2020年度进展35:桥梁设计技术（3）——国内桥梁 拱桥
PART-1 前言
查阅了大量文献，许多桥梁均没有相关资料。通过网络搜索、咨询一些设计单位技术负责人、参加技术交流会等方式收集了2020年通车的拱桥资料，受获取途径限制，必然使收集到的拱桥数量有限、资料片面。本文的大跨拱桥指的是跨度大于150m。
收集到的2020年通车的大跨拱桥共21座，包括公路、铁路、市政等行业，其中2座连续钢桁梁柔性拱桥和2座预应力混凝土连续梁拱，本系列文章将其列入“国内桥梁——组合结构桥梁”，因此本部分内容共17座拱桥（见表1.1）。按材料、承载方式和受力体系可分为4种类型，分别是钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢箱拱桥、钢桁架拱桥。以下简要介绍各桥的设计及特点。
表1.1 2020年建成通车的大跨拱桥一览表
PART-2
钢筋混凝土拱桥
钢筋混凝土拱桥共5座，成拱方式分别采用悬臂浇筑、钢管混凝土劲性骨架外包混凝土和缆索吊装箱型拱共三种类型。其中四川叙永县鸡鸣三省大桥工程和贵州沙坨特大桥采用悬臂浇筑法施工，贵州渔塘大桥和四川盐源大金河大桥采用钢管混凝土劲性骨架成拱后再外包混凝土，重庆彭水上塘乌江大桥复线桥采用传统的缆索吊装箱型拱工艺。
2.1 叙永县鸡鸣三省大桥工程
鸡鸣三省大桥是泸州渡改桥项目之一，地处四川省叙永县的川、滇、黔三省交汇处，采用二级公路技术标准，大桥于2020年1月建成通车，见图2.1。桥面宽度11.5 m，桥梁全长286.42 m。主桥为净跨180 m钢筋混凝土箱形拱桥，拱圈净矢高36 m，净矢跨比1/5，拱轴系数1.988，采用挂篮悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工。主桥拱上结构采用双柱式排架，纵置跨径15×12.56 m预应力混凝土小箱梁。两岸引桥各为3×12.56 m预应力混凝土简支小箱梁。
图2.1a 鸡鸣三省大桥远眺
图2.1b 桥梁横断面图
图2.1c 拱圈采用悬臂浇筑、斜拉扣挂施工
拱圈采用单箱双室箱型截面，高3.5 m，宽9.6 m，拱圈顶、底板、腹板厚度根据受力采用变厚度。拱箱分31个节段施工，其中两岸各2个拱脚节段采用搭架施工，拱顶设一个吊架浇筑合龙段，其余26个节段均为挂篮悬臂浇筑段。最大悬臂浇筑节段重量239 t。
该桥特点如下：根据两岸地形、地质条件及环境景观特点，选择适宜的桥位、拱上排架间距及桥面标高；两岸锚碇采取不同形式，四川岸采用重力式锚碇，云南岸采用岩锚；扣、锚索力大，扣索设计最大索力195.8 t，锚索设计最大索力209.6 t。
2.2 贵州沙陀特大桥
沙坨特大桥地处贵州省铜仁市沿河县淇滩镇沙沱水电站大坝上游约800 m处，二级公路技术标准。大桥于2016年9月份开工，2020年4月建成通车。桥梁宽度20 m，长度626.8 m。主桥为净跨240 m上承式钢筋混凝土箱型拱[1]，拱圈净矢跨比1/6，拱轴系数m=1.85。拱上结构为三柱式排架，纵置19×13.2 m简支空心板。两岸引桥各为6×30 m预应力混凝土T梁，见图2.2。
拱圈采用单箱双室截面，高4 m，宽10 m；采用悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工；纵向共分37个节段，其中两岸拱脚位置1号节段为支架现浇段，拱顶设合龙段，其余节段为悬浇段；悬浇段最大长度为7.5 m，最大重量257 t。
图2.2a 沙坨特大桥
