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雙曲拱橋的誕生的結(jié)構(gòu)特征
一種由民間建造的拱橋——雙曲拱橋于六十年代誕生于江南水鄉(xiāng)無錫。由于這種橋梁結(jié)構(gòu)比較輕盈,適宜于軟土地基上建造,是當(dāng)時條件下農(nóng)村小跨輕載橋梁的合理橋型,后被廣泛采用。
由于雙曲拱橋在施工中隱定性不足,斷面抗彎性能較弱等缺點(diǎn),使它先天不足,難以適應(yīng)大跨度和重載以及軟土地基條件,在使用若干年后出現(xiàn)了不少隱患,影響了橋梁的壽命。
雙曲拱橋主拱圈通常是由拱肋、拱波,拱板和橫向聯(lián)系等幾部分組成。在施工中采用“化整為零”,預(yù)制拱肋和拱波,再組合拼裝起來與現(xiàn)澆混凝土拱背層形成拱圈,使橋梁以組合式整體結(jié)構(gòu)承重。
拱肋是主拱圈的重要組成部分,它參與拱圈共同承受全部恒載和活載,對主拱圈質(zhì)量有重大影響。因此必須保證拱肋具有足夠的強(qiáng)度、剛度、縱向和橫向穩(wěn)定性。拱肋通常利用支架現(xiàn)澆混凝土或采用預(yù)制安裝的方法施工。預(yù)制的拱肋,如果長度太大,不便于預(yù)制、運(yùn)輸和吊裝,則常常分成幾段。由于拱頂往往是受力最不利的截面,因引拱肋分段時接頭不宜布置在拱頂。而接頭宜設(shè)置在拱肋自重作用下彎矩最小的地方,一般在跨徑的0.29~0.32倍附近。這樣,拱肋一般均分為三段。
拱波參與主拱圈共同承受荷載,拱板在拱圈截面中占有最大比重,而且現(xiàn)澆混凝土拱板又將拱肋、拱波連成整體,使拱圈能以實(shí)現(xiàn)“集零為整”。因此,拱板在加強(qiáng)拱圈整體性方面起著重要的作用。
雙曲拱橋試驗(yàn)表明,它與梁橋一樣,當(dāng)拱肋間無橫向聯(lián)系時,在集中荷載(車輛荷載)作用下,各片拱肋的變形在橫橋方向是很不均勻的。有較強(qiáng)橫向聯(lián)系的拱圈,各肋間的變形就比較均勻一致。這說明設(shè)置和加強(qiáng)橫向聯(lián)系可以使拱圈在外荷載作用下受力均勻,避免拱波頂可能出現(xiàn)的縱向裂縫。顯然,對于寬橋,橫向聯(lián)系的作用就更加突出。
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