1.結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
1.1上部結(jié)構(gòu)
從本橋的形狀可以看出,是肋供應(yīng)、少筋微彎板橋和雙拱的混合體。事實(shí)上,它是基于肋拱的少筋微彎板組合橋體和雙拱的優(yōu)點(diǎn),是我們地區(qū)看不見的低經(jīng)濟(jì)橋型結(jié)構(gòu),主拱一般由拱和微彎板組合在一起,其斷面一般采用等斷面。
拱門斷面為矩形,肋底與拱門弧度一致,肋頂跨度小時(shí)可以根據(jù)微彎板的長(zhǎng)度變成折線形。跨度在15m以上,矢跨度在1/15以下時(shí),由于各微彎板的兩端與拱形肋的弧形座標(biāo)差<的3cm,肋頂可以制作與肋軸線一致的弧形。拱門主筋按計(jì)算配置,拱門上緣被鋼筋壓迫0.2%bh。(b為肋寬,h為主拱的有效高度)。
微彎板的結(jié)構(gòu)與交通部科研院研究試驗(yàn)的少筋微彎板的結(jié)構(gòu)相同。只是,板的底寬度每側(cè)超過(guò)板的5厘米,安裝時(shí)放在拱形肋上,板的長(zhǎng)度根據(jù)懸掛能力和肋的弧度大小分成奇數(shù)f,保證拱形頂板的平穩(wěn)。
1.2 下部構(gòu)造
本橋型是一種水平推力較大的結(jié)構(gòu),對(duì)橋臺(tái)的剛度和穩(wěn)定性要求較高。但這種橋型上部結(jié)構(gòu)輕,恒載推力小,矢跨度小。使活載推力增大,但組合推力不大于石拱和雙拱。因此,本橋型的橋臺(tái)尺寸無(wú)需增大。只要注意臺(tái)背填土的質(zhì)量和密度,還是可以采用輕型腳臺(tái)。
1.3設(shè)計(jì)算理
結(jié)構(gòu)內(nèi)力按雙絞理論計(jì)算。多孔彈性腳的附加影響按坦拱理論計(jì)算。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以極限狀態(tài)計(jì)算,用允許應(yīng)力法檢查。
2 .適應(yīng)范圍
由于本橋型矢跨比和建筑高度小,適用于寬淺河床,中、小跨度低矮橋位建橋。我們于1987年建成的微彎板橋橋址位于三道灣河下游,屬山前區(qū)寬淺型變遷性河段,河灘沖積堆較多,河槽不穩(wěn)定,洪水時(shí)南北擺動(dòng)。另外,南側(cè)岸線不明,岸槽高差小,最大值僅為1.6m。本橋地址通常選擇橋型必須是梁式結(jié)構(gòu),但梁式橋需要大量鋼材,增加投資本橋地址選擇拱形較大的拱形,拱形結(jié)構(gòu)具有推力作用,可以充分利用當(dāng)?shù)氐V石建筑材料,達(dá)到節(jié)約鋼的目的。但是,由于橋梁與地形不適應(yīng),不僅降低了使用標(biāo)準(zhǔn),增加了引道工程的數(shù)量,還妨礙了景觀。微彎板與磚石板拱相比,微彎板以得到更平坦的矢跨比,與雙彎拱相比,除了矢跨比減小外,微彎板的高度也比拱的高度小,因此在寬淺河床上建設(shè)微彎板平肋拱符合因地制宜,當(dāng)?shù)夭稍L的橋梁原則。
3.經(jīng)濟(jì)效益
橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益包括很多內(nèi)容,各種橋梁類型存在可比較的因素,難以進(jìn)行全面的比較分析。目前,以我縣建設(shè)的微彎板平板橋和中空板橋?yàn)槔圆牧舷暮褪┕るy易度為例,具體數(shù)據(jù)如下:
構(gòu)成微彎板平板橋的肋,重負(fù)荷時(shí)肋高約為0.03L0,中型負(fù)荷時(shí)約為0.025L0。微彎曲板的高度為21cm,主拱的慣性矩小于鉸鏈板拱、雙拱,可以減少因矢跨比減少而增加的溫度變化和拱的位移引起的附加內(nèi)力,因此主拱的鋼度小,附加內(nèi)力小。
由于微彎板平肋拱是綜合微彎板組合梁橋和雙拱的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的。與雙曲拱拱拱相比,微彎板增加了鋼筋,但效果明顯。微彎板沿橋的縱向尺寸很大。比雙曲拱橋的接縫少,拱橋通過(guò)伸出的鋼筋與微彎板伸出的鋼筋連接,現(xiàn)澆混凝土使肋與板緊密結(jié)合,其結(jié)合部的受力通過(guò)下列式可以看出,這是其他橋型無(wú)法比擬的。
拱頂區(qū)段徑向拉力:P:T/R+gocosφ。
式中R-計(jì)算截面的拱形曲率半徑,拱形線為懸鏈線時(shí),其值為Hg/gs
p=Tgs/Hg+g0cosφ
矢跨度較小的拱形中g(shù)s值較小,Hg值較大,因此徑向拉伸P值一般較小,由φ6間距d=25cm的箍接受,△g只有[g]的1/6-1/4。
拱形區(qū)域縱向剪切力
計(jì)算截面處最大徑向剪切力Qx
Qx:HSinφx-Vcosφx
拱形的拱形系數(shù)小,拱形區(qū)域Sinφx值小,相應(yīng)的cosφx值大。Qx式的第一項(xiàng)h值大,但Sinφx小,第二項(xiàng)cosφx大,垂直力v小。Qx右端的代數(shù)和不大。例如,L0=10米,矢跨比為1/12的三道灣河橋Qx=1.92t,只允許應(yīng)力的12%。肋與板的結(jié)合很牢固。
另外,肋、板、組合縫混凝土均采用同一標(biāo)號(hào)25#。而且預(yù)制安裝體積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此,主拱形混凝土的收縮很小,肋、板的結(jié)合面因命令期不同,標(biāo)志不同而產(chǎn)生的收縮差異很小。微彎板本身在組合梁橋的研究和使用過(guò)程中安全可靠,在本橋型中,雙向的情況下,保證微彎板本身不會(huì)破裂。這樣主拱的抗壓強(qiáng)度得到充分保證,受力性能特別強(qiáng),不像雙拱那樣容易破裂。微彎板坦肋拱橋具有上述優(yōu)點(diǎn),但由于拱箭比小。水平推力大,溫度變化、混凝土收縮、墩臺(tái)移位等因素會(huì)使橋梁產(chǎn)生較大的內(nèi)力,因此應(yīng)合理選擇矢跨比,采取各種有效措施降低其影響。
在西北地區(qū)建設(shè)中型負(fù)荷橋的基礎(chǔ)上,建設(shè)了重型負(fù)荷的微彎板平肋拱橋。但是,由于本橋型的設(shè)計(jì)理論、施工方法理解不深,條件有限,沒有進(jìn)行該橋的應(yīng)變、撓度、位移、動(dòng)態(tài)、靜態(tài)負(fù)荷等觀測(cè)試驗(yàn)。目前,通過(guò)十幾年的正常運(yùn)行,該橋梁仍保持良好狀態(tài),為地方經(jīng)濟(jì)帶來(lái)發(fā)展,城鄉(xiāng)間物資迅速集散。改善了良好的外部環(huán)境。
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