图2.2b 悬臂浇筑施工中的沙坨特大桥
该桥特点如下：
1、国内悬臂浇筑拱桥先前采用的挂篮为侧三角主桁，该桥采用“主桁下置，行走上置，主桁与底篮合二为一”的挂篮，在提高系统刚度的同时增大了施工操作空间，通过优化底篮系统建立了“以曲代曲”的方式，提高了拱圈的施工精度。
2、在施工过程拱圈部分段落设置预应力束，解决了主拱圈在施工过程中顶板混凝土拉应力偏大的问题。
3、悬臂浇筑拱圈的节段钢筋整体安装法，极大提高了工效。
2.3 贵州渔塘大桥
渔塘大桥地处贵州省正安县格林镇渔塘村，跨越沙阡水电站库区，采用二级公路技术标准，大桥于2020年6月建成通车。桥宽12 m，桥梁全长284 m。主桥采用净-200 m上承式钢筋混凝土箱型拱桥，净矢跨比1/5，拱轴系数1.988。拱上结构为双柱式排架，纵置跨径11×19.3 m预应力混凝土T梁。两岸引桥各为1-30 m预应力混凝土T梁，如图2.3。
拱圈为单箱双室箱型截面，高3.6 m，宽8.5 m。拱圈顶、底板及腹板厚度均为35 cm。拱圈采用钢管混凝土劲性骨架，再外包C55混凝土成拱。拱圈混凝土外包采用“三环六工作面”的方式。
劲性骨架上、下弦管采用Ф377×14 mm钢管，内灌C80混凝土；腹杆采用4肢L75×10角钢，上下平联及横联采用单肢L140×10角钢。腹杆、平联及横联均按X型交叉布置，节段各杆件采用焊接连接，节段接头采用法兰盘栓接。劲性骨架钢材总重420 t，分18个吊装节段，节段最大吊重达144 t[2]。
该桥特点如下：
1、首次应用主拱圈钢管劲性骨架带底模板及底板和部分腹板钢筋吊装施工技术，这种方式极大减少了拱圈底板钢筋绑扎及底模安装的难度，减少了高空主拱圈混凝土施工作业的安全风险，同时节省了拱圈施工工期。
2、劲性骨架节段间的连接均采用法兰盘栓接，避免高空焊接作业，更易保证接头连接质量。
图2.3a 渔塘大桥立面布置图
图2.3b 渔塘大桥横断面图 图
2.3c 渔塘大桥
图2.3d 渔塘大桥钢管劲性骨架节段
图2.3e 渔塘大桥钢管劲性骨架吊装节段
图2.3f 施工渔塘大桥缆索吊装斜拉扣挂
2.4 四川盐源大金河大桥
四川盐源大金河大桥跨越雅砻江，为满足大件运输的需要，临近既有桥梁建造的一座新桥，该桥于2018年9月开工建设，2020年7月建成通车。大桥全桥长238.2 m。主桥采用净跨径175 m上承式钢筋混凝土箱拱，净矢跨比为1/5.2，拱轴系数为2.4。拱上结构为双柱式排架，纵置跨径14×13.5 m预应力混凝土小箱梁。两岸引桥分别为18.5 m现浇钢筋混凝土箱梁和2×13.5 m现浇钢筋混凝土箱梁，如图2.4。
主拱圈为钢筋混凝土单箱双室截面，由C80钢管混凝土劲性骨架外包C50混凝土形成。截面高度4.6 m，宽度9 m；标准段顶、底板厚0.4 m，腹板厚0.32 m；拱脚至第1根立柱间的顶、底板混凝土厚度由0.7m线性变化至0.4m，腹板厚度由0.52 m线性变化至0.32 m；立柱处设厚40 cm厚的横隔板。
劲性骨架为钢管混凝土弦杆和型钢组成的桁架结构，上、下弦杆采用Ф473×16（20）mm、内灌C80砼的钢管砼；腹杆及横联均采用角钢，弦杆与腹杆、平联均通过节点板焊接。劲性骨架分为两个拱脚预埋段，16个吊装节段，一个合龙段，最大节段重36 t。
图2.4a 四川盐源大金河大桥
图2.4b 盐源大金河大桥施工方案示意图
该桥特点如下：
1、设计荷载大。按大件荷载标准（3纵列15轴线液压平板车，装载后车货总重570 t）进行设计。
