桁架拱桥

适用于地基较差的桥型

桁架拱桥是指中间用实腹段，两侧用拱形桁架片构成的拱桥。桁架拱片之间用桥面系与横向联结系(横向撑架、剪刀撑)连接成整体。特点是实腹段与两侧拱形桁架片起着拱的受力作用，拱脚有水平推力可减小跨中弯矩；这种桥比一般带拱上建筑的肋拱桥受力合理，可节省材料，减小自重，适用于地基较差的场合。

特点

桁架拱桥由拱和桁架两种结构体系组合而成，兼有桁架和拱的受力特点。桁架部分各杆件主要承受轴向力，具有普通桁架的受力特点。实腹段具有拱的受力特点：拱的水平推力减少了跨中弯矩，使跨中实腹段在恒载作用下，主要承受轴向压力；在活载作用下将承受弯矩，成为偏心受压构件。桁架拱综合了桁架和拱的有利因素，以承受轴向力为主，可采用圬工材料来修建，并能充分发挥圬工材料的特性。同时，拱上结构与拱肋已形成桁架，能充分发挥全截面材料的作用，与同跨梁桥相比，节省钢材较多，圬工用量与梁桥接近，但比同跨拱桥要少。另外，由于桁架拱外部通常采用两铰结构，因而地基位移、温度变化等产生的附加内力较小。因此，桁架拱具有结构受力合理，整体性强，节省材料，自重小等特点，对软土地基有较好的适应性。

架拱桥的大部分构件都是预制安装的，同时施工工序少，对吊装能力适应性强，且桁架拱片构件预制可与下部结构施工平行作业，工期可相应缩短。此外，由于桁架结点是刚性连接，使交会于结点的竖杆、斜杆易开裂，影响整体刚度和耐久性，难以维修养护。因此，桁架拱桥的应用范围以20～50m的中等跨径为宜。但是，如果采用预应力的桁架拱，可克服受拉杆件开裂的问题，并可使跨径增大。

桁架拱桥的缺点是：模板较复杂，构件纤细，故浇筑和运输桁架拱片须仔细小心；由于是钢筋混凝土结构，在一些受拉、受弯部位及刚性节点处，仍难免出现裂缝。

类型

根据其构造不同，桁架拱可以分为斜(腹)杆式、竖(腹)杆式、桁架肋拱式和组合式四种。

(一)斜(腹)杆式

斜杆式桁架拱桥又可分为三角形式、带竖杆的三角形式、斜压杆式和斜拉杆式四种。三角形式的腹杆总长度最短，因此腹杆用料省，整体刚度较大。但是当拱跨较大，节间过长时，上弦杆承受局部弯矩所需的钢筋较多，因此宜设置竖杆来减小节间长度，成为带竖杆的三角形桁架拱。根据斜杆倾斜方向不同，又有斜压杆和斜拉杆两种。斜压杆式斜杆受压，竖杆受拉，且斜杆的长度随矢高和节间长度的增大而显著增大，尤其是第一个节间内的斜杆长度更大。为了防止斜杆失稳而需要增大截面尺寸，可采用不同截面尺寸的斜杆以节省材料，但施工麻烦。斜拉杆式则斜杆受拉，竖杆受压，为避免拉杆及结点开裂，并节省材料，可采用预应力混凝土斜拉杆，外形美观，是常采用的一种形式。

(二)竖(腹)杆式

竖杆式的腹杆只有竖杆，没有斜杆，竖杆与上、下弦杆组成多个四边形框架。这种形式腹杆少，质轻，结点上只有三根杆件相交，钢筋布置较为简单，混凝土浇筑方便，外形也较整齐美观。其受力特点是框架杆件以受弯为主，故需配筋较多。另外，竖杆与上、下弦杆连接点易开裂，适用于活载较轻的中、小跨径的桥梁。

(三)桁架肋拱式

这种形式相当于将肋拱桥的拱肋做成桁架结构，而拱上建筑仍保留。桁架肋拱的桁架高度小、吊装方便，适宜于无支架施工和较大跨径的桥梁。但由于桁架在拱脚处固结，基础变位、温度变化和混凝土徐变引起的附加内力较大，拱脚上弦杆易开裂。

(四)桁式组合拱

桁式组合拱主要用于大跨径预应力混凝土拱桥，它与普通桁架拱的不同之处在于上弦杆断点位置不同。普通桁架拱的上弦杆简支于墩台上，上弦杆与墩台之间没有断缝(即断点)；而桁式组合拱上弦杆断点(断缝)位置设在墩台顶部至拱顶之间的某个部位，这样，从断点到墩台顶部形成一个悬臂桁架，而两断点之间成为一普通桁架拱，但下弦杆仍保持连续。从力学上看，桁式组合拱相当于是普通桁架拱支承于两端的悬臂桁梁上，从而形成拱梁组合体系。

施工

桁架拱桥的施工主要是构件的预制和安装。

(一)构件的预制

桁架拱片的桁架段预制构件一般采用卧式预制，实腹段构件采用立式预制，故桁架段构件在吊离预制底座出坑之后和安装之前，需在某一阶段进行预制构件“翻身”，即由平卧状态转换到竖立状态，其基本步骤是：将桁架段构件平吊离地→制动下弦杆吊索→收紧上弦杆吊索，或者制动上弦杆吊索→缓慢放松下弦杆吊索，实现构件的空中翻身。

(二)桁架拱片的安装

桁架拱桥的吊装施工过程包括：吊运桁架拱片的预制段构件至桥孔，就位合龙，处理接头；安装横向连接件使各桁架拱片联成整体；铺设预制微弯板或桥面板；安装人行道悬臂梁和人行道板。

桁架拱片的安装工作分为：有支架安装和无支架安装。前者适用于桥梁跨径较小和具有河床较平坦、安装时桥下水较浅等有利条件的情况；后者适用于跨越深水和山谷或多跨、大跨的桥梁。

1．有支架安装

有支架安装法需在桥孔下设置临时排架。排架的位置根据桁架拱片的接头位置确定。每处的排架一般为双排架，以便分别支承两个相连接构件的相邻两端，并在其上进行接头混凝土的浇筑或接头钢板的焊接等。安装施工时，运送第一片边段桁架预制构件至桥孔后，由浮吊或龙门吊机等起吊安装就位，用斜撑临时固定桁架段；吊运安装其余边段桁架构件，并用横撑与前片暂时联系；安装跨中实腹段；施工桁架拱片纵向以及与横向联结系构件的接头；当接头混凝土满足强度要求时，拆除施工临时横撑，进行卸架作业。

2．无支架安装

无支架安装，是指桁架拱片预制段在用吊机悬吊着的状态下进行接头和合龙的安装过程。常采用的有：塔架斜缆安装、多机安装、缆索吊机安装、悬臂拼装和拱肋式安装等。

塔架斜缆安装法是在墩台顶部设一塔架，桁架拱片边段吊起后用斜向缆索(亦称扣索)和风缆稳住再安装中段。一般合龙后即松去斜缆，接着移动塔架，进行下一片的安装。

多机安装时，一片桁架拱片的各个预制段各用l台吊机吊装，一起就位合龙。待接头完成后，吊机再松索离去。

拱肋式安装法，即将桁架拱片分成下弦杆构件和一些三角形构件进行预制；安装时，按肋拱桥的安装方式先使下弦杆合龙成拱，随后在其上安装三角形构件。

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