1、鋼腹板混凝土箱形拱鋼腹板混凝土箱形拱新橋型試設計研究新橋型試設計研究福州大學土木工程學院福州大學土木工程學院陳寶春陳寶春 教授教授2008年年5月月http:/www.arch- 美國將建成世界第四大跨徑的混凝土拱橋美國將建成世界第四大跨徑的混凝土拱橋Colorado橋橋 鋼箱梁現澆混凝土板混凝土蓋梁混凝土柱鋼橫撐混凝土拱肋常水位3230957794365730474 3658 1463232301445123726828443雙肋拱9 3692=33228（1）克羅地亞）克羅地亞432m的的Bakar橋設計橋設計L=432m航道 260.050.0mf=72mSENJRIJEKA650550

2、30760205503020196022520022512 38123855065019921900750461004675020046461003005037511020122761212483812190支座截面擋風板一般截面找平層 1cm瀝青混凝土 3cm瀝青混凝土 4cm2.5%2.5%19606302062520206252065055030760205503020196022520022512 38123855065019921900750461004675020046461003005037511020122761212483812190支座截面擋風板一般截面找平層 1cm瀝青混

3、凝土 3cm瀝青混凝土 4cm2.5%2.5%196063020625202062520Bakar橋橋總體布置圖（單位：總體布置圖（單位：m）橫截面橫截面拱圈截面拱圈截面（2）克羅地亞超大跨徑混凝土拱橋的）克羅地亞超大跨徑混凝土拱橋的試設計研究試設計研究1000m混凝土拱橋混凝土拱橋總體布置圖（單位：總體布置圖（單位：m）6075132083.6158.42136.1593.6760.4134.5816.355.36166.66100075757575757575757575757575757560立柱間立柱處100225100016504086040142090015009003300251

4、6002516504086040710560150150 560 150 4025125135012525255758252002525 75200 25100 2254086040階段二階段一階段二166.66158.4275756083.6757575136.1594.4261755.3616.35757535.0366050030拱圈斷面拱圈斷面圖圖施工方案示意施工方案示意圖圖（3）法國米勒高架橋）法國米勒高架橋602m混凝土拱橋設計方案混凝土拱橋設計方案米勒橋拱橋方案效果圖米勒橋拱橋方案效果圖建成的米勒橋斜拉橋建成的米勒橋斜拉橋P1P2P3P4P5P6P8P9P10P11P12P13P

5、14Tarn 河87.5 80.513313380.5 87.560281681344120140168米勒橋拱橋方案總體布置圖米勒橋拱橋方案總體布置圖橫斷面圖橫斷面圖拱腳處1800050050080008000400024000260m (2300t)系桿導入預應力導入預應力米勒橋拱橋施工方案米勒橋拱橋施工方案（4）日本）日本600m混凝土拱橋試設計研究混凝土拱橋試設計研究1000001000020003000650000740000=28000090000740000=2800006000007500045000075000230001000075075075075050050023000

6、115006000750750500500980017400拱頂段拱腳段（5）500m伊唐混凝土拱橋試設計研究伊唐混凝土拱橋試設計研究水位6%目前橋面板位置 拱肋平面圖通航凈空18m200m6%長島伊唐島大跨度拱橋大跨度拱橋關鍵問題研究關鍵問題研究減輕自重減輕自重施工架設施工架設輕質材料輕質材料組合結構組合結構懸臂法懸臂法勁性骨架勁性骨架組合法組合法波波形形鋼鋼腹腹板板混混凝凝土土拱拱橋橋腹板輕型化腹板輕型化波形鋼腹板波形鋼腹板160m420mRPC波形鋼腹板混凝土拱橋新橋型的提出波形鋼腹板混凝土拱橋新橋型的提出波形鋼腹板在橋梁結構中的應用波形鋼腹板在橋梁結構中的應用日 本 日 見 橋二、萬州

7、長江大橋試設計二、萬州長江大橋試設計橋梁全長橋梁全長856.1m，主跨為，主跨為420m鋼筋砼箱形拱，鋼筋砼箱形拱，矢跨比為矢跨比為1/5，橋面寬度為，橋面寬度為24m 。行車道系由。行車道系由1 4 3 0 . 6 8 8 m 的 預 應 力的 預 應 力 T 梁 組 成 。梁 組 成 。拱圈為單箱三室截面，箱拱圈為單箱三室截面，箱高高7m，寬，寬16m，拱腳至第，拱腳至第一根立柱間為變厚度，頂一根立柱間為變厚度，頂底板厚度從底板厚度從80cm變化到變化到40cm。80150252040216150160160580606080波形腹板4016004038038038038040404062

8、0700586841430.6685420439.352420m試設計方案試設計方案420m試設計施工方案試設計施工方案骨架安裝節段運輸船萬縣岸利川岸 90035036節段吊裝，灌節段吊裝，灌注管內混凝土形注管內混凝土形成強度后，橫向成強度后，橫向按按“先中箱后邊先中箱后邊箱，先底板再頂箱，先底板再頂板板”原則分環澆原則分環澆筑，縱向分八個筑，縱向分八個工 作 段 澆 筑 。工 作 段 澆 筑 。 表表2 拱圈工程數量表拱圈工程數量表項 目 原設計（L） 試設計（S） S/L混凝土(m3)1105476440.69鋼材(t) 209524871.19總重(t)2973021597 0.7342