2、本桥采用了强劲骨架，拱圈外包混凝土分为“两环八工作面”完成，有效地减小了外包混凝土的分环分段数，不仅简化了施工、缩短了工期，而且降低了外包混凝土施工的安全风险。强劲骨架和外包钢筋混凝土两者协同受力，使得结构具有更高的承载能力和更好的延性性能。
3、充分利用两岸结合地形、地质条件，结合预应力岩锚，取消了传统的索塔、扣塔和锚碇，直接将缆索和扣索锚固于两岸陡峭的山体上，避免了山体开挖，降低地质灾害风险，节省工程造价；还解决了常用的、在交界墩顶设置索塔后带来的首节段劲性骨架吊装难题，并将两岸引桥做节段起吊平台，解决了施工场地问题，如图2.5所示。
图2.5 钢管劲性骨架吊装及外包拱圈混凝土
2.5 彭水上塘乌江大桥复线桥
彭水上塘乌江大桥复线桥，桥梁全长248 m，宽12.5 m，如图2.6所示。主桥桥型及跨度与既有桥梁一致，为净跨150 m、净矢跨比1/6，拱轴系数1.756的上承式钢筋混凝土箱型拱桥，采用缆索吊装施工。该桥于2020年7月1日建成通车。
图2.6 彭水上塘乌江大桥复线桥断面及单肋节段吊装
拱圈全宽9 m，由6片预制拱箱拼装形成，每片箱宽1.5 m；每片拱箱分5段吊装施工，最大吊重65 t。中箱底板预制宽度为1.46 m，边箱底板预制宽度为1.48 m，厚度均为20 cm；预制宽度考虑浇灌24 cm纵缝混凝土的需要，中箱顶板预制宽度为1.24 m，边箱顶板预制宽度为1.12 m，厚度均为10 cm；预制腹板厚均为10 cm，箱间纵向湿接缝宽度30 cm；拱箱预制高2.05 m，成拱后再在顶板现浇15 cm厚的混凝土。
拱上构造为排架立柱，纵置14×11.2 m普通钢筋混凝土T梁组成。
该桥重点是新桥基础的施工不能影响既有桥梁的安全，结合基础形式，选择合理的新老桥间距。
PART-3
钢管混凝土
钢管混凝土拱桥共6座，其中广西平南三桥、四川仁沐新高速犍为岷江大桥为中承式钢管混凝土拱桥，浙江舟山岱山江南二桥位“飞燕式”中承式钢管混凝土系杆拱桥，浙江温州文泰高速南浦溪大桥、湖北恩施建恩高速找龙坝大桥为上承式钢管混凝土拱桥，四川泸州合江车辋大桥为下承式钢管混凝土拱桥。
3.1 平南三桥
平南三桥位于广西壮族自治区贵港市平南县西江大桥上游6 km，是荔浦至玉林高速公路平南北互通连接线上跨越浔江的一座特大型中承式钢管混凝土拱桥[3]，大桥全长1035 m，主跨跨径为575 m，桥面宽36.5 m，见图3.1。全桥总用钢量15000 t。该桥于2018年6月正式开工建设，2020年12月建成通车。
主拱采用变高度钢管混凝土桁架结构，主拱矢跨比为1/4，拱轴系数为1.5，拱肋中心间距为30.1 m；拱顶截面径向高8.5 m，拱脚截面径向高17.0 m，肋宽4.2 m。拱肋弦管直径1400 mm，管内灌注C70混凝土，腹杆直径700 mm，横撑直径850 mm。吊杆采用整束挤压的37根φ15.2环氧喷涂钢绞线，钢绞线极限抗拉强度为1960 MPa。吊杆间设置单股φ15.2钢绞线作为抗风索。桥道系采用钢格子梁的钢-混组合结构，钢格子梁由两道主纵梁、五道次纵梁与吊索处的主横联及四道次横梁组成，纵、横梁均采用“工”形截面。南岸基础采用扩大基础，北岸基础采用直径60 m圆形地连墙基础 注浆加固卵石层。
一条拱肋分22个吊装节段，最长节段45 m，最大吊重215 t。
设计采用了基于制造、运输、安装一体化的节段单元，即拱肋节段在工厂制造，船运，以及现场吊装均是一体化的节段，结合新型组合式横撑、矩形拱肋内横隔构造系、节段间内法兰装置，有效地减轻节段单元重量，减少高空焊接接头数量和高空作业时间。因此降低了吊装风险和安装费用。
