，使得混凝土三向受压，依靠钢管与混凝土之间的摩擦力使钢管混凝土结构具有更高的强度和变形能力。但是实际情况并不如同理论设想的那样。在施工上，我们很难让管内混凝土密实，即使振捣充分或是使用自密实混凝土，拱肋局部多多少少存在的空洞，因为我们无法避免混凝土的收缩徐变作用。混凝土无法与钢管形成套箍作用，极大的减少了钢管混凝土拱桥的承载能力。

2.4 刚架拱桥的常见病害

刚架拱桥是我国上世纪70年展起来的一种拱桥，刚架拱桥拥有自重轻，施工方便，在一定范围的跨径上具有其他桥型无可比拟的经济性。整座桥构件少，桥整体性好，刚度大，造型美观等优点。结构内部虽为多次超静定结构，但结构外部可简化为二铰拱，无铰拱或拱与其他结构组合的支承形式。刚架拱桥兼备了刚架和拱式结构的受力特点。

刚架拱桥优点很多，但是并不是没有缺点。刚架拱桥的主节点和次节点是病害的多发处。主节点和次节点开裂是刚架拱桥的常见病害，裂缝方向随着裂缝位置向节点靠近，由竖向逐渐变为斜向。

3 拱桥的加固方法综述

拱式结构是以压弯构件作为承重的结构，主拱圈的截面的应力公式是：

式中：――主拱圈截面应力；

――主拱圈截面轴向力；

――主拱圈截面面积；

――主拱圈截面弯矩；

――主拱圈截面抗弯几何弹性模量。

要减小或增加只能改变等式右边的、、、这四个参数，由此引出了拱桥“百家争鸣”的加固方法。

3.1 增大主拱圈截面加固方法

增大主拱圈截面的方法是通过增大来减少主拱圈所承受的应力。增大主拱圈截面法又分为主拱圈下缘增大截面加固法与主拱圈上缘增大截面加固法。

3.1.1 主拱圈下缘增大截面加固法

加固的具体过程是在主拱圈按一定间距钻孔设置锚杆，再在锚杆上焊接或绑扎钢筋网，然后喷射混凝土加固。其采用的锚杆最好为高强膨胀锚栓。但是我认为对主拱圈钻孔肯定会对主拱圈造成二次破坏，甚至在钻孔时主拱圈出现更多裂缝。采用喷射混凝土虽然混凝土中加入了速凝剂，但就如同仰焊一样，在施工质量上会大打折扣。

我国绝大多数拱桥都是以拱脚为控制截面，采用等截面形式。因此在一般情况下，荷载作用下除拱脚外，其他截面设计都有富裕，病害也多发生在拱脚截面附近。基于上述原因，对于绝大多数大、中跨径空腹式拱桥，为了方便施工，通常采用在主拱圈上缘局部增大主拱圈截面的加固方法。与下缘增大截面加固法一样采用三钢混凝土加固。

3.2 局部粘贴加固法

在上部荷载作用下拱顶下截面出将产生拉应力，如果超过其承受限度时，将导致主拱圈开裂、破损、严重时丧失承载能力。对整座拱桥采用增大主拱圈截面加固方法显得不经济，这是可采用环氧砂浆在主拱圈的受拉区段粘贴钢板钢筋，或用环氧胶浆粘贴玻璃纤维布，碳纤维布等高强材料，增加主拱圈局部强度，提高桥梁的承载能力。如广西宜山龙口桥采用环氧树脂加固。

3.3 调整主拱圈内力加固方法 调整主拱圈内力加固方法其实是改变的大小来达到改变主拱圈应力状态的目的。通常情况下，主拱圈上部的压力线与拱轴线不重合，总会有一定的偏差，压力线与拱轴线的偏离会在拱内产生的附加内力，附加内力会对拱顶和拱脚产生弯矩。利用其赘余力在拱底产生负弯矩，或在拱顶产生正弯矩，与拱底、拱顶的控制弯矩相反，改善主拱的受力情况。

3.3.1 假载法改变压力线加固方法

在实际情况中当遇到拱脚、拱顶两控制截面有一个弯矩很大，另一个控制截面弯矩较小时可采用通过调整拱轴线与压力线的位置改善主拱圈的受力情况。具体做法是：当拱脚负弯矩较大，拱脚上缘开裂，产生裂缝，而拱顶截面尚有一定富裕时，可采取减薄拱上填料或桥面厚度的办法，亦可采用轻质填料使恒载压力线上升，在全拱圈范围内产生一定的正弯矩，使拱脚负弯矩减少，达到加固的目的。当发生与之相反的情况拱顶正弯矩过大时，可适当增加拱上建筑的填料，使拱顶正弯矩减少。如重庆市江津游渡河大桥就是采用减少拱上建筑的重量达到减少拱脚弯矩的目的。

3.3.2 顶推加固法

建立在软土地基上的拱桥，往往由于地基的松软或多或少的产生水平位移和沉降，使拱轴线下沉，拱肋开裂，从而影响桥的正常使用。为消除拱桥产生水平位移而引起的损坏，可采用顶推工艺使拱轴线复位，调整主拱圈内力，达到加固的目的。运用顶推工艺可在恢复断面整体性完好的前提下，恢复原桥的承载能力。

3.4 体外预应力加固法

这种加固方法就是在顺桥方向设设置钢筋混凝土拉杆或预应力钢索进行加固，如济宁市南环线京杭运河大桥就是刚架拱桥，为加强其整体性，在拱两侧布设体外预应力钢绞线加固。这种加固思想最早可追溯到隋代的赵州桥，采用双银锭腰铁嵌入，锁牢相邻拱石的方法。

3.5 截面转换加固法

刚架拱桥篇5

摘要:

为对钢管混凝土哑铃形截面拱桥的工程应用与研究提供参考，文中根据收集到的大量已建钢管混凝土哑铃形截面拱桥基础资料，介绍了哑铃形截面拱桥的发展概况、桥跨结构类型、拱肋截面受力特点和各类哑铃形拱桥常用施工方法，并对其结构与构造的主要参数，如拱轴线形、矢跨比、宽跨比、拱肋跨高比、拱肋截面高宽比、拱肋材料特性、横撑和吊杆布置等进行统计分析，提出了钢管混凝土哑铃形截面拱桥主要设计参数的取值范围。分析表明:大多数哑铃形拱桥的矢跨比f/L在0.2～0.25范围;矢跨比为0.2的桥梁最多，约占桥例总数50%;拱肋跨高比L/h主要分布在30～50范围，跨高比一般随跨径增大而增大;拱肋截面高宽比h/d与跨径关系很小，不同跨径区间哑铃形拱桥的高宽比都集中2.5左右，其中高宽比在2～3范围的桥梁占总数90%以上。

关键词:

