桁架拱橋是指中間用實腹段，兩側用拱形桁架片構成的拱橋。桁架拱片之間用橋面系與橫向聯結系(橫向撐架、剪刀撐)連線成整體。特點是實腹段與兩側拱形桁架片起著拱的受力作用，拱腳有水平推力可減小跨中彎矩；這種橋比一般帶拱上建築的肋拱橋受力合理，可節省材料，減小自重，適用於地基較差的場合。
基本介紹
- 中文名：桁架拱橋
- 外文名：trussed arch bridge
- 別稱：拱形桁架橋
- 優點：整體性強，節省材料等
- 缺點：模板較複雜，構件纖細等
- 學科：公路交通科學技術
特點,類型,施工,
特點
桁架拱橋由拱和桁架兩種結構體系組合而成，兼有桁架和拱的受力特點。桁架部分各桿件主要承受軸向力，具有普通桁架的受力特點。實腹段具有拱的受力特點：拱的水平推力減少了跨中彎矩，使跨中實腹段在恆載作用下，主要承受軸向壓力；在活載作用下將承受彎矩，成為偏心受壓構件。桁架拱綜合了桁架和拱的有利因素，以承受軸向力為主，可採用圬工材料來修建，並能充分發揮圬工材料的特性。同時，拱上結構與拱肋已形成桁架，能充分發揮全截面材料的作用，與同跨梁橋相比，節省鋼材較多，圬工用量與梁橋接近，但比同跨拱橋要少。另外，由於桁架拱外部通常採用兩鉸結構，因而地基位移、溫度變化等產生的附加內力較小。因此，桁架拱具有結構受力合理，整體性強，節省材料，自重小等特點，對軟土地基有較好的適應性。
架拱橋的大部分構件都是預製安裝的，同時施工工序少，對吊裝能力適應性強，且桁架拱片構件預製可與下部結構施工平行作業，工期可相應縮短。此外，由於桁架結點是剛性連線，使交會於結點的豎桿、斜桿易開裂，影響整體剛度和耐久性，難以維修養護。因此，桁架拱橋的套用範圍以20～50m的中等跨徑為宜。但是，如果採用預應力的桁架拱，可克服受拉桿件開裂的問題，並可使跨徑增大。
桁架拱橋的缺點是：模板較複雜，構件纖細，故澆築和運輸桁架拱片須仔細小心；由於是鋼筋混凝土結構，在一些受拉、受彎部位及剛性節點處，仍難免出現裂縫。
類型
根據其構造不同，桁架拱可以分為斜(腹)桿式、豎(腹)桿式、桁架肋拱式和組合式四種。
(一)斜(腹)桿式
斜桿式桁架拱橋又可分為三角形式、帶豎桿的三角形式、斜壓桿式和斜拉桿式四種。三角形式的腹桿總長度最短，因此腹桿用料省，整體剛度較大。但是當拱跨較大，節間過長時，上弦桿承受局部彎矩所需的鋼筋較多，因此宜設定豎桿來減小節間長度，成為帶豎桿的三角形桁架拱。根據斜桿傾斜方向不同，又有斜壓桿和斜拉桿兩種。斜壓桿式斜桿受壓，豎桿受拉，且斜桿的長度隨矢高和節間長度的增大而顯著增大，尤其是第一個節間內的斜桿長度更大。為了防止斜桿失穩而需要增大截面尺寸，可採用不同截面尺寸的斜桿以節省材料，但施工麻煩。斜拉桿式則斜桿受拉，豎桿受壓，為避免拉桿及結點開裂，並節省材料，可採用預應力混凝土斜拉桿，外形美觀，是常採用的一種形式。
(二)豎(腹)桿式
豎桿式的腹桿只有豎桿，沒有斜桿，豎桿與上、下弦桿組成多個四邊形框架。這種形式腹桿少，質輕，結點上只有三根桿件相交，鋼筋布置較為簡單，混凝土澆築方便，外形也較整齊美觀。其受力特點是框架桿件以受彎為主，故需配筋較多。另外，豎桿與上、下弦桿連線點易開裂，適用於活載較輕的中、小跨徑的橋樑。
