裝飾拱橋結構吊桿的選擇

王方亮天津市市政工程設計研究院（300000）

一個優秀的橋梁作品，首先會在建筑景觀上取悅于人，設計師兼顧結構、景觀雙重設計已成為一種素養。當下設計師門講究力學美，環境與結構的結合，景觀與結構的協調，各因素相輔相成。拱橋作為一種優雅的橋梁結構型式，在景觀層面有其先天的優勢，其構圖講究曲線線性，構件設計中不乏張力感，也得到了建設方的青睞，吊桿作為拱橋的一個關鍵受力構件，是承上啟下之銜接元素，拱梁體系中，吊桿力的選取更是關乎到整個結構設計，關系到各個構件尺寸的選取[4]。

1 工程概況

某區關鍵區域市政橋，單跨過河，橋梁上部結構為預應力混凝土T梁，下部結構為U臺。擬在T梁上實施裝飾假拱結構，景觀要素是工程設計的一個關鍵點，吊桿與外T梁的側伸挑臂緣鏈接，為外飄主幅拱體系橋型。

2 設計思路

主、副拱的結構結合使得拱橋結構造型更趨優雅，梁體平面上采用外挑擴大的人行道布置方案。副拱吊桿錨固區要考慮到外挑人行道的設計。單純從力學角度考慮，副拱吊桿提供一個初拉力，可為外挑懸臂的人行道板提供一個上拉力，不失為一個較好的設計；亦可主、副拱吊桿單獨成體系，不作為下面梁體的連接承載體。針對此兩種思路，作吊桿選取分析。

3 吊桿選取分析

采用大型有限元分析軟件MidasCivil/2019建立該橋空間有限元分析模型。橋梁采用整體建模，拱肋、橫撐、T梁、人行道側現澆縱、橫梁采用空間梁單元，預制人行道橋面采用板單元，吊桿及系桿采用空間桁架單元，人行道側現澆縱、橫梁剛接，并與T梁疊合剛接，拱腳基礎固結。

主、副拱的架設單獨完成，在無吊桿的工況下，拱梁為無聯動體系。鋼絞線、平行鋼絲、鋼拉桿均進行了初張拉，三種吊桿的屬性（截面積、模量等）按照等同模擬，初始張拉力為3t。鋼管吊桿不進行初張拉，且吊桿下端是自由端，通過在梁體上預開孔，將吊桿下端深入梁體孔中，再填入瀝青等彈塑性介質。

對鋼絞線、平行鋼絲、鋼拉桿三種結構進行吊桿力的單項結果提取：溫度影響下的吊桿力變化范圍為-3.6t～3.6t。運營階段的吊桿力變化為-5.7～3.0t，吊桿直接與混凝土橋面連接，吊桿對鋼筋混凝土的作用力變化較大，拉、壓的作用結果均有體現。本工程外懸臂人行道區域的鋼筋混凝土對吊桿的拉壓作用較敏感，從受力角度考慮，不是理想的設計。而鋼管下端自由的吊桿形式可以規避上述問題，對鋼筋混凝土橋面無不利影響，是一種較優的設計構造。

從結構造價角度考慮，鋼絞線、平行鋼絲、鋼拉桿的安裝費用遠高于鋼管吊桿的安裝費用，前三者的錨頭、叉耳、連接套筒等費用和鋼管的材料費用差距更大，造價近千萬的假拱橋，鋼管吊桿費用可控制在10萬元以下，而其它三種形式吊桿的費用均超過30萬元。

從維護養管角度考慮，鋼管吊桿的更換較其它三種形式吊桿的更換簡單方便。

分析四種吊桿形式下的垂度效應，根據索體結構的經典垂度公式可求解出9m長度75°斜置柔性吊桿的垂度為4～5mm，較小；而鋼管吊桿的下撓約為12mm，在可接受范圍之內、不影響美觀。

4 結語

文章對某裝飾景觀拱橋進行受力分析，比較了鋼絞線、平行鋼絲、鋼拉桿等專用索具與非常規鋼管吊桿的受力效應，及其對連接鋼筋混凝土梁體的影響，并從經濟、養護、美觀等角度綜合討論了鋼管吊桿的優勢。由此得出結論：鋼管吊桿具有良好的經濟性，可為同類橋梁借鑒參考。