钢管混凝土;哑铃形截面;拱桥;参数分析;工程应用

钢管混凝土拱桥的拱肋截面形式主要有单圆管、哑铃形和桁式等［1］。单圆管拱肋主要应用于跨径不超过80m的钢管混凝土拱桥［2］;桁式拱肋是大跨钢管混凝土拱桥主要采用的拱肋结构形式［3］;总体而言，多数哑铃形拱桥的跨径介于单圆管拱和桁式拱之间。根据现有统计资料，哑铃形拱桥约占各类钢管混凝土拱桥总数的42%，所占比例最大。钢管混凝土哑铃形截面构造特殊，受力性能复杂，目前针对哑铃形截面拱桥的试验研究和理论研究较少。鉴于目前钢管混凝土哑铃形截面拱的广泛应用程度及理论研究相对滞后的现状，为了更好地指导设计和施工，本研究在收集钢管混凝土哑铃形拱桥相关资料的基础上，对该类拱桥的主要结构与构造参数进行统计分析，提出了相关参数的合理取值范围。

1发展概况

截止2014年12月，本文共收集到168座钢管混凝土哑铃形截面拱桥资料，在具体参数分析时，以已知结构参数的桥梁为分析对象。表1列出了我国10座跨径大于150m的钢管混凝土哑铃形拱桥的简要情况。图1示出了钢管混凝土哑铃形桥在我国建设发展简况。从图1中可以看出，1990年以来，哑铃形拱桥建设数量不断增加，尤其近5年增速进一步加快，期间新建的哑铃形拱桥约占总数的30%。哑铃形拱的常用跨径范围为60～140m。这主要是因为，与相同跨径的预应力混凝土梁桥相比，钢管混凝土哑铃形拱桥不仅跨越能力强、结构类型众多、造型美观，而且其上下部结构施工方便、造价适中，在不同桥址区多样复杂的地形、地质、景观要求等条件下均可选用适当的结构类型建桥。从行业范围看，哑铃形拱桥主要应用于公路和市政道路，两者所占比例接近，合计超过80%，铁路桥应用相对较少。在已知参数的27座铁路哑铃形拱桥中，有25座建造于2005年之后。这主要得益于近10年来我国高速铁路建设的飞速发展。

2桥跨结构

2.1结构类型参照文献［4］的分类方法，根据行车道位置不同和拱脚有无推力，对钢管混凝土哑铃形拱桥进行区分，分为上承式、中承式、下承式拱梁组合、下承式刚架系杆、飞鸟式以及其他等结构类型。各类型拱桥所占比例如图2所示。下承式拱梁组合桥所占比例最大，占总数的41.9%;其次为中承式，占总数23.1%，下承式刚架系杆拱占21.9%，上承式和飞鸟式均不超过10%，而包括斜靠式拱［5］、上下复合式拱［6］等其他结构形式所占比例均很小。哑铃形拱桥的结构类型与桥址区的地形、地质、景观要求等因素关系密切。上承式拱桥主要在地质条件较好的山区跨越沟谷时应用;下承式拱梁组合桥、系杆拱桥等无推力拱桥主要建造在地质条件一般的平原区;飞鸟式拱则更多是用于景观要求较高的桥梁上。哑铃形拱桥的结构类型与所应用的行业也有一定关系。多数飞鸟式和中承式哑铃形拱桥应用于市政桥，而公路哑铃形拱桥的结构类型分布与各行业哑铃形拱桥整体分布规律较接近。在铁路桥中，超过60%的哑铃形拱桥采用拱梁组合体系。这主要因为拱梁组合桥的上部结构整体刚度大，适用于需承受更大荷载的铁路桥。

2.2桥跨结构的主要参数绝大多数哑铃形拱桥的拱轴线型为二次抛物线和悬链线，其中以二次抛物线最多，占已建桥梁总数58.4%，拱轴线形为悬链线的占总数37.6%。从图3可看出，拱轴线形与跨径有一定相关性，二次抛物线主要用于跨径小于120m的哑铃形拱桥，悬链线在各个跨径的应用较平均。拱轴线型与结构类型也有一定关联。以拱梁组合桥为例，在收集的67座哑铃形拱梁组合桥中，超过75%的拱轴线型采用二次抛物线。这主要由于拱梁组合桥具有较大刚度的系梁，桥面上荷载通过系梁均匀地分布到各吊杆再传递到拱肋，拱肋轴线设计为二次抛物线，使拱的受力状态达到最佳［7］。矢跨比是拱结构的重要参数，会直接影响拱结构内力状态。矢跨比大小跟结构类型、横撑布置及景观要求等因素相关。大多数哑铃形拱桥的矢跨比f/L在0.2～0.25范围，以0.2最多，占样本总数的49.0%。根据收集到的桥例资料，哑铃形拱桥的宽跨比覆盖范围较广，在1/18.2～1/1.5，其中，宽跨比在1/9～1/3范围的哑铃形拱桥占75.5%，而宽跨比与跨径几乎不相关。表2为钢管混凝土哑铃形拱桥的桥跨结构主要参数统计分析结果。哑铃形拱桥的桥梁跨径与桥梁结构类型有一定关系，占总数近90%的中下承式哑铃形拱桥的平均跨径都在100m左右，应用较少的飞鸟式和上承式拱桥的平均跨径稍大，尤其是上承式哑铃形拱桥的平均跨径达到121.1m。

3拱肋构造

3.1拱肋截面受力特点哑铃形截面由上、下两根填充混凝土的圆钢管及中部腹腔组成，形似运动器械中的“哑铃”。在上、下钢管与腹腔的组合作用下，哑铃形截面抗压性能好，面内抗弯刚度大，同时，拱肋截面占桥面空间小，故其在桥梁建设中应用较多。然而，由于其特殊的截面构造，哑铃形截面的面内与面外抗弯刚度相差悬殊，面外抗弯刚度远小于面内抗弯刚度，应用于大跨拱桥时易发生面外失稳，故在跨径超过150m的特大桥中应用较少。当然，影响拱桥面外稳定的因素，除了拱肋截面特性外，还有桥跨结构、横撑布置以及吊杆非保向力效应［8-10］等。

3.2拱肋截面的主要构造参数根据收集到的资料，钢管混凝土哑铃形拱桥拱肋截面高度h的取值范围为1.2～4m，其中截面高为2～3m的占72.2%;拱肋钢管直径d(截面宽度)的取值范围为0.45～1.5m，其中管径为0.8～1.2m的占81.7%;拱肋截面高宽比h/d在1.6～3.5范围。图5为拱肋截面高宽比与跨径关系图。可以看出，哑铃形拱桥的拱肋截面高宽比h/d与跨径关系很小，各跨径桥梁的拱肋截面高宽比主要集中在2.5左右，其中h/d在2～3的桥梁占总数90%以上。从图6可看出，拱肋跨高比L/h主要分布在30～50范围。跨高比与跨径存在一定相关性。总体而言，跨高比L/h随跨径的增大而增大。进行哑铃形截面拱桥设计时，通过拱肋截面的跨高比和高宽比可确定拱肋的截面形状。拱肋截面主要参数统计见表3。根据收集的资料，哑铃形拱桥的拱肋钢材主要采用Q345和16Mnq钢材，其中采用Q345钢材的占总数66%以上;拱肋填充混凝土以C50和C40混凝土为主，两者合计约占总数的85%。拱肋截面含钢率ρ高低直接影响钢管混凝土截面套箍效应。根据统计资料，哑铃型拱桥的截面含钢率主要集中在4%～10%，以5%～7%最多;而截面含钢率与跨径几乎不相关。