(三)桁架肋拱式
這種形式相當於將肋拱橋的拱肋做成桁架結構，而拱上建築仍保留。桁架肋拱的桁架高度小、吊裝方便，適宜於無支架施工和較大跨徑的橋樑。但由於桁架在拱腳處固結，基礎變位、溫度變化和混凝土徐變引起的附加內力較大，拱腳上弦桿易開裂。
(四)桁式組合拱
桁式組合拱主要用於大跨徑預應力混凝土拱橋，它與普通桁架拱的不同之處在於上弦桿斷點位置不同。普通桁架拱的上弦桿簡支於墩台上，上弦桿與墩台之間沒有斷縫(即斷點)；而桁式組合拱上弦桿斷點(斷縫)位置設在墩台頂部至拱頂之間的某個部位，這樣，從斷點到墩台頂部形成一個懸臂桁架，而兩斷點之間成為一普通桁架拱，但下弦桿仍保持連續。從力學上看，桁式組合拱相當於是普通桁架拱支承於兩端的懸臂桁樑上，從而形成拱梁組合體系。
施工
桁架拱橋的施工主要是構件的預製和安裝。
(一)構件的預製
桁架拱片的桁架段預製構件一般採用臥式預製，實腹段構件採用立式預製，故桁架段構件在吊離預製底座出坑之後和安裝之前，需在某一階段進行預製構件“翻身”，即由平臥狀態轉換到豎立狀態，其基本步驟是：將桁架段構件平吊離地→制動下弦桿吊索→收緊上弦桿吊索，或者制動上弦桿吊索→緩慢放鬆下弦桿吊索，實現構件的空中翻身。
(二)桁架拱片的安裝
桁架拱橋的吊裝施工過程包括：吊運桁架拱片的預製段構件至橋孔，就位合龍，處理接頭；安裝橫向連線件使各桁架拱片聯成整體；鋪設預製微彎板或橋面板；安裝人行道懸臂樑和人行道板。
桁架拱片的安裝工作分為：有支架安裝和無支架安裝。前者適用於橋樑跨徑較小和具有河床較平坦、安裝時橋下水較淺等有利條件的情況；後者適用於跨越深水和山谷或多跨、大跨的橋樑。
1．有支架安裝
有支架安裝法需在橋孔下設定臨時排架。排架的位置根據桁架拱片的接頭位置確定。每處的排架一般為雙排架，以便分別支承兩個相連線構件的相鄰兩端，並在其上進行接頭混凝土的澆築或接頭鋼板的焊接等。安裝施工時，運送第一片邊段桁架預製構件至橋孔後，由浮吊或龍門吊機等起吊安裝就位，用斜撐臨時固定桁架段；吊運安裝其餘邊段桁架構件，並用橫撐與前片暫時聯繫；安裝跨中實腹段；施工桁架拱片縱向以及與橫向聯結系構件的接頭；當接頭混凝土滿足強度要求時，拆除施工臨時橫撐，進行卸架作業。
2．無支架安裝
無支架安裝，是指桁架拱片預製段在用吊機懸吊著的狀態下進行接頭和合龍的安裝過程。常採用的有：塔架斜纜安裝、多機安裝、纜索吊機安裝、懸臂拼裝和拱肋式安裝等。
塔架斜纜安裝法是在墩台頂部設一塔架，桁架拱片邊段吊起後用斜向纜索(亦稱扣索)和風纜穩住再安裝中段。一般合龍後即松去斜纜，接著移動塔架，進行下一片的安裝。
多機安裝時，一片桁架拱片的各個預製段各用l台吊機吊裝，一起就位合龍。待接頭完成後，吊機再松索離去。
拱肋式安裝法，即將桁架拱片分成下弦桿構件和一些三角形構件進行預製；安裝時，按肋拱橋的安裝方式先使下弦桿合龍成拱，隨後在其上安裝三角形構件。
