Page 35 - 2021年第19卷第4期

管混凝土截面、矩形钢管混凝土截面，在流量特别大的方案中，主拱肋可选用桁式钢管混凝土截
面。拱上槽桥采用结构简支、桥面连续的方案，4 ~ 5 孔可设置一道桥面伸缩缝，保证行车舒适性与
桥面耐久性。本文以一座主跨 160 m 上承式钢管混凝土拱槽桥合建结构概念设计对其结构性能进行分
析，见图 5 所示。
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槽桥主跨长 160 m，纵坡 8‰，设计流量 20 m /s。上部结构采用双幅 14 m 预制箱梁，结构简支桥
面连续。拱截面采用如图 6所示哑铃型钢管混凝土截面，总高为 3.0 m，单管管径为 1.2 m，壁厚 20 mm。
矢高为 32 m，拱曲线采用悬链线，拱脚采用固结体系。拱上立柱均采用钢管混凝土，管径为 1.2 m，
壁厚 16 mm，立柱横撑与拱肋横撑均采用 0.8 m 钢管。在概念设计之初，为了优化主拱肋受力，采用
等效单肢钢管混凝土拱肋对悬链线参数 m 从 2.1 ~ 2.5 进行了结构分析，图 7 反映了随着 m 从 2.1 增大
到 2.5，拱脚处弯矩值增大 77%，L/4（L 为拱桥计算跨径）处弯矩值增大 40%，故选定 m=2.1。箱梁内
部过水断面分为左右两线，桥面宽度为 11.5 m，公路荷载等级按双车道公路-I 级考虑，箱梁其余细
节构造与 2.1 节中类似。

图 5 上承式拱槽桥合建桥型图（单位：cm）

图 6 上承式拱槽桥合建结构典型横断面（单位：cm）

管中混凝土收缩、徐变采用降温方式施加。水集度、交通活载、恒载等作用产生的轴力与弯矩
效应在关键截面处所占份额比例分别如图 8（a）—图 8（d）所示，从图中可见，拱脚处轴力与弯矩主要
受结构恒载控制，而到了 L/4（L 为计算跨径）和拱顶处水集度和交通活载产生的合计效应已经超过了
结构恒载。对于钢结构拱肋来说，由于水重和车辆荷载均属于活载，其在 L/4 拱到拱顶区域内，由活
荷载产生的局部应力幅效应明显，在节点细节设计时更要注意疲劳问题。
在荷载组合作用下，拱脚、L/4 拱、拱顶钢管和管内混凝土最大应力情况列于表 1 中，结果表明
主拱肋强度储备充足。拱整体稳定性如图 9 所示，整体面内稳定系数为 6.89，面外稳定系数为 7.83，
均大于公路拱桥规范限值 4.0。在交通活载下，拱肋正负最大挠度出现在 L/4 附近，正负最大挠度总
和为 3L/10 000，远小于规范限值 L/1000。在水集度荷载下，其挠度为 0.022 m。总体来说，哑铃型主

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