在施工中应用北斗卫星定位系统、智能张拉等技术，将200 m高度的塔架顶部偏位精确控制在20 mm以内；基于影响矩阵原理的“过程最优，结果可控”扣索一次张拉计算理论，实现大跨径拱桥主拱圈线形控制技术的突破[4]。
图3.1a 平南三桥
图3.1b 平南三桥立面图
图3.1c 平南三桥横断面图
图3.1d 平南三桥桥道格子梁吊装
图3.1e 平南三桥拱圈吊装
3.2 四川省仁寿至屏山新市高速公路犍为岷江大桥
四川省仁寿至屏山新市高速公路犍为岷江大桥全长约4.5 km，其中跨越岷江的主桥长457.6 m[5]，主跨为净跨径400 m中承式钢管混凝土拱桥，桥面宽29 m，如图3.2所示。该桥于2017年5月开工，2020年12月完工。
主拱采用变高度钢管混凝土桁架结构，矢跨比为1/4，拱轴系数为1.45，拱肋中心间距为30.6 m，肋宽4 m；拱顶截面径向高为7 m、拱脚截面径向高高为13 m。拱肋上、下弦管各采用2根直径Ф1320 mm，壁厚分别为22 mm、26 mm、30mm、36mm等四种厚度的钢管，内灌C60混凝土，其中壁厚36/30mm的钢管材质Q390D，壁厚22/26 mm的钢管材质Q345D；横联用Ф762×16 mm钢管，竖向腹杆用Ф660×12 mm（16 mm，22mm）钢管。
吊杆采用抗拉强度为1860 MPa、整束挤压的25根Ф15.2环氧喷涂钢绞线，纵向间距为16 m。
桥道系采用钢格子梁的钢-混组合结构，钢格子梁由两道主纵梁、三道次纵梁与吊索处的主横梁及三道次横梁组成，纵、横梁均采用“工”形截面，材质均为Q355NH耐候钢。
拱肋分为14个吊装节段，最长39.3 m，最重220 t。
为了避开安全风险高的汛期水上运输，必须缩短节段安装周期，一方面加大节段长度，减少节段数量，另一方面改进了传统缆索吊装系统，采用了“大段悬拼精确成拱”技术，有效解决多扣索体系扣锚索索力调整频繁、操作复杂的难题。
图3.2a 四川省仁寿至屏山新市高速公路
犍为岷江大桥立面图
图3.2b 四川省仁寿至屏山新市高速公路犍为岷江大桥
3.3 舟山岱山新江南大桥
新江南大桥是G526线岱山段改建项目的关键节点工程，大桥处于岱山交通咽喉位置，连接岱山本岛与江南岛，在既有江南大桥东侧平行新建一幅大桥，采用四车道一级公路标准，设计行车速度为80 km/h。考虑桥梁景观的整体性，新桥桥型与既有桥梁外观一致，故仍选择采用钢管混凝土拱桥，新老桥桥孔及拱肋布设尽量对齐。受两岸地质条件限制，设置推力拱的条件不成熟，故新建江南大桥采用有系杆平衡的无推力拱形式。
新江南大桥主桥跨径布置为45.5 208 45.5 m，采用三跨“飞燕式”中承式钢管混凝土系杆拱桥，总长299 m，桥面宽度25 m，如图3.3所示。
图3.3a 新江南大桥立面图
图3.3b 新江南大桥
主拱肋采用等截面钢管混凝土桁架结构，悬链线拱轴线，计算跨径205 m，矢高38.68 m，矢跨比为1/5.3，拱轴系数m为1.25。全桥由两条拱肋组成，两肋中心间距28 m，每条拱肋由上下各2根Ф1000 mm钢管通过腹杆组成高3.7m，宽2.8m的钢管桁架，水平向采用Ф600×16 mm（非吊杆处为Ф400×12 mm）钢管横向连接两根主钢管。直腹杆、斜腹杆均采用Ф500×16 mm钢管作竖向连接。
大桥于2018年5月23日开工，施工区域处于海域，存在施工条件恶劣，桥梁结构复杂且技术难度高、安全风险大、工期紧任务重等特点。2020年6月28日大桥顺利通过荷载试验，标志着该桥已具备通车条件。