9、0m試設計方案分析與比較試設計方案分析與比較項 目 原設計（L） 試設計（S） S/L拱頂軸力（kN）2751002272000.83拱腳軸力（kN） 364200300800.83表表1 拱圈軸力對比結果拱圈軸力對比結果項 目 原設計（L） 試設計（S） 吊裝36段吊裝(60t)36段吊裝(69t)混凝土工程 免除了腹板的施工工序，可節省大約三分之一的混凝土澆筑時間表表3 拱圈施工性能比較結果拱圈施工性能比較結果420m試設計方案（以萬州長江大橋為原型）試設計方案（以萬州長江大橋為原型）主拱圈工程數量表主拱圈工程數量表項項 目目 萬州橋萬州橋(W) 試設計試設計(S) S/WS-W 混凝土混

10、凝土(m3)1105476440.693410鋼材鋼材 (t) 209524871.19392節省的混凝土方量與增加的鋼筋噸數基本為節省的混凝土方量與增加的鋼筋噸數基本為10比比1，如，如果二者的工程造價也粗略以果二者的工程造價也粗略以10比比1計的話，主拱圈材料計的話，主拱圈材料費基本持平費基本持平三、三、福建寧德嶺兜大橋福建寧德嶺兜大橋福建寧德嶺兜大橋概況（跨徑為福建寧德嶺兜大橋概況（跨徑為160m）橋梁全長橋梁全長329.5m，主跨為主跨為160m鋼筋鋼筋砼箱形拱，矢跨砼箱形拱，矢跨比為比為1/4，橋面寬，橋面寬度為度為10m 。行車。行車道系由道系由1313m的預應力空心板的預應力空心

11、板組成，橋面現澆組成，橋面現澆層連續。層連續。拱圈為單箱四室截面，拱圈為單箱四室截面，箱高箱高2.5m，寬，寬8m，頂板，頂板厚厚25cm，底板厚，底板厚20cm。屏南160004000131300寧德單位：cm單位：cm8002504112147.54116916941147.5122025單位：cm4025一般段拱腳加厚段25185波形鋼腹板401702508001452525187.5187.52514525235混凝土板4012縱向連接鋼筋12貫穿鋼筋7.5257.5波形鋼腹板5.615單位：cm160m波形鋼腹板混凝土拱橋試設計方案波形鋼腹板混凝土拱橋試設計方案56050050056

12、0212056025026.8單位：mm8拱圈為單箱三室截面，拱圈為單箱三室截面，拱腳至第一根立柱間拱腳至第一根立柱間的拱圈截面高度為的拱圈截面高度為2.5m，頂底板厚，頂底板厚40cm，其余節段截面高度為其余節段截面高度為2.35m，頂底板厚，頂底板厚25cm。表表2 拱圈工程數量表拱圈工程數量表項 目 原設計（L） 試設計（S） S/L混凝土(m3)1354911.60.67鋼材(t) 110.5148.61.34總重(t)3495.5 2427.6 0.69160m試設計方案分析與比較試設計方案分析與比較項 目 原設計（L） 試設計（S） S/L拱頂軸力（kN）34930289900.8

13、3拱腳軸力（kN） 51570438100.85表表1 拱圈軸力對比結果拱圈軸力對比結果項 目 原設計（L） 試設計（S） 懸臂拼裝7段吊裝(65t)6段吊裝(60t)，免除了橫系梁與腹板的施工工序懸臂現澆 可節省大量的斜拉索，并免除了腹板的施工工序表表3 拱圈施工性能比較結果拱圈施工性能比較結果四四相關的研究工作相關的研究工作波形鋼板 CFST 柱的試驗研究鋼管混凝土鋼管混凝土-波形鋼腹板拱模型波形鋼腹板拱模型波形鋼腹板混凝土拱初步設計效果圖波形鋼腹板混凝土拱初步設計效果圖 試設計計算均滿足規范要求，可減少拱圈自重大約試設計計算均滿足規范要求，可減少拱圈自重大約30，降低了對基礎與下部結構的要求，免除了布設腹板鋼筋、降低了對基礎與下部結構的要求，免除了布設腹板鋼筋、模板、澆筑混凝土等施工工序，加快了施工進程，縮短模板、澆筑混凝土等施工工序，加快了施工進程，縮短了工期。了工期。五結束語五結束語 波形鋼腹板波形鋼腹板-混凝土拱橋造型美觀，是山區、風景區較好混凝土拱橋造型美觀，是山區、風景區較好的橋型選擇。的橋型選擇。 本文分析只是初步的，波形鋼腹板本文分析只是初步的，波形鋼腹板-混凝土拱橋要在實際