4横撑形式

与其他各类拱桥一样，合理布置拱肋间的横撑是保证哑铃形截面拱横向稳定最可行的方法之一［11］。根据收集到的资料，哑铃形拱桥横撑主要形式有全桥一字式横撑、一字式横撑与K式横撑组合、全桥K式横撑、K式横撑与X式横撑组合等等，哑铃形拱桥的横撑形式分布见图7。由图7可看出，全桥一字式、一字式与K式组合横撑的应用率较高，分别占统计样本数的31.7%和25.7%。

5吊杆的布置

拱桥吊杆的布置形式一般有竖直吊杆、斜吊杆、网状吊杆等3种形式。由于构造和施工均比较复杂，斜吊杆、网状吊杆在我国很少应用。钢管混凝土哑铃形拱桥的吊杆一般竖直布置。吊杆布置间距与哑铃形拱桥类型和跨径相关性很小。根据收集到已知吊杆间距的100座哑铃形拱桥，哑铃形拱桥跨径L与吊杆间距b的比值L/b在9～30，超过56%的哑铃形拱桥的L/b在15～20，L/b的平均值为18.0。

6施工特点

根据结构类型和现场施工条件不同，钢管混凝土哑铃形拱桥上部结构的施工方法主要有支架施工、缆索吊装、转体施工和整体架设等。本文按桥梁结构类型，介绍各类常见哑铃形拱桥的施工方法。上承式钢管混凝土哑铃形拱桥根据岸坡的地形和地质条件不同，拱肋架设方法主要有缆索吊装法、转体施工法和支架施工。在已知的8座桥例中，4座采用缆索吊装施工拱肋，2座采用平面转体法，2座采用支架施工。下承式钢管混凝土哑铃形刚架系杆拱桥的拱肋架设方法主要有缆索吊装法、支架施工。在已知的19座桥例中，9座采用缆索吊装施工拱肋，7座采用支架施工。与上承式和下承式哑铃形拱桥类似，中承式钢管混凝土哑铃形截面拱桥的拱肋施工方法也以缆索吊装施工为主。根据收集的资料，超过2/3的中承式哑铃形拱桥采用缆索吊装法施工。钢管混凝土哑铃形拱梁组合桥的上部结构施工方法主要有“先梁后拱”、“先拱后梁”和整体架设等。对于采用预应力混凝土系梁的拱梁组合桥，“先梁后拱”主要在跨径不是很大时应用;跨径较大的桥梁，更多地采用“先拱后梁”的施工方法［5］。应用于铁路上的拱梁组合桥通常不设预应力系梁，其上部结构由预应力连续箱梁和钢管混凝土拱组合而成。以成渝客运专线沱江特大桥为例，其施工方案是先挂篮悬灌施工连续箱梁，箱梁合拢后在梁上拼装钢管拱，后采用吊车将拱肋逐段吊装到支架上进行焊接拼装。钢管混凝土飞鸟式哑铃形拱桥的主拱拱肋为钢管混凝土，通常采用缆索吊装或转体施工方法施工，而边拱一般为钢筋混凝土结构，且为主拱的平衡重，通常采用有支架(一般为少支架)现浇方法施工［12］。

7结语

哑铃形截面拱桥在钢管混凝土拱桥中所占比例最大，其结构类型众多，跨越能力较大。在60～140m的跨径范围内，无论从结构或是景观上都是极具竞争力的一种桥型。本文在搜集桥例资料的基础上，对这类桥型的发展概况、施工方法和结构与构造等方面进行了分析，提出了钢管混凝土哑铃形截面拱桥主要设计参数的取值范围，皆在为其今后的应用与发展提供参考。

参考文献:

［1］陈宝春.钢管混凝土拱桥［M］．2版.北京:人民交通出版社，2007．

［2］叶智威.钢管混凝土单圆管标准拱桥面外稳定性研究［D］．福州:福州大学，2012．

［3］宋福春，陈宝春.钢管混凝土标准桁肋拱面外弹性稳定分析［J］．工程力学，2012，29(9):125-132．

［4］陈宝春，刘福忠，韦建刚.327座钢管混凝土拱桥的统计分析［J］．中外公路，2011，31(3):96-103．

［5］刘昌永.斜靠式钢管混凝土拱桥静力性能分析［D］．哈尔滨:哈尔滨工业大学，2007．

［6］李大超，莫宁，张伟峰，等.大跨度钢管混凝土拱桥结构稳定性有限元分析［J］．广西大学学报(自然科学版)，2009，34(1):252-255．

刚架拱桥篇6

1桥梁加固的主要技术

1.1加强薄弱构件。对病害严重的构件，采取以新材料（钢材、砼、各种纤维等）增大截面或粘贴附加材料；施加外部预应力；对裂缝采取化学灌浆封闭等进行加固。

1.2增加辅助构件。当原有构件承载力不足或遭破损时，可在原有结构上增加新的受力构件或替换原构件，如增设纵梁、横梁或拱肋等。

1.3改变结构体系。主要是利用梁的连续作用或梁板组合作用及拱梁组合作用改变结构的受力体系，增加超静定次数，改善结构的受力状况，以提高桥梁承受活载的能力。

1.4减轻恒载。减轻原桥上部构造的恒载，可以改善原桥的受力状况，提高承受活载的能力。特别是在桥梁基础承载力受到限制，不能满足加固上部构造和提高活载所增加承载力要求时，以减轻桥梁恒载的办法来提高承受活载的能力是一种经济有效的措施。

1.5加固墩、台及基础。当桥梁的缺陷和病害是因墩、台或基础问题引起时，就应该采用各种措施，阻止墩、台及基础的位移或变形，改善受力状况，提高承载力。

1.6加大截面加固。用于增加结构的稳定性、刚度、提高轴压比等，如钢架拱的构件、高层建筑物的柱等。

1.7预应力加固。提高结构的承载力和抗裂性，如体外预应力对简支或连续梁加固，对桥墩帽梁的加固，也有以对称撑杆形式对柱进行加固。

1.8外包钢加固及粘钢加固。外包钢加固主要指干式外包钢型钢，单独承载，按钢结构计算。粘钢加固是当前最常用的结构加固方法，以高抗拉抗剪强度的环氧类树脂为粘结胶，保证所粘贴的钢板或型钢参与结构共同受力，提高结构的抗弯抗剪能力，有适当措施时还可以提高结构的刚度。

2桥梁加固维修技术案例

下面以国道205线梅州境内锭子大桥加固维修施工方案为实例，总结此类问题的几点经验。

2.1桥梁概况及裂缝情况简介

锭子大桥全长108.25m，上部结构为3×30m钢筋混凝土刚架拱，桥面全宽18.7m（净-9m主车道+2×0.2m分隔带+2×3m非机动车道+2×1.5m人行道+2×0.15m栏杆），该桥原设计荷载为汽-20，挂-100。上部构造由6个钢筋混凝土拱片组成，拱片采用现浇法施工，由横系梁将6个拱肋组成整体。桥面系为预制的腋肋板上现浇桥面铺装层，在拱片外侧为预制的悬臂板。下部结构两个桥墩采用钢筋混凝土人工挖孔桩，桩基直径1.4m，采用高桩承台。两个桥台采用重力式桥台，未发现墩台沉降和变位问题。