在桥梁建设中应用BIM管理平台，对大桥施工进行模拟并实时监控，解决了拱肋空间曲线结构测量监控难度大等问题。
3.4 温州文泰高速南浦溪特大桥
南浦溪特大桥位于泰顺县南浦溪镇西南侧，跨越珊溪水库和峃院线，全长445 m，宽度25 m，如图3.4所示。主桥采用计算跨径258 m钢管混凝土上承式肋拱桥，计算矢高为56.087 m，矢跨比1/4.6，悬链线拱轴线，拱轴系数m=1.6。拱上结构采用14×20 m工型钢-混组合梁，先简支后结构连续。大桥于2020年6月16日建成通车。
拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构，全桥由两条拱肋组成，两肋中心间距17 m，拱肋截面高5.5 m、宽3.0 m。每片拱肋由上、下各2根Ф1200 mm钢管，通过水平向12 mm厚缀板、竖向Ф600×16 mm钢管连接主管，组成桁架。拱肋总重约2600 t，每条拱肋划分为13个吊装节段[6]。
图3.4a 南浦溪大桥立面图
图3.4b 南浦溪大桥
图3.4c 南浦溪大桥横断面
图3.4d 南浦溪大桥拱肋节段吊装
图3.4e 南浦溪大桥桥道钢格子梁吊装
3.5 建恩高速找龙坝河特大桥
湖北恩施建恩高速公路找龙坝河特大桥横跨找龙坝河，两岸地形陡峭，局部近似直立状，大桥全长343 m，主桥为上承式钢管混凝土肋拱桥，跨径225 m，矢高45 m，矢跨比1/5，拱上结构为15×16 m空心板，如图3.5所示。大桥于2017年5月开工，2020年7月16日建成通车。
主拱肋采用变高钢管混凝土桁架结构，每条拱肋划分为22个节段，拱顶设合龙段，节段宽度5.5 m，最大高度8.5 m，最大长度16.2 m，最大重量48.7 t[7]。
图3.5 建恩高速公路找龙坝河特大桥
3.6 泸州合江县车辋大桥
车辋大桥为泸州市合江县渡改桥工程之一，采用三级公路技术标准。桥梁总长256.8 m，桥梁宽度12 m[8]。主桥采用净跨径220m中承式钢管混凝土拱桥，净矢高55 m，净矢跨比1/4，拱轴系数为1.5。本桥2018年4月10日开工建设，2020年9月30日建成通车。
拱肋为等截面悬链线无铰拱，截面高4.5 m，截面宽2.2 m。拱肋为钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的桁架结构，每肋上、下各两根弦杆采用直径800 mm，壁厚12～16 mm、内灌C70混凝土的钢管混凝土，腹杆采用Ф450×10 mm空钢管。两条拱肋中距14.3 m。吊杆纵向标准间距8 m，如图3.6所示。
图3.6 拱肋节段及桥道格子梁
桥道梁采用钢格子梁，其上铺波形钢再浇筑混凝土，形成钢-混组合结构，标准段钢格子梁由两道主纵梁、一道次纵梁与吊杆处的主横梁及两道次横梁组成；钢格子梁均采用“工”形截面。其中主纵梁高1.0 m，次纵梁高0.8 m；主横梁桥面中心处高1.3 m，次横梁中心处高0.8 m。
桥面板采用凹肋钢底板-混凝土的组合桥面板，凹肋钢底板组合桥面板无需在钢底板上焊接PBL键，施工更便捷，如图3.7所示。
图3.7 泸州市合江县车辋大桥
PART-4
钢箱拱桥
在17座大跨拱桥中，有5座钢箱拱桥。其中4座为外部静定结构的下承式钢箱系杆拱桥，桥道系均为钢格子梁，其上安装预制板的钢-混组合结构。另一座为中承式单肋斜跨钢箱拱，桥道梁为钢格子梁、正交异性钢桥面板。
4.1 晋城丹河特大桥
