PDF《波形钢腹板混凝土拱桥新桥型构思》

波形钢腹板混凝土拱桥新桥型构思 陈宝春 ,王远洋 ,黄卿维 (福州大学土木工程学院 ,福建 福州 350002) 摘要:介绍了波形钢腹板在桥梁结构中的应用发展概况和国外大跨度混凝土拱桥最新的研究进展 ,提出了 波形钢腹板混凝土拱桥新型桥梁结构 ,并以重庆万州长江大桥为原型进行了试设计 ,对试设计初步成果进行了介 绍.

分析结果表明 ,这种新桥型在减轻拱圈自重、 方便施工、 缩短工期等方面具有相当的优越性 ,为混凝土拱桥向 大跨径发展提供了一个新的思路. 关键词 :拱桥 ;

波形钢腹板 ;

混凝土结构 ;

试设计 中图分类号 : U448.

22 文献标识码 :A 文章编号 :1671 -

7767 (2006)

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05 收稿日期 :2006 -

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24 作者简介 :陈宝春(1958 - ) ,男 ,教授 ,1982 年毕业于福州大学路桥专业 ,工学学士 ,1986 年毕业于福州大学结构工程专业 ,工学硕士 ,2003 年 获日本九州大学工学博士学位.

1 波形钢腹板 PC 箱梁应用发展概况 用轻质高强的波形钢板代替厚重的混凝土腹板 而成的波形钢腹板 PC 组合箱梁桥 ,能有效地降低 自重 ,可提高预应力的效率 ,减少下部结构的工程 量 ,方便施工 , 进而可降低工程总造价 , 因此 , 自1986 年法国修建了科尼亚克 (Cognac) 高架桥以来 , 它在国外发展得很快[1 ] .在日本 ,波形钢腹板 PC 组合箱梁还被推广应用到部分斜拉桥和斜拉桥 中[2 ] .我国在

2005 年相继建成两座波形钢腹板 PC 组合箱梁桥 ,分别是单跨

25 m 的重庆大堰河桥和

4 孔30 m 的先简支后连续的河南泼河大桥 ,填补了 我国在这种新型桥梁结构领域的空白.

2 大跨度混凝土拱桥研究进展 目前世界上跨径最大的混凝土拱桥是重庆万州 (原四川万县) 长江大桥 ,其跨径为

420 m.尽管近 几十年来 ,混凝土拱桥的修建在世界范围内不是很 多 ,但近些年国外学者对大跨径混凝土拱桥的研究 又活跃起来 ,不断提出修建超大跨径混凝土拱桥的 设想 ,并开展了相应的研究. 克罗地亚在

1979 年建成了主跨

390 m 的克尔 克( Krk) 桥1号桥 ,为当时跨径最大的混凝土拱桥. 最近他们又相继提出了修建跨径达

432 m 的巴卡 尔(Bakar) 桥的设计构思以及跨径分别为

500 m、

750 m 和1000 m 混凝土拱桥的试设计研究[3 ,4 ] . 这些桥的设计方案或构思均选用了活性粉末混凝土 (Reactive Powder Concrete ,简称 RPC) 作为桥梁结 构的主要材料 ,以减轻结构自重 ,满足结构受力要 求 ,同时在结构优化和施工方法上进行了有益的 探讨. 日本是一个山地岛国 ,也修建了大量的钢筋混 凝土拱桥.截止到

2003 年3月,日本修建的跨径在

100 m 以上的钢筋混凝土拱桥有

38 座 ,此外还有

13 座正在设计[5 ] .日本土木学会于

2003 年出版了 《600 m 跨径级的混凝土长大拱桥的设计与施工》 [6 ] 一书.

2004 年12 月建成通车的法国米勒高架桥在国 际方案竞标中 ,也出现了主跨

602 m 的混凝土拱桥 方案[7 ] .该方案以主孔为

602 m 跨径的混凝土拱桥 一跨跨越塔恩河谷 ,气势磅礴、 雄伟壮观 ,与周围环 境极为协调.由于该方案未能中标 ,因此也未对其 进行深入的研究 ,但方案中的一些构思对于大跨径 混凝土拱桥还是具有很大的借鉴意义.

3 波形钢腹板混凝土拱桥新桥型的提出 拱桥按主要材料来分 ,可分为石拱桥、 钢拱桥、 钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥.石拱桥和钢拱 桥向更大跨径的突破 ,从正常的工程技术经济角度 而言已十分困难 ,前者主要受到材料强度低、 自重 大、 施工困难、 对地质条件要求较高等因素的制约 , 后者主要由于高强的钢材用于以受压为主的拱结构 中 ,需耗费大量的材料在增强结构的刚度上 ,而且与 斜拉桥相比 ,其施工架设困难且费用高.对于钢管 混凝土拱桥来说 ,跨径继续增大到