一種新型鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)

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1、公路２０１５年２月第２期ＨＩＧＨＷＡＹＦｅｂ．２０１５Ｎｏ．２文章編號(hào)：０４５１－０７１２（２０１５）０２－００８０－０３中圖分類號(hào)：Ｕ４４５．４６６文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ｂ一種新型鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)易輝，常國強(qiáng)（招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司重慶市４０００６７）摘要：介紹了一種新型鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)，該錨固結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用取得了較好的效果。為解決鋼筋混凝土拱橋拱腳錨固安全性耐久性問題，并提升景觀效果，創(chuàng)造性地提出一種新型鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)，該錨固結(jié)構(gòu)采用鋼錨箱形式，在鋼管混凝土拱橋的拱腳與拱座間設(shè)置過渡

2、段，主拱鋼管與鋼錨箱焊接，鋼錨箱通過剪力鍵及錨桿與混凝土拱座進(jìn)行錨固。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；系桿拱橋；拱腳錨固；結(jié)構(gòu)鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、建材省等優(yōu)點(diǎn)，在城市景觀橋梁和公路橋梁中得到廣泛應(yīng)用。然而，由于拱腳部位受力復(fù)雜，近年來拱腳混凝土開裂的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。拱腳錨固構(gòu)造是拱橋非常重要的節(jié)點(diǎn)，其合理的結(jié)構(gòu)形式是保證橋［４］梁運(yùn)營期間耐久性和使用壽命的關(guān)鍵。１常用拱腳錨固結(jié)構(gòu)鋼管混凝土拱橋拱腳錨固是主拱與拱座的連接［５］構(gòu)造。在已建成的鋼管混凝土拱橋中，大部分采用預(yù)埋鋼管插入拱座，預(yù)埋管與主拱節(jié)段采用焊接

3、對(duì)接接頭，在預(yù)埋鋼管底部設(shè)置承壓板，其下應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，在鋼管周邊設(shè)置分布環(huán)向筋、焊釘或ＰＢＬ剪力鍵等錨固構(gòu)造。承壓板與管壁間，按構(gòu)造要求設(shè)置帶孔加勁肋板，錨固結(jié)構(gòu)如圖１所示。常用錨固結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)。（１）鋼管錨固長度較大，主拱鋼管易與混凝土拱座內(nèi)系桿沖突，對(duì)于下承式鋼管混凝土拱橋必須增加橋面以上拱座混凝土高度方能避免此問題，增加造價(jià)、破壞橋面景觀。（２）對(duì)于多管格構(gòu)式拱橋，主拱肋彎矩很單位：ｍ小，以拉壓為主。由于混凝土抗拉強(qiáng)度很小，當(dāng)主圖１常用拱腳錨固結(jié)構(gòu)示意拱鋼管受拉時(shí)，法蘭盤與混凝土界面易脫黏，鋼管２新型鋼管混凝土

4、拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的外拔力作用于法蘭盤以外的混凝土，為解決鋼管混凝土拱橋拱腳錨固安全性及耐久易引起主拱鋼管周圍混凝土劈裂，水分滲入易引性問題，提升景觀效果，創(chuàng)造性地提出一種新型鋼管起混凝土膨脹、碳化、鋼管銹蝕，影響錨固效果和混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)。該錨固結(jié)構(gòu)采用鋼錨箱結(jié)構(gòu)安全。收稿日期：２０１４－０７－０４２０１５年第２期易輝常國強(qiáng)：一種新型鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)—８１—形式，在鋼管混凝土拱橋拱腳與拱座間設(shè)置過渡段，通過此窗口進(jìn)行，防護(hù)鋼板可做成多種造型，增加橋主拱鋼管與鋼錨箱焊接，鋼錨箱通過剪力鍵及錨桿梁美觀

5、。與混凝土拱座進(jìn)行錨固。通過新的鋼管混凝土拱橋鋼錨箱錨固結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于單管式或橫啞鈴式錨固形式，解決了下承式鋼管混凝土拱橋拱腳錨固鋼管混凝土拱橋，預(yù)應(yīng)力筋布置于拱腳負(fù)彎矩側(cè)，錨與系桿沖突問題，提高了拱腳錨固安全度，同時(shí)減小栓布置于拱腳正彎矩側(cè)。了拱腳混凝土結(jié)構(gòu)尺寸，景觀效果更好。錨固結(jié)構(gòu)如圖２所示。３工程應(yīng)用南充市下中壩嘉陵江大橋是連接順慶區(qū)和嘉陵區(qū)的市政橋梁，主橋采用２×１６０ｍ下承式鋼管混［１］凝土系桿拱橋，是城市的標(biāo)志性建筑和重要景觀，大橋造型如圖３所示。圖３南充市下中壩嘉陵江大橋該橋于中心城區(qū)橫跨嘉陵江，景觀要求

6、高，拱腳錨固結(jié)構(gòu)既是大橋結(jié)構(gòu)安全的重要節(jié)點(diǎn)，也是提升全橋景觀效果的關(guān)鍵因素。為減小混凝土拱座的截面尺寸，同時(shí)達(dá)到良好的錨固效果以確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，南充市下中壩嘉陵江大橋采用了新型的鋼管混凝土拱橋拱腳錨固結(jié)構(gòu)，造型美觀、安全可靠。拱腳錨固構(gòu)造如圖４所示。圖２鋼錨箱拱腳錨固構(gòu)造示意新型鋼錨箱拱腳錨固結(jié)構(gòu)是由錨箱、ＰＢＬ剪力鍵、法蘭盤、加勁板、預(yù)應(yīng)力筋、錨栓、密封罩組成，主要特點(diǎn)是主拱肋鋼管節(jié)段、錨箱、ＰＢＬ剪力鍵、預(yù)應(yīng)力筋和錨栓預(yù)埋至拱座混凝土中，主拱肋鋼管穿過法蘭盤及錨箱外面板。錨箱由鋼板焊接而成，為半封閉箱體，錨箱拱座內(nèi)

7、的一端為開口，錨箱鋼板緊貼拱座混凝土外表面。ＰＢＬ剪力鍵與錨箱及主拱肋鋼管焊接連接，ＰＢＬ開孔板內(nèi)穿粗鋼筋，提高抗剪圖４拱腳錨固構(gòu)造能力。法拉盤及其加勁板置于錨箱外，并與主拱鋼針對(duì)該錨固結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，采用大型管和錨箱焊接連接。受拉側(cè)主拱鋼管周圍布置預(yù)應(yīng)通用有限元程序ＡＮＳＹＳ建立計(jì)算模型，模型按照力筋，并穿過法蘭盤，于法蘭盤外表面錨固。受壓側(cè)實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行建模，整個(gè)有限元模型共１６２２４主拱鋼管周圍布置錨栓，增強(qiáng)橫向抗剪能力，分別于個(gè)節(jié)點(diǎn)，８１４５４個(gè)單元，有限元模型如圖５所示。法蘭盤外表面及錨箱外表面錨固。密

8、封罩與錨箱外經(jīng)計(jì)算分析，拱腳錨固結(jié)構(gòu)整體變形很小，鋼－鋼板之間形成封閉箱體，待預(yù)應(yīng)力張拉完成后與主混結(jié)合部位混凝土、系桿錨固部位混凝土的主拉應(yīng)拱肋和錨箱外鋼板焊接，密封罩上設(shè)置帶密封膠條力都小于１ＭＰａ，最大主壓應(yīng)力為１７．８ＭＰａ，鋼管的活動(dòng)窗口，灌入油脂防腐，日常養(yǎng)護(hù)及檢修時(shí)也可—８２—公路２０１５年第２期圖８拱