作为晋城东站站前广场及丹河快线“1 3”项目重难点和卡控性工程，丹河大桥斜跨丹河，如图4.1所示。主桥设计为跨径177 m下承式无横撑钢拱系杆拱桥[9]，桥道梁采用钢-混组合梁，与拱肋固结，大桥桥面宽53.5 m，双向八车道，拱高29 m，钢结构总重7400 t。2019年8月1日开始桩基施工，2020年5月7日开始首个系梁吊装，2020年6月30日钢梁合拢，2020年7月7日开始钢箱拱肋吊装，2020年8月6日钢箱拱肋顺利合拢。
拱肋截面为4×2.5 m。该桥桥型结构复杂、作业空间有限、施工工序繁多、钢结构制安工作量大。采用支架法施工。用浮箱拼装水中支架，桥面钢梁节段拖拉就位后拼装成钢格子梁，桥面钢梁上设支架支撑拱肋节段，履带吊吊装拱肋节段。
图4.1 晋城丹河特大桥
4.2 大永高速公路金鸡达旦河大桥
金鸡达旦河大桥是G4216华坪至丽江高速公路大理连接线上一座跨越鲁地拉电站蓄水淹没区的桥梁。因紧邻程海-宾川大断裂带，地震近场效应突出、地震烈度高（基本地震动峰值加速度为0.35g）、场地条差，主桥采用跨径为265 m、外部为简支体系的下承式钢箱系杆拱[10]，桥面宽度26 m，如图4.2所示。大桥于2017年6月1日开工，2020年6月30日建成通车。
拱轴线为悬链线，拱肋理论计算跨径265 m，矢高53 m，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.3，两拱肋中心间距30.6 m。拱肋采用变高度钢箱截面，拱顶截面高3.5 m，拱脚截面高4.5 m，宽度2.8 m。
桥道梁采用钢格子梁的钢-混组合结构，钢格子梁由两道主纵梁、五道次纵梁与吊索处的横梁及其间两道横梁组成。主纵梁采用钢箱截面，高3.2 m，宽2.8 m，次纵梁及横梁均采用“工”形截面。
吊杆纵向间距10.8 m，共22对。每根吊杆采用109Ф7平行镀锌钢丝，双层HDPE护套，两端冷铸镦头锚。系杆按体外束方式设置，全桥共设置20束，单侧设置10束15-55全防腐型整束可换可调镀锌钢绞线系杆，双层HDPE护套。
主桥共设置竖向承载力为70000 kN的4个摩擦摆式减隔震支座。
有别于同类型桥梁的施工方式，主桥采用“先拱后梁”施工顺序。
图4.2 金鸡达旦河大桥
4.3 黄石海洲大道北延段跨大冶湖新港大桥
黄石海洲大道北延段跨大冶湖新港大桥位于湖北省黄石市新港(物流)工业园区，采用双向六车道城市主干路设计标准，主桥为下承式钢箱系杆提篮拱桥，跨度220 m，矢高达48 m，钢结构总重约6000 t，如图4.3所示。大桥于2020年8月25日建成通车。
桥道梁采用钢-混组合结构，钢梁通过工字型横梁和小纵梁联结组成梁格体系，共分为46个节段，主要利用两台80T跨线龙门吊在支架上进行原位拼装。钢拱分为三大段进行安装，其中中段153 m采用低位拼装后进行整体提升，提升重量约1650 t。
最大特点是：拱肋“低位拼装 整体提升”技术，将全桥钢拱分为三大段进行安装。即在完成桥面钢梁安装之后，在桥面上布置钢管支架，两拱脚段直接在支架上拼装，而长153 m的中段拱肋采用低位支架进行拼装后，利用两组总高度为66 m的“提升支架”将中拱肋提升18.9 m至设计高度后合龙的施工方法。
图4.3 黄石海洲大道北延段跨大冶湖新港大桥
4.4 浦星公路跨大治河桥
浦星公路是连接上海闵行、奉贤的交通主干道，浦星公路桥跨大治河桥的主桥采用230 m跨径的下承式钢箱系杆提篮拱桥，如图4.4所示。桥面系为钢与混凝土组合结构，采用工厂预制、现场装配的施工工艺。实行钢筋集中加工、胎架钢筋标准件施工和无钢管脚手施工；主桥安装时巧妙利用老桥拆除后的基础作为新桥施工支架，以先梁后拱的方式最大程度确保了施工的安全性与可靠性，并结合内河航道最大吨位浮吊设备的使用，加快了现场施工速度，减少了对航道的影响。该桥于2020年6月28日建成通车。
