刚架拱桥的构成和特点

刚架拱桥的基本组成是由拱腿与实腹段合拢后组成裸肋，在裸肋的基础上架弦杆及斜撑形成刚架拱片，在刚架拱片之间设置横系梁，安装预制的肋腋板（或微弯板）和悬臂板，现浇混凝土填平层和桥面铺装组合而成（如图6－1所示），弦杆、拱腿斜撑一般分别固结或铰结于墩（台）内，称为拱腿支座和斜撑支座，弦杆一般支承于墩（台）的立墙上，称为弦杆支座，将竖杆与弦杆固结相连。刚架拱桥常见布置类型如图6－2所示。

图6－1　刚架拱桥基本力学图式

图6－2　刚架拱桥常见布置类型

图6－3　刚架拱桥构造图

1－拱腿：2－实腹段：3－弦杆段；4－斜撑：5－横系梁：6－肋腋板或微弯板：7－悬臂板：8－现浇混凝土填平层和桥面铺装：9－人行道；10－栏杆；A－拱腿支座；B－大节点；D－小节点；E－弦杆支座；F－斜撑支座。

如图6－3所示，弦杆、拱腿和实腹段三部分的交接处为大节点，弦杆和斜撑的交接处为小节点。拱腿斜撑一般分别固结或铰结于墩台内，称为拱腿支座和斜撑支座，弦杆一般支承于墩台的立墙上、称为弦杆支座。也可不设弦杆支座，将竖杆与弦杆固结相连。

第一，刚架拱片各部分的构造特点。刚架拱片是刚架拱桥的主要组成部分，施工阶段承受上部构造自重，营运阶段与桥面系联成整体，共同承受恒载、活载和附加荷载，并把其作用力传递到墩台上。

实腹段上缘为直线，下缘为曲线，长度一般为0．4至0．5倍拱桥跨径。截面形式一般为凸形，对于大跨径刚架拱，可采用工字形、箱型等截面形式。配置的下缘纵向受拉钢筋及上缘受压钢筋，应用箍筋固定。

拱腿一般采用直杆，但从美观考虑，也可采用与实腹段下缘同一曲线的曲杆或微曲杆，但曲率不能太大。计算表明：如果拱腿曲率增大，相应的拱腿负弯矩也会增大，对拱顶、拱腿均不利。较大跨径时，为避免直杆拱腿因自重下扰而造成全桥底弧线的不平滑。可考虑将拱腿中部向上微曲。

弦杆是等截面直线直杆，和实腹段一样，截面形式可为凸形、工字形、箱型等，受力状况接近梁，内弦杆为压弯杆件，外弦杆以弯为主，有较小的拉力。配筋构造要求同钢筋混凝土组合梁，除按受力要求配筋外，尚应加强小节点处上、下缘和杆件侧面的构造钢筋，以及大节点处弦杆上、下缘和拱腿相交处圆弧部分的构造钢筋。

斜撑是等截面直线杆件，其截面形式为矩形、工字形、箱形等，斜撑的作用是支撑弦杆，同时减小弦杆跨径，并对内弦杆提供轴力，其配筋要求同拱腿。

大小节点处杆件的相邻边缘应用弧线过渡，同一杆件两边过渡线的起点应接近同一截面，沿过渡线边缘应设包络钢筋，包络钢筋锚固于弦杆中应有足够锚固长度，各杆件主筋应顺杆件方面伸长并越过杆件节点中心，并满足规范中节点锚固长度要求。拉弯构件的伸入主筋应带弯钩。

在大小节点附近，箍筋应适当加密以承受局部集中应力。

第二，桥面系、横向连结系的构造。桥面系由预制肋腋板或微弯板、悬臂板和现浇混凝土填平层及桥面铺装等组成。为把各刚架拱片横向连成整体，使之共同受力，并保证其纵、横向稳定，需要在刚架拱片之间设置横向连结系。横向连结系一般为横系梁，设在跨中、大、小节点以及弦杆端部等处。斜撑上一般不设横向连结系。大节点处因实腹段截面高且压力大，横系梁亦需增高。横系梁截面形式可为矩形和空心截面。横系梁在实腹段和弦杆段应竖直安放，有利于活载的横向传递；在拱腿段应卧式安放，有利于加强横系梁刚度。

第三，支座。刚架拱桥上部构造的支座，按所在部位和支承的构件分为弦杆支座、斜撑支座和拱腿支座。

弦杆支座设于墩台立墙上，支承外弦杆（计算时假定为垂直链杆支座），在荷载、温度、位移等作用下，容许弦杆水平方向移动。为满足变形要求，在弦杆端部和墩台相连接处设置伸缩缝，并在弦杆支座处设支座。对于30m以内跨径的，可采用一层油毛毡（不用多层）作支座，35m及以上跨径的应采用橡胶板或钢板支座。

拱腿支座在一般情况下，应采用“先铰后固”的方法，即施工阶段拱腿支座为铰接，运营阶段为固结。因为在荷载作用下（施工阶段）将拱腿支座固结，则将使恒载负弯矩约占拱腿截面总的负弯矩的50%～60%，造成截面负弯矩过大，如果采用铰接则可部分减少负弯矩。同时，有利于减少施工阶段墩台的位移和温度变化对拱片产生的影响。斜撑支座铰接与固结对拱片内力影响不大，可按铰接或固结理论。