2.2桥梁主要病害

①桥面出现多处纵横向裂缝，特别是沿桩号前进方向由于重车较多，导致裂缝更多，有的肋腋板在运营过程中已经损坏后更换。

②车辆行驶过桥时振动较大，尤其是各跨跨中振动较为明显。

③广州侧桥台上部沿下游方向有局部开裂现象。

④各跨主拱腿拱脚上缘出现多处横向裂缝。

2.3病害原因分析

①桥梁本身结构缺陷和承载力不足。刚架拱桥是一种集零散为整的结构，结构尺寸偏小和配筋不足，整体性能差和刚度较低是主要原因。

②重载车辆的过度行驶加速了结构的破坏。以上两点是本桥出现严重病害的最主要原因。

2.4加固维修方案本桥主要采用加强主拱腿及上部构造的整体性，提高桥梁强度和刚度，用环氧结构胶封闭桥梁裂缝，修补桥梁缺陷等办法进行加固。具体加固措施有以下几点。

①在主拱腿拱脚2.5m范围内上缘顶面新增钢筋混凝土现浇板，将矩形截面改造为T型截面，改善拱腿受力和加强6片拱腿横向连接。

②更换桥面，增强桥面的整体性。由于肋腋板整体性差，与拱片不能形成组合截面，降低了刚架拱桥的强度和刚度。本桥拆除全部桥面铺装及肋腋板，重新现浇钢筋混凝土桥面板，并采取有效措施，使新老混凝土结合牢固，增强刚架拱桥的整体性，提高桥梁的刚度和承载能力。

③用环氧结构胶封闭桥梁裂缝。

④修复加固桥台及桥梁中的混凝土缺陷、钢筋锈蚀等病害。

⑤更换全桥伸缩缝，增设变形缝（缩缝）。

⑥完善泄水系统。

⑦为保证行车安全、桥面上、下游设置钢筋混凝土护栏。

2.5加固维修施工方法

2.5.1主拱的加固。从主拱脚起向拱顶方向2.5m范围内均进行加固，变矩形截面为T型截面，以提高主拱的承载能力，增大其刚度和整体性，为了增强新老混凝土的连接，除采用钻孔锚筋，凿毛老混凝土，涂刷掺有丙苯乳液的水泥浆等措施外，新浇混凝土还采用微膨胀混凝土，尽量减少新老浇混凝土的收缩差，使新老浇混凝土连成整体。混凝土的灌注应从拱脚到拱顶方向对称进行，逐孔施工。为了节省支架，浇筑混凝土的支架支承在主拱脚上。为了减轻模板的自重，施工模板及支架一律采用木质结构。

2.5.2桥面板的施工。现浇桥面板应以对称均衡为原则进行，为了延长桥梁的使用寿命，桥面板不设纵缝。拱顶部分的施工支架均以实腹段为支撑，模板支撑在实腹段上，其余部分的施工支架均以弦杆为支撑。

2.5.3新老混凝土结合面的施工

①用硬毛刷或钢刷清洗老混凝土的表面，将混凝土表面的泥土、粉尘、油污及碎渣清洗干净。

②用小铁锤将混凝土表面凿毛，凿成间距3cm、深5mm的密布小坑。

③用清水冲洗，用钢刷刷洗小坑，将混凝碎渣全部清除干净。

④在老混凝土表面上涂刷一层水泥浆，其厚度为1~2mm。为了增强新老混凝土的粘结力，在配制水泥净浆时，要求加入浆液体积10%的丙苯乳液。

⑤在涂刷的水泥浆液尚未凝固时，立即浇注微膨胀混凝土，要求振捣密实，各部尺寸满足设计要求。

2.5.4混凝土缺陷及钢筋锈蚀的处理。对有缺陷的混凝土（如蜂窝、麻面、空洞、表面风化、剥落等），必须人工敲打、凿毛、用钢刷来回刷擦，清除不稳定的混凝土部分。为使混凝土表面洁净，必须用水清洗。对锈蚀钢筋，应先凿除周围损坏的混凝土，露出的钢筋，用细钢刷将锈蚀部分清除干净，再外涂阻锈剂，然后再根据情况用高标号混凝土或水泥砂浆填补。为增强新老混凝土的连接，在浇注混凝土之前，应在原混凝土表面刷上一层水泥净浆，以利新老混凝土结合牢固。

刚架拱桥篇7

关键词：公路桥梁; 发展

Abstract: at present our country road Bridges development of large amount of attention, universal big, medium-sized Bridges, mainly is the concrete structure, the second is great (river), across the gulf of large Bridges. As materials, machinery, equipment and so on the development of the industry, which long-span cable-stayed bridge and suspension bridge built more security, at the same time, the progress of science and technology but also promote the development of the cause of the bridge, make our Bridges, on different career fly.

Keywords: highway bridge; development

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

一、板式桥

板式桥是公路桥梁常用桥型，构造简单、受力明确。按结构型式分为钢筋混凝土和预应力混凝土结构。按截面分为实心板和空心板。也可分为预制和现浇。现浇板适应弯、坡、斜桥，实心板适应跨径

二、梁式桥[1]

梁式桥的跨径大小是技术水平的重要指标, 跨越能力在 20m ~ 300m。梁式桥形式有:按结构体系分为: 悬臂梁、简支梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。按截面型式分为: 箱型梁、T 型梁、衍架梁等。

(一) 简支T型梁桥T型梁桥在我国的公路发展中作用重大，跨径从16m 到 50m不等，目前T 形梁很少使用钢筋混凝土结构，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T 形梁，它有节省材料、结构简单、受力明确、架设安装方便等优点，最大跨径为50m。T 形梁桥发展趋势：采用高强、低松弛钢绞线群锚，工型梁，混凝土等级C40～C60，现浇梁端横梁湿接头和桥面, 在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束, 形成 “准连续”。

(二) 连续箱梁桥箱形截面使用范围较广，尤其是应用在变宽度桥、弯斜桥。箱梁截面类型分为单箱单室、单箱双室或多室。箱梁桥分为变高度和等高度两种。预应力混凝土连续箱梁桥桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强, 外形美观、便于养护。连续箱梁桥施工一般常用方法：立支架就地现浇、预制拼装、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。采用体外预应力钢束减轻箱梁自重。预应力混凝土连续箱梁桥发展趋势为: 减轻结构自重, 采用高强度等级混凝土 C40～C60。葡萄牙已建成跨径 250m 的连续箱梁桥。在我国, 跨径 100m 以上公路桥梁多采用预应力混凝土连续刚构桥。