该桥在施工过程中利用BIM技术实施管控并进行工况模拟，为施工提供全方位技术支持。施工期间，从倾斜地形扫测至主桥施工、主体结构合龙等各个阶段，充分利用BIM技术，为航道管理、管线与结构的相对关系、钢便桥工况模拟、浦星公路老桥拆除工况模拟、引桥小箱梁架设工况模拟、主桥施工工况模拟等提供了技术支持。在桥梁主体钢结构加工过程中引入三维扫描技术，对237 m钢结构主桥进行分段扫描电脑预拼装，保障了整体的加工精度。
图4.4 浦星公路桥跨大治河桥
4.5 济祁高速连接线跨引江济淮航道新桥大桥
济祁高速连接线跨引江济淮航道新桥大桥位于淮南市寿县，一跨跨越规划江淮运河河道，设计车速为80 km/h，双向六车道 两侧辅道，主桥全宽49.7 m。主桥为跨径150 m的中承式单肋斜跨钢箱拱桥[11]，钢箱拱跨径为170 m，矢高66.83 m，矢跨比为1/2.62，拱肋轴线的水平投影与桥轴线的夹角为25°，如图4.5所示。大桥于2020年1月1日建成通车。
桥道梁为钢格子梁体系的正交异性钢桥面，由边纵梁、大横梁、小纵梁、小横梁及正交异性钢桥面组成，材质为Q345qD。全桥共设12对吊杆，使拱肋与桥面连接形成稳定体系。拱肋重量2032 t，主梁重量3400 t。
施工时拱肋分三段，先吊装拱脚段至给定位置，之后将中段吊装至固定位置后,释放拱脚段，使拱脚段与中段合龙。
图4.5 济祁高速连接线跨引江济淮航道新桥大桥
PART-5
钢桁架拱桥
钢桁架拱仅1座，为市政桥梁。
成都天保湾大桥是天府新区锦江生态带整治项目（二期）中的两座桥梁，是锦江西片区接入天府大道的重要通道。天保湾大桥原名“沈阳路西段锦江桥”，位于天府新区成都直管区沈阳路西段，西接益州大道，东连天府大道南段，是锦江西片区接入天府大道的重要通道。天保湾大桥起于沈阳路西段与益州大道交叉口东侧，横跨锦江，在G213线（老成仁路）路口前下地。大桥于2020年3月31日建成通车。
图5.1 建成后的成都天保湾大桥
天保湾大桥项目全长880 m，其中桥梁长589m（主桥长230m，西引桥长207m，东引桥长152m）。主桥为跨径230m的钢桁架拱桥，主桥桥面宽度为43.5m，设双向六车道的机动车道，两侧各设3.5m非机动车道和3.5m人行道，两侧索保护区各2.5m，主梁采用纵横格构式正交异性桥面板钢梁，主拱采用矩形钢箱截面桁架拱。
图5.2 天保湾大桥立面布置图
天保湾大桥主桥跨度为230米中承式钢桁架拱桥，桁架布置采用了单侧单片箱式钢桁架拱肋的布置方式，通过车行道正上方布置K式风撑加强全桥横向刚度。主拱横桥向由两道拱圈桁架组成，中心间距为26.5m。拱肋上弦杆轴线采用二次抛物线，其计算跨径L＝216m，计算矢高f＝35m，矢跨比f/L＝1/6.17；拱肋下弦杆轴线采用二次抛物线，其计算跨径L＝216m，计算矢高f＝49m，矢跨比f/L＝1/4.41。主拱桁架上下拱轴线跨中间距6m，跨中桁高7.75m，高跨比1/36，根部桁高19m，高跨比1/11.36。
图5.3天保湾大桥断面图
主桥主梁为纵横梁格钢结构体系，梁高3.0m，全宽43.5m。梁体主要材质采用Q345D，主要为主纵梁（闭口箱梁）、小纵梁（拱梁相交段，闭口箱梁）、横隔梁（工字钢梁）、端横梁（闭口箱梁）组成的纵横向梁格体系。主纵梁中心间距26.5m，标准段横隔梁间距为3.0m，拱梁交接段横隔梁间距为2.0m；主纵梁宽3800mm，中心高2801mm，主纵梁顶、底板和腹板均采用16mm厚的钢板；全桥共计77道横隔梁，横隔梁线路中心线处梁高3.0m，按1.5%横坡向两侧渐变。横隔梁采用“工”字型截面，腹板厚度16mm，下翼缘板厚度20mm，顶板为桥面板。腹板采用厚度为12mm厚的纵、横向加劲肋进行加强。
