鋼筋混凝土桁架拱橋主拱圈鋼筋的布置

摘 要:本文僅對鋼筋混凝土桁架拱橋的配筋作了闡述，主拱圈的配筋要從力學的角度進行詳細而細致的分析，配筋和受力分析緊密結合，對各種受力要進行精確地反復地驗算，同時要準確分析各部位的受力情況，確保正確地配筋，從而保證工程產品地順利生產。

關鍵詞:配筋 主拱圈

桁架拱橋的上部結構一般是由桁架拱片、橫向聯接系和橋面三部分組成，其主要承重結構是桁架拱片。桁架拱橋是由拱和桁架兩種結構體系組合而成，因此兼具有桁架和拱的受力特點。桁架拱橋一般由上、下弦桿、腹桿、實腹斷組成的桁架拱片，橫向聯接系和橋面系三部分組成。桁架拱片是桁架拱橋的主要承重結構，承受上部結構的自重，并與橋面結構一起承受活載，把活載和恒載傳到墩臺上去。桁架拱片各部位配筋情況，按各部位受力性質和大小，大致如下:

1 一般配筋

下弦桿為受壓桿件，一般以靠近支點的一段受壓最大，向跨中逐漸減小。下弦桿所受壓力考慮全由混凝土承受，故下弦桿一般按構造配筋，不另配受力鋼筋。縱向鋼筋的直徑不宜小于12mm，縱向鋼筋與混凝土側面的凈距不小于2.5cm，箍筋直徑不小于6mmi，箍筋間距應不大于縱向受力鋼筋直徑的15倍，或構件橫截面的較小尺寸，并不大于40cm。

上弦桿一般也為受壓桿件，但因在局部荷載下要受彎，故應按壓彎構件考慮。其中端節問上弦桿尚可能出現受拉，加以局部受彎又最大，故這根長度最大的上弦桿常是控制設計的。偏心受壓構件縱向受力鋼筋的含筋率不宜小于0.15%，同時不少于2根，而上弦桿的受力鋼筋應布置在上弦截面(不計橋面)的截面重心線以下，受力鋼筋和箍筋的直徑、間距及保護層厚度等規定，同受壓桿件。

腹桿中的受壓桿件，也僅按構造配筋。受拉桿件按軸心受拉桿件配筋，考慮拉力全由鋼筋承受，鋼筋應沿軸線或對稱于軸線布置。

實腹為壓彎桿件，按所計算的幾個截面的內力配筋。

要加強靠實腹段節間內短腹桿兩端側面的局部配筋，因此此處次應力較大。在桁架拱片的拱腳支承端和吊梁的支承牛腿內，也應注意配置局部受力鋼筋。

在配置鋼筋時，對于中小跨徑的桁架拱橋，上、下弦桿的配筋一般是連續的，其數量根據受力最大端部節間的一根來確定。受拉腹桿的配筋，可在受力最大和最小的兩根確定鋼筋數量后，其余各桿取中間值，也可簡單地統一按受拉最大的一根配置。受壓腹桿一般采用同樣的構造配筋。實腹段按各計算截面配筋，盡量做到通長連續。各部件所配鋼筋，力求減少規格和鋼種。對于較大跨徑的桁架拱橋，則應按各部位內力大小分別考慮配筋，以免用鋼過多。

在布置鋼筋時，注意受拉腹桿的受力鋼筋在兩端應伸過桁架結點中心，并在軸線交點以外留有足夠的錨固長度。在結點包塊邊緣的桿件交匯處，應配以斜角鋼筋或包絡鋼筋，這種鋼筋也應有足夠的錨固長度，并注意盡量靠近混凝土邊緣以引起應有的防裂作用。采用分段預制的桁架拱片，在接頭端必須預埋足夠的連續鋼筋或預埋件，并注意要保證受力鋼筋在接頭處的傳力性能。

桁架拱的橫向聯結系構件，一般按構造配筋。

板面板如為雙邊支承連續板，須另外單獨進行配筋計算:如為微彎板，一般按構造配筋。預制微彎板應考慮吊裝過程中的受力要求，預防吊運時破裂損壞。

在現澆橋面混凝土中應適當布置防收縮和溫度鋼筋，一般是在面層混凝土內布置以鋼筋網。

2 配筋和應力計算相結合

設計桁架拱橋時，須根據施工階段和使用階段的受力情況，對各部分最不利內力組合下的應力驗算。配筋與驗算相結合地進行。各項驗算均能通過時，設計和配筋才能最后確定。在驗算過程中，有時可能需要修改結構尺寸，如下弦桿和受壓腹桿中出現壓應力過大、超過容許值時，就得適當放大截面尺寸。這時一般不采用增強配筋的辦法來降低最大壓應力，因為較不經濟。