(三) 连续刚构桥连续刚构桥一般采用变截面箱梁。80 年中期，我国公路系统开始设计、建造连续刚构桥。连续刚构可以多跨相连, 也可以将边跨松开, 采用支座, 形成刚构―连续梁体系。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。桥墩较矮时, 这种桥型受到限制。我国公路上几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，广东洛溪大桥, 主孔 180m，湖北黄石长江大桥, 主孔 3×245m，广东虎门大桥副航道桥, 主孔 270m，连续刚构跨径加大, 自重随着加大，恒载比例已高达 90%以上，应考虑选择斜拉桥或别的桥型。

三、钢筋混凝土拱桥

拱桥也是大跨径桥梁形式之一，早期公路上拱桥数量最多。但由于大跨径石拱桥自重大、 石料加工费时费工，目前很少采用。大跨径拱桥多采用劲性骨架拱、钢筋混凝土箱拱和钢管混凝土拱。我国钢筋混凝土拱桥的跨径受施工方法的限制一直落后于国外发展。常见的拱桥施工方法[2]有：(1) 刚性或半刚性骨架法; (2) 预制块件悬臂安装; (3) 预制梁段缆索吊装; (4) 半拱转体法; (5) 主支架现浇。钢筋混凝土拱桥跨越能力比不上钢拱桥，但养护工作量小、抗风性能好、造价低，在施工时仍广泛应用。我国比较著名的钢筋混凝土拱桥, 如贵州省跨乌江的江界河桥,为下承式系杆拱桥, 拱桥跨径 330m, 桥面离谷底 263m; 刚建成的万县长江大桥, 劲性骨架箱拱, 跨径 420m, 居世界第一。

四、斜拉桥

我国大跨径混凝土斜拉桥的数量居世界第一。近几年开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥, 斜拉桥的主梁形式：混凝土有板式、边箱中板式、箱式，钢梁以正交异性极钢箱为主, 也有边箱中板式。塔有独塔、双塔和三塔式，塔型有倒Y 形、A 形、H 形、钻石形等。斜拉索以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。近年来，出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥，地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中, 可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件。斜拉桥的施工方法：主要采用悬臂浇筑和预制拼装；钢箱和混合梁斜拉桥的钢箱采用正交异性板, 工厂焊接成段, 现场吊装架设，一般说, 斜拉桥跨径 300～1000m。斜拉桥发展趋势[3]: 跨径会超过 1000m; 结构类型多样化、轻型化;加强斜拉索防腐保护的研究; 注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

五、悬索桥

悬索桥以索塔玄关固定于两岸的桥梁，形状接近抛物线，适用于大跨度及特大跨度的公路桥，是大跨径桥梁的主要形式之。建造时要考虑到地形、地质条件等因素。悬索桥分为柔性和刚性，柔性悬索桥主要用于临时使用，刚性悬索桥刚性较大，还可以采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等多种形式，构造复杂。悬索桥可以建造在较高的位置处，适用于有较深或较急的水流上建造，因此它适合有风和地震区处建造。世界上大跨度的桥几乎都是悬索桥，90 年代初，我国也开始建造大跨悬索桥，主要采用钢箱作为加劲梁，例如主跨为452m的广东汕头海湾大桥是我国第一座大跨度现代悬索桥，西陵长江大桥的主跨为900m，是国内进行自主设计建造的第一座全焊接钢箱加劲梁的悬索桥，江苏的江阴长江大桥主跨为1385m，列为世界第五的大跨径悬索桥。

结论：

我国材料、机械、设备工业相应发展, 保障了我国大跨径斜拉桥和悬索桥的修建，再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工,我国建桥水平现已跃身于世界先进行列。但由于我国地域辽阔, 经济发展水平分布不均, 公路桥梁发展还是以大、中桥,为主，采用预应力混凝土结构。在实施公路桥梁建设时要着重多样化、标准化，提高施工水平和质量，不断总结经验, 既体现公路人的建桥水平, 又要保证高标准、高质量建桥。

参考文献

[1] 苏昆. 梁式桥的发展趋势分析[J]. 中国集体经济(下半月), 2007, (04)

[2] 张志宏. 浅谈我国公路桥梁发展趋势[J]. 中国新技术新产品, 2008, (15) .

刚架拱桥篇8

关键词：连续刚构桥 预拱度运营过程下挠

中图分类号： U448.23文献标识码： A

随着我国交通事业的发展，越来越多的高墩大跨径桥梁不断涌现，连续刚构桥由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型得到了迅速的应用和发展。但是随着连续刚构桥跨径的增大，使用年限的增加和超载等原因，导致许多的连续刚构桥跨中出现了不同程度的下挠。只有在施工中设置合理的预拱度,才能使连续刚构桥上部结构在经历施工中反复发生向上或向下形式的挠度和结构运营一定时间后，达到设计所期望的标高线形。

本文利用空间大型有限元软件MIDAS/Civil对达陕高速王家坝大桥主桥施工阶段进行了分析,对其在施工阶段的预拱度设置进行了分析和研究, 并且对连续刚构桥设计、施工和监控提出相应的意见。

1工程背景

万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路D7合同段王家坝大桥主桥采用三向预应力混凝土连续箱梁刚构桥，左幅跨径组合为（60.42+110.71+60.37m）=231.5m，右幅跨径组合为（59.64+109.29+59.69m）=228.62m。主桥采用单薄壁空心墩，基础采用钻孔桩基础，如图1所示。主梁为单箱单室预应力混凝土直腹板箱形梁，主梁根部梁高6.5m，跨中部梁高2.8m，箱梁高度由距墩中心3.0m处按1.8次抛物线变化；箱梁顶板宽12.1m，底板宽6.5m，翼缘板悬臂长度2.8m，桥面横坡变化，由腹板高度调整；箱梁顶板厚度除0#块部分为0.5m外，其余梁段为0.28m；箱梁底板厚由距墩中心3.0m处到合龙段处按1.8次抛物线变化，由0.8m变化至0.3m；连续刚构单T箱梁采用挂篮悬臂对称浇筑，边跨现浇段采用导梁法一次浇筑完成，边、中跨合龙段采用吊架模板、劲性骨架、平衡重方法进行浇筑。主梁采用采用C55混凝土,桥墩采用C40混凝土。

图1王家坝大桥立面示意图（单位：m）

2连续刚构桥预拱度设置

根据连续刚构桥结构变形的性质和时间不同，预拱度又分为施工预拱度和成桥预拱度，施工预拱度的设置主要是为了消除施工过程中各种荷载对线形的影响。成桥预拱度的设置主要是为了消除后期运营过程中的收缩徐变、后期预应力的损失、活载变形等。预拱度的设置不仅与计算模式选取有关,还与施工阶段的一期恒载即梁自重和预加应力,施工临时荷载、基础沉降、湿度变化、施工误差等因素有关。

目前，对于需要设置预拱度的桥梁，其预拱度的设置方法通常是：以全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值为预拱度的最高值，设置在主梁跨中；其它各点预拱度以梁跨中点为最高值；梁的两端为0，按比例以直线或二次抛物线进行分配。这样设置往往只有少数的点在设置预拱度后与恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值相抵消，有时候甚至使桥梁线形不够平顺，不利于安全行车。可见，设置桥梁合理的预拱度值以及预拱度曲线对道路行车安全、舒适是十分重要的。