拱脚设计为铰接形式，通过拱脚连接铰将主拱下弦杆和拱座混凝土连接在一起，连接铰的设计转角为0.01°。
图5.4 节点示意图
小结
伴随着理念的提升、构造细节的改进、装备的进步促进了拱桥设计建造技术的进步。针对早期拱桥所表现出的一些问题，许多技术人员主要围绕耐久性、安全冗余度、混凝土材料和施工技术等方面开展了大量的研究和技术攻关。
上承式钢筋混凝土拱桥具有经久耐用、养护成本低的优点，结合悬臂浇筑、劲性骨架法施工技术，还在往更大跨径方向发展。在中、下承式钢管混凝土拱桥及下承式钢箱系杆拱桥中，桥道梁均为钢格子梁与混凝土形成的混组合结构，增强了桥面整体性和安全冗余度，有效避免因个别吊杆断裂导致的桥面坠落事故，也方便今后不中断交通更换吊杆。下承式钢箱系杆拱桥，特别是提篮拱造型，具有一种横向稳定美，整体曲线优美，简洁轻盈。
作者简介 /Profile/
李亚东，男，博士，教授，博士生导师。兼任中国钢结构协会桥梁钢结构协会副理事长，中国铁道学会工程分会桥梁专业委员会副主任委员，中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会理事，《桥梁》杂志编委会副主任委员，《桥梁建设》和《世界桥梁》期刊编委。主编《桥梁工程概论》、《土木工程专业英语》和《亚东桥话》，副主编《桥梁漫笔》（第二版）、《铁路桥梁施工》和《焊接钢桥的疲劳应力》，参编《中国铁路桥梁（1980-2020）》、《大贝耳特海峡东桥》等，主审《铁路桥梁造型指南：德国铁路桥梁的设计理念》，是《中国铁道大百科全书（工程工务卷）》和第三版《中国大百科全书（土木卷）》桥梁分支条目的主要撰稿人。主持和参与国家及省部级科研课题10余项，承担过南京长江二桥、重庆菜园坝大桥、武汉杨泗港大桥、大瑞铁路怒江大桥、常泰长江大桥等20余座特大桥梁的科研和技术服务工作。
主要研究方向：现代桥式，钢桥焊接残余应力，山区桥梁防灾减灾，桥梁工程史，桥梁美学。
Email: yadongli2009@qq.com。
庄卫林，男，教授。中国公路学会桥梁和结构工程分会常务理事、全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会委员、北京茅以升科技教育基金会桥梁委员会委员等。2019年5月以前主要从事公路桥梁勘察设计工作，2019年5月调入西南交通大学工作。研究方向为桥梁的防灾减灾及桥梁技术的工程应用。曾获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖11项，二等奖7项，国家专利19项。享受国务院政府特殊津贴，四川省学术及技术带头人、四川省工程设计大师、全国公路优秀科技工作者、全国交通运输行业优秀科技人员、全国“年度十大桥梁人物”。
联系邮箱：756112147@qq.com。
谢尚英，女，博士，教授级高级工程师，硕士生导师，四川省工程设计大师，成都市政协委员，西南交大土木工程设计有限公司总经理。研究方向为现代桥式及桥梁结构设计理论、既有桥梁结构损伤与健全性评估。主持、参与完成科研项目10余项；发表论文20余篇；获四川省科技进步一等奖1项；主持设计作品获国家及省部级优秀设计奖60余项；专利30余项；主编地方标准3项。