驗算桁架拱片在運營階段(使用階段)的應力時，按各部位的受力性質不同進行相應的驗算。下弦桿和受壓腹桿按軸向受壓桿件驗算。計算時應按不同的長細比考慮各自的縱向彎曲影響，可不考慮所配縱向構造鋼筋的作用。受拉腹桿按軸心受拉桿件計算，計算時考慮拉力均由鋼筋承受。彎壓兼受的實腹段和上弦桿(上弦桿在局部荷載下受彎，桁架拱整體作用中受壓)，按偏心受壓構件計算。但對實腹段可先按彈性材料驗算截面上、下緣應力。

驗算中，在每一段驗算桿件中只取一個截面(桿件中部截面)進行驗算。實腹段則是對所選計算截面進行驗算。對于上弦桿，尚需檢驗局部荷載引起的剪力和結點負彎矩應力是否過大。

3 預應力配筋及驗算

鋼筋混凝土的桁架拱橋在受拉腹桿及受壓彎的實腹段等部位，難免出現裂縫，對這些部位施加以預應力就可克服上述現象。沿橋的橫向也施加以預應力，可使橋的整體性更好。施加預應力的桁架拱片預制構件，在運輸吊裝過程中具有較好抗裂安全度。此外，預應力還可能減低結構內的此應力。預應力桁架拱結構具有較高的承載能力和較輕的結構重量，在較大跨徑的桁架拱橋中獲得越來越多的采用。

桁架拱片上施加預應力的部位，一般為受拉腹桿、上弦桿和實腹段，這些部位施加預應力后，可不出現拉應力或出現較低的拉應力。桁架拱片上的預應力筋一般在預制場地上張拉。但當桁架構件在地面平臥時自重不起作用，那時預應力引起的結點次應力可能過大，因此有時對腹桿預應力筋只做部分張拉，待桁架拱片安裝就位后再行補張拉。

預應力筋的布置，在受拉腹桿中須使預加力的合力通過桿件軸線，使腹桿在預加力作用下中心受壓。在上弦桿和實腹段內，預應力筋的布置須適當的偏心，以抵抗受彎。上弦桿和實腹段的預應力筋盡量作直線的、通長的布置。如因施工方法需要桁架段采用分段預制然后懸拼吊裝，則預應力筋可作為吊裝索的一部分，并采用專門接頭作必要的接長。

根據桁架拱片的鉸接假定，對各部的預應力筋的配筋，同普通鋼筋混凝土桁架拱的配筋一樣，也把各部位作為單獨構件分別進行。配筋時先根據最大和最不利的內力主要組合和估計的預應力總損失，選定預應力筋數量和布筋位置。

預應力桁架拱橋上采用的預應力筋可以是高強度鋼絲束或低合金鋼粗鋼筋，相應的錨具有鐓頭錨和軋絲錨等。桁架拱上所用的錨具，要求錨固可靠、結構緊密并能重復張拉。腹桿的預應力筋一般不長，錨具內的滑移會引起過大的應力損失，使預應力作用不能充分發揮，故錨具須有較好的錨固性能。

在進行預應力配筋計算時須先根據具體條件選定合適的預應力體系(預應力筋、錨具、相應的張拉千斤頂及孔道的形成和壓漿方式)。布置錨頭位置時須驗算錨頭下的局部承壓強度。

橋面部位的橫向預應力，能將橫向各片桁架拱片連同橋面更牢固地連接成一體，加強結構整體性，并提高橋面板的承載力。橫向預應力筋的布置方式，一般是每隔一定縱向距離沿橋的橫向通長地布置一道，使每道預應力筋正好在預制橋面板間的橫向拼接縫中通過。預應力的大小視需要的橫向加強程度而定，但目前一般不作具體計算，而是采用與桁架拱片上同樣的預應力筋和錨具型式，可能適當變小規格，降低預加力噸位。