3施工阶段分析仿真模型

该桥运用大型有限元软件Midas/Civil进行仿真模拟时分析依据为:

(1)采用空间杆系结构模型,墩身和梁体均模拟为梁单元。按照设计图纸中桥梁结构分析,划分为155个节点, 132个单元,其中主梁为73个单元，如图2所示。

图2王家坝大桥Midas/Civil仿真模型

(2)因为主梁截面的偏心点选在中上部,而支座位于桥梁底部,因此需要在主梁的底部建立支座节点,并在支座节点上定义约束内容,并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行连接;对与边跨导梁浇筑施工段,在施工过程中,梁底部有支架的临时支撑作用,对支架采用只受压弹性连接模拟,支架底部采用固结。

(3)预应力荷载的对结构的作用按照等效荷载的方法,由程序自动生成;挂篮荷载根据施工单位提供的资料，挂蓝自重为45吨，前后支点间距为3.5米，前支点距梁端0.8米，其他荷载按照设计图纸进行等效简化使用;

(4)混凝土收缩徐变的影响与加载程序及龄期有关,按照规范定义的计算模式使用;将混凝土处理为同一弹性模量,每阶段中混凝土龄期相同;

(5)施工步骤分为:墩身施工、梁体节段施工、浇筑边跨现浇段、边跨合龙、中跨合龙、铺装二期恒载等阶段,其中梁体节段施工每个步骤分为:移动挂篮、浇筑梁体、张拉钢束。

4预拱度设置及分析

对于使用悬臂浇筑法施工的连续刚构桥为了使成桥后桥面标高与设计标高相接近，主梁线形满足设计和施工要求，对于静定悬臂施工的两端应保持平衡并预设上拱度，即采取预拱度这一有效措施，在本桥施工控制中，预拱度计算如下:

（1）

式中: 为施工预拱度值; 为由各梁段自重在i节段产生的挠度总和; 为由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总和; 为挂篮自重产生的挠度; 为混凝土收缩徐变在i节段引起的挠度; 为1/2静活载在i节段产生的挠度。

一般来讲，桥梁竣工时的梁段标高和设计标高之间是有一定差值的，而这个差值就是由于后期混凝土收缩徐变和预应力损失而设置的成桥预拱度。下面如图3所示说明节段立模标高、桥梁竣工时梁段标高和设计标高之间的关系。

图3设计标高、竣工标高及立模标高之间的关系示意图

由上图可以清晰看出，悬臂浇筑每一节段的立模标高和桥梁竣工时梁段标高之间的差值为施工预拱度加上各个悬臂浇筑节段的挂蓝变形值之和；而桥梁竣工时梁段标高和梁段设计标高之间的差值为成桥预拱度值。

成桥预拱度用表示，指成桥后，考虑收缩徐变、温度变化、预应力损失和汽车活载对挠度的影响。目前设置成桥预拱度的方法一般都是根据经验确定跨中最大预拱度后，按某种曲线向全跨分配，这里先介绍目前成桥预拱度设置的一般方法：经验曲线分配法和公式算法。

4．1经验曲线分配法

根据近几年的实践，跨中最大预拱度一般取L/2000- L/1000左右。根据有限元计算结果，弹性应变在中跨L/4处产生的变形约为跨中的1/ 2；因此，徐变变形亦应符合相类似的规律。而应用二次抛物线分配预拱度时，跨中与L/4处的预拱度比为3/ 4，与简支梁计算结果吻合较好，但偏离连续刚构桥理论计算值。所以按余弦曲线分配预拱度的方法更合理。其原因为：(1)余弦曲线在墩顶两曲线连接处切线斜率为零，满足平顺要求；(2)余弦曲线在L/4处预拱度为跨中预拱度1/2，与有限元计算吻合。

中跨成桥预拱度余弦曲线方程为：

（2）

上式中：为中跨跨径；为中跨跨中成桥预拱度。

边跨成桥预拱度的设置：理论计算结果表明，边跨最大挠度一般发生在3L/8处，大小约为中跨最大挠度的1/ 4。况且.，由于大跨径连续刚构桥边中跨比一般在0. 52- 0. 6左右，桥墩采用柔性墩，在后期运营过程中墩顶将向中跨发生一定的位移。刚构桥墩梁固结，由变形协调可知，转角位移使跨中下挠，边跨上挠。因止，边跨成桥预拱度一般设置较小。

但是，由于现阶段常采取中跨合龙前压重或顶推的方法，使墩顶在成桥时就有一定的向边跨的预偏量。因此，边跨可按理论计算的方法或按照经验设置，在大约边跨3L/8处设置大小为左右的预拱度，分配同样采用余弦曲线变化便可。

4．2公式计算法

（3）

上式中：为修正系数，按照目前相近跨径的桥梁的下挠实际情况确定此系数；为成桥5年后收缩徐变挠度计算值；为活载挠度计算值。

采用上式计算时，活载的计算可在收缩徐变阶段（成桥后5年）后加一个阶段，按规范相应的车道荷载计算，将计算结果单独分离出来后乘1/ 2的系数；直接采用1/ 2车道荷载加载的方式是不准确的，因为车道荷载与其产生的挠度不成比例。收缩徐变的计算是将收缩徐变阶段的计算值减去竣工时计算值。

王家坝主桥预拱度设置采用余弦曲线分配法。

5结论及建议

由以上模型分析可知, 悬臂浇筑每一节段的立模标高和桥梁竣工时梁段标高之间的差值为施工预拱度加上各个悬臂浇筑节段的挂蓝变形值之和；而桥梁竣工时梁段标高和梁段设计标高之间的差值为成桥预拱度值。影响施工预拱度的这些因素中，梁段自重、挂蓝自重、预应力会随着施工工序和时间对已浇筑梁段产生变形，这种影响贯穿于整个悬臂施工过程中。设置成桥预拱度的两种方法中跨中最大预拱度的大小都是以经验为基础，公式算法中的修正系数主要依据经验，曲线分配法中确立的经验范围L/2000- L/1000来确定。两者的成桥预拱度在梁段上的分配曲线是不同的。公式算法的分配曲线采用计算得到的曲线，经验曲线分配法采用新的余弦曲线分配。运用经验曲线分配进行成桥预拱度的设置使曲线外形更加美观，大桥更加平顺。温度变化、预应力损失和汽车活载对成桥预拱度的影响值是容易准确计算出来的，但是成桥预拱度中主要部分是后期混凝土徐变的影响。而混凝土的徐变对桥梁结构成桥后的影响程度还没有得到比较可靠的结论，再加上运营期间几何非线性与徐变挠度的耦合效应显著，所以，目前设置成桥预拱度的方法一般都是根据经验确定。

此外梁体在施工过程中受内外各种荷载的影响及自重荷载作用下,竖向下挠变形是相当大的;而预应力钢束作用下竖向上拱变形占了绝对的比重。所以在仿真模型分析过程中参数的确定需要相当慎重,不能忽视预应力等因素对梁体的影响,特别是运营阶段中后期收缩徐变对桥梁的线性尤为重要,对其设置适当的预拱度对桥梁的合理受力就显得必不可少。

参考文献

[1]JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2]JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[S].

[3]柳学发.大跨度连续刚构桥的应用和发展[J].铁道标准设计,1999(1).

[4]黄增彦,孙运西.预应力混凝土连续梁式桥养护技术[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[5]马保林.高墩大跨度连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社,2001.

刚架拱桥篇9

【关键词】钢管砼；拱桥；拱肋；施工控制

中图分类号：U448.22+1文献标识码： A 文章编号：

钢管砼结构就是将混凝土填充到钢管内而形成的一种组合结构，此结构兼有钢结构和砼结构的特点，有效的发挥砼和钢材的力学特性，并利用钢管的环箍作用，大大提高结构的抗压能力和抗变形能力。实验和理论分析证明，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管砼的基本性能和特点。但是由于其技术含量高、工艺严格、工序繁多、施工难度大，因此，对此类桥梁的施工和管理的总结对今后的桥梁设计、施工和管理有实际指导意义。

一、关于钢管砼结构介绍

钢管砼结构的特点在于抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上,结构截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积；钢管砼结构柱子截面减小，自重减小，有利于结构抗震，相当于设防烈度下降一级。同时，钢管砼结构自重减少，减轻了地基承受的荷载，相应降低了地基基础造价，钢管砼结构内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上。钢管砼结构具有的核心混凝土三向受压特性，利于刚刚问世的C60～80高强度混凝土安全可靠地推广应用。

由于上述各项优点，采用钢管砼结构时可节省大量的建筑材料，且素混凝土无须振捣，施工方便，工期短。根据计算，与钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土60~70%，同时降低造价。若与全钢结构的钢柱相比，则可节约钢材50%，其工程造价也可降低45%。

二、钢管砼系杆拱桥的主要施工方法

钢管砼系杆拱桥的施工是一个既复杂，技术含量又高的的过程。钢管砼系杆拱桥的施工方法主要有缆索吊装法，支架施工法，平转法，竖转法等。

支架施工法（如图a）

支架施工法即使指在支架上直接浇筑或者拼装钢管砼结构的方法。这种方法的优点在于：拱肋的分段长度不大，也不需要大型的吊装设备，拱轴线型也比较容易控制。缺点再与：利用支架施工法会导致拱肋的拼接接头较多，支架上的焊接工作量较大，施工工期较长，对拱桥下的地形，地基要求较高。

缆索吊装法（如图b）

缆索吊装法其实就是使用缆索吊机，将拱肋一段段吊起，并先后对接，而完成拱桥拱肋安装的方法。缆索吊装法一般适用于跨度比较大的峡谷或者河流的钢管砼系杆拱桥的施工，拱肋及其材料的运输较为方便，也不要太高的索塔塔基，同时也节约了施工费用。但 缆索吊装法的弊端在于，一段段的拱肋在空中对接难以控制其对接精度，拱轴线型控制也有一定难度。分段越多，施工工期也就越长。

平转施工法（如图c）

平转施工法就是将拱桥的拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形竖立简单支架，现浇筑或或预制拼装拱肋，安装拱肋横向联系，把扣索的一端锚固在拱肋的端部（靠拱顶附近），慢速将拱肋旋转180度或者小于180度合拢，最后在进行主拱圈和拱上建筑的施工。平转施工法主要适合于单跨拱桥，其优点在于平移施工法可以充分利用两岸的山体或者坡岸的地形条件，拱肋支架不高，吊装拱肋，拼接拱肋较为容易。其不足时对多跨拱桥不适用，这种方法对转盘的要求也很高。

竖转施工法（如图d）

竖转施工法是把拱圈从跨中分为两半,分别在两岸相应的拱台上垂直制作,然后分别向跨中旋转下降,使两半拱圈在跨中闭合。 竖转施工法的特点:在拱圈施工时,不需在河床满布支架;也不需大型的架设机械设备;拱肋只有一个焊接合拢接头，合拢较为容易，合拢精度较高，适应于快速施工;施工时结构体系变化较少,设计比较简明。其不足之处是：要求拱桥下面具有一定的拼装空地。

三、钢管砼系杆拱桥的施工要求

钢管砼系杆拱桥在施工过程前，应针对拱桥的钢管拱肋、系杆和吊杆等主要构件的制作、安装和部件的防腐和钢管拱肋的管内的混凝土灌注施工，制定详细的施工方案。拱桥的钢管拱肋的制作不仅要满足设计方案的需要，并且在施工的过程中还要明确的提出施工的技术路线、施工的技术要求，规范钢管拱肋的制作工艺、钢管拱肋的检验标准以及钢管拱肋的验收方法和施工安全。

钢管、钢管拱肋以及辅助构件制作中的焊接，应当满足钢结构焊接工艺技术的要求，并且制定钢管、钢管拱肋和辅助构件的焊接方法、制作技术要求、焊缝检验方法和检验手段。钢管拱肋的安装，应当严格遵照事先设计好的图纸进行安装，以确保拱桥拱肋安装的准确性和安全性。

大跨度的钢管砼系杆拱桥施工过程中，尤其是无支架缆索吊装合拢前后，施工人员应该先掌握建桥处的近期的天气预报资料和历史气象资料，从而避开突发的灾害性天气因素，并采取必要的预防措施来确保结钢管砼构的安全。 大跨径钢管砼系杆拱桥应在施工过程中进行规范，严格的施工监控。应控制实际施工过程中的结构几何尺寸、收缩徐变、吊、系杆拉力、管内混凝土应力，并通过对它们的分析评价和随时调整，使其严格控制在事先设计好的理想目标范围之内。

四、结论

钢管砼系杆拱桥是20世纪80年代出现的一种新的材料组合结构和施工手段，它有效地解决了拱桥施工中骨架和模板问题，降低了施工风险和施工费用，简化了混凝土拱桥的施工工艺，使施工和运营阶段体系的受力情况趋于一致，从而降低了拱桥的造价，而且大跨度钢钢管砼系杆拱桥与同等跨度的斜拉桥相比其刚度更大，更适合铁路。相信钢管砼系杆拱桥在混凝土拱桥的超大跨化、轻型化、安全化方面做出更大的贡献。

参考文献：

[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]陈宝春.钢管混凝土飞鸟式拱桥桥型分析[J].中外公路,2006(6):43-51.

[3]秦爱军.钢管砼拱桥拱管的制作与安装[M].武汉:湖北交通科技,2006(2):65-66.

[4]韩临海.钢管混凝土结构理论与实践[M].北京:科学出版社,2011.

刚架拱桥篇10

关键词：桥梁结构；景观美学；桥梁设计。

引言

“桥是跨越障碍的通道”。这是美国最权威的韦氏大词典对桥梁一词所下的最简短的定义。远古的人类为了狩猎、运输、迁移就需要修建原始的桥梁。今天，桥梁已和人类的生活密切相关。桥梁不仅是交通系统的重要组成部分，而且常常是一种标志性建筑物。人们希望在通过桥梁时发出一声赞叹，得到美的享受。作为一个桥梁工程师有责任在设计中重视桥梁的美学价值和景观功能，满足人们的观赏愿望。只有桥梁具有先天性的、景观美学的特色，才能雕琢出最美的精品，创作出富有个性的现代或传统的景观桥梁。在结构形式上，可分为梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等，下面对其概念和美学内涵分别做一详述。

1.拱桥的概念和美学内涵

拱桥在世界桥梁史上是应用最早、最广泛的一种桥梁体系，是一种推力结构。多采用圆曲线、抛物线、广义或狭义悬链线为拱肋的曲线造型。近年来拱桥的造型设计已突破过去传统的结构和模式，新的结构造型为优美的拱桥又增光添色，拓宽了应用前景。

拱形是天生美丽的，常被喻作天上的彩虹。但不论是圆曲线、抛物线、悬链线的拱，都有规则的曲率变化，因此拱桥是富有韵律的桥型。拱曲线是柔性的，桥面板是直线型的；但拱桥轴线在力的作用下产生的曲线，不似青丝万缕，拱轴线是柔中有刚、刚柔相济。连续多跨拱桥的动感变化，加之其强劲的力度感，优美的曲线造型，一直受到人们的关注和推崇。拱桥可分为：实腹拱、空腹拱、双曲拱、刚构拱、桁架拱、中承式拱和下承式拱。（其中实腹拱、空腹拱、双曲拱、刚构拱、桁架拱也可称为上承式拱桥）。

2斜拉桥概念和美学内涵

斜拉桥是由从主塔往两边伸出的斜索将主梁拉起。若多条斜索分散拉起，主梁就像支撑在多个弹性支承的连续梁一样工作，减小了主梁的跨度，梁高也可以大大降低，自重减轻，内力减小，从而增加桥梁跨越能力。

斜拉桥的塔型对整个斜拉桥造型影响很大，其高耸挺拔的风姿引人入目。塔的造型和索的布置形成不同的桥式风格，桥塔自身蕴藏着力的紧张感，显示出一种直指蓝天向高空伸展的动势，引发观赏者升入更高的境界。索塔是他们视觉的主要部件，应设计的纤细高耸，并注意造型的美感。斜拉桥的塔有门形、H形、多层框架形、A字形、倒Y形、独柱形、立柱形等，变化极多且其构造随索的布置而定。

还有一些特殊结构的塔造型，比如日本静冈县有一座曲塔斜拉桥，此桥为独塔双跨斜拉桥，主塔的弯曲状及拉索的不对称布置，充分显示出斜拉桥强劲的力量感。同时通过塔的曲向又让人感受到结构力的平衡形态，塔的曲线造型更增加了其美学及景观效果。

作为斜拉桥最实的两个部分主梁和索塔的比例更是掌握整个斜拉桥的关键，其比例的选择将会直接影响这个桥的整体外观。人们认为“美是和谐与比例”，关于和谐就是归于杂多的统一；关于比例，就是数的关系。在美学领域里，应用黄金分割比可得到理想设计效果。

3悬索桥概念和美学内涵

悬索桥从古即有，中国有历史记载可推到公元前200年，多数在西南西北山区。桥索中拱，此桥中悬，悬索乃是“倒拱”。拱受压而索受拉，两者在结构上形成相反作用。其轻盈悦目的线形，以及强大的跨越能力，深受人们的欢迎。近年来由于大跨桥梁建设，悬索桥得到进一步的发展。

悬索桥的索不同于斜拉桥的索，介于紧索和松索之间。最早的悬索桥是直接在索上行走的，走在桥上动荡不已。桥型如两岸之间悬挂着一片平帛。除了两侧栏杆索到桥头有矮桥柱外，所有走行索都直接锚于岸侧的墩中，所看到的桥只是薄薄一片。现在的悬索桥，绝大多数是主索高悬两侧，从主索上下挂吊索，吊挂支承桥面的梁。所以桥面比直接走在索面者更为平直。悬索桥的刚度靠加强索和梁的方法予以加强。

如捷克共和国的瑞士湾步行桥（图1），其主索不在平行的两个面中，而是在一个相交的面中。由于东欧有着深厚的工程学传统，学术背景扎实，注重分析，并且在对待建造及细部设计问题上有着即重实际又先进开放的态度，使这座桥梁的设计实现了一种简约的形式，用它掩饰了工程上的综合复杂性。下垂的缆索包在预制桥面内，然后又相对桥面进行预先张拉，产生了一个自我加固的整体结构。散布了荷载以及动态作用力被分散到极薄的组装桥面中。较矮的桥塔，势必使主索的应力增加，但是却更体现出纤细的整体桥身，使其柔美的一面完全展示在人们面前。略拱的桥纵向梁和主索相辉映，塑造成一对优雅、相反的弧线。主索由塔处慢慢展开到中间略宽出桥面，使其线条更加顺滑、流畅。略微倾斜的桥塔，给了整桥更多的稳定感。

图1 瑞士湾步行桥

在修建大跨度桥梁时，斜拉桥和悬索桥都是比较理想的选择，而且在壮阔的海峡上修桥，自然尽量利用海中岛屿，跳岛修筑，于是成为一首有多乐章的长乐曲。美学要求很好地写好各个乐章使其联成有整体，有很好的呼应和过渡。以香港到大屿山新机场联络线上的汲水门桥和青马大桥为例。原计划两者都为悬索桥，一小一大，相似于南斯拉夫克而克桥。后汲水门桥中选者为双面芭蕉扇形索斜拉桥，似乎不及原方案协调和谐，显得有些混乱而喧闹，斜拉密索是实亦虚，有“消失”成孤耸桥塔不连续的景色。但是以刚柔的韵律来比较，前者的韵律是：刚―柔―刚―柔―柔―刚，是起和伏的韵律；后者是：刚―刚―刚―柔―柔―刚，虽刚胜于柔，但是韵律更为多样，更显跌荡起伏。

4小结

综合上述几种桥梁结构形式的分析，如何实现桥梁的通达之美、凌空之美、流畅之美及刚柔之美；是桥梁选型在美观上的要求，桥梁本体的结构兼顾了刚柔之美；也突出表现桥梁本体景观设计方法论的实际应用。梁、拱之纤细、亲切、委婉，墩塔之雄壮、庄严、高昂，斜索之力感、动感、方向感，大缆之起伏、飘动、流畅、张力感等。但在强调桥梁本体景观造型设计的同时，不能忽略结构受力的可行性；当跨度较大时，因桥梁受力较大，其景观造型应以结构受力合理为基础进行设计。这是桥梁本体景观设计的技术与艺术的统一。合理的结构应使结构在设计寿命期内安全可靠，即结构强度、刚度、稳定性及耐久性均应满足要求。

总之，设计方法论是在对桥梁结构充分科学设计、计算的基础上，桥梁结构本身才能成为一件景观优美的作品。

参考文献：

1、魏汾. 景观桥梁的设计[J]. 山西建筑. 2012（15）