文 献 综 述

1.工程背景

太原至中卫(银川)铁路是《中长期铁路网规划》规划的西北至华北新通道的重要组成部分，线路东起太原南站，西达包兰线中卫站、银川站，横穿23个县市区，线路等级为Ⅰ级，桥隧占比38%。太原至中卫线路全长751公里。苗家坪大理河特大桥位于陕西省子洲县苗家坪镇，上跨青银高速公路后与苗家坪2＃隧道直接连接。桥梁全长658.11m，其主跨拟设置为约72～112m简支下承式钢管混凝土拱桥，本次设计的拱桥主跨为72m，拱肋采用钢管混凝土哑铃形拱，拱管直径1.0m，管壁厚16mm，拱肋矢高14m，矢跨比约1/5，拱管内灌注C50补偿收缩混凝土。主拱轴线为二次抛物线，上下拱管之间设置腹腔，在腹腔内吊杆设置处在设置Φ800#215;16mm钢管，其余位置处间隔两米设置Φ560#215;12mm钢管。两主拱肋中心间距10.8m拱肋之间设两道K横撑；梁上吊杆间距5m，全桥共设11对吊杆。

苗家坪镇属华北地台的鄂尔多斯台、陕北台凹的中北部。东北部靠近 东胜台凸，是块古老的地台，未见岩浆岩生成和岩浆活动，地震极少。 地势由西部向东倾斜，西南部平均海拔 1600-1800 米，其它各地平均海拔 1000-1200 米。最高点是定边南部的魏梁，海拔 1907 米，最低点是清涧无 定河入黄河口，海拔 560 米。地貌分为风沙草滩区、黄土丘陵沟壑区、梁 状低山丘陵区三大类。大体以长城为界，北部是毛乌素沙漠南缘风沙草滩 区。得到治理的沙滩地郁郁葱葱；海子(湖泊)星罗棋布。南部是黄土高原 的腹地，沟壑纵横，丘陵峁梁交错，水土流失得到初步控制，生态环境有 了较大改善，境内 95%为山区，5%为川区。该区域跨越暖温带与中温带，具 有大陆性季风气候特点。日照充足，光能较强。年均气温 9.1℃，年均无霜 期 145 天，降水变率较大，旱涝频繁。年均降水量 428.1 毫米，春夏季多 行偏南风，秋冬季春盛行偏北风。本设计需考虑满足跨越青银高速公路的 要求，主桥拟采用跨径约为 72m 的简支下承式钢管混凝土拱桥。

2.系杆拱桥的发展

在中国，下承式系杆拱桥出现较早，这种桥式多为钢筋混凝土结构，有柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱和刚性系杆刚性拱之分，拱肋的推力由系杆承受，墩台犹如梁桥只承受竖向压力，这就减轻了墩台的负担，特别适用于软地基。在20 世纪五六十年代，山东、江苏等地的运河上修建了数座这类桥梁，跨径一般在50 米左右。陕西省略阳还建成了一座3 跨的下承式系杆拱桥，3 跨跨径也均为50 米。20 世纪八十年代以后，中承式系杆拱桥开始出现，它由一个主跨和两个边跨组成，系杆从主跨的中间穿过拉在两个上承式半拱构成的边跨的端部，外形酷似飞鸟，故又称飞鸟式拱桥。其传力方式的拉力通过两个边跨传到桥墩，以平衡主跨拱的水平推力。由于这种桥型造型美观、跨径大、适应性强，故很快在全国推广应用，已建和在建的这种桥型已达20 余座，特别在一些城市桥梁中采用较多，其最大跨径要数广州市的丫髻沙大桥。

3.系杆拱桥的承载特点

系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，具有拱桥的一般特征，又有自身的独有特点。它是一种集拱与梁的优点于一身的桥型，它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。拱与弦间用两端铰接的竖直杆联结而成。亦可用斜杆来代替直杆成为尼尔森体系。这种拱桥内部为超静定体系，外部则为静定，因此对墩台不均匀沉降无影响。从结构上主要可以分为有推力和无推力两种组合体系。

系杆拱桥主要是由杯件组装而成的一个空间杆件体系，主要承重体系为拱架，由系杆。拱肋及吊杆组成，作用在桥面系的恒活载由桥面板经横梁传给拱架结构的系杆上，并通过吊杆传至拱肋。就目前较多采用的刚性系杆刚性拱形式的系杆拱桥来说，作为连接两片拱架的桥面系横梁，由于系杆对横梁的扭转约束作用，横梁两端支承情况既不是简支也不是固端，而是处于两者之间的一种弹性嵌固约束状态。横梁瑞部承受的弯矩作用于拱架的系杆上即为系杆结点所承受的扭矩，故拱肋和系杆截面除了作用有弯矩、剪力及轴力外，还作用有扭矩。斜系杯拱桥在构件组成上与正的没有什么区别。主要是横向连接杆件像桥面系横梁及拱肋上风撑相应于系杯及拱肋由于非正交而形成一斜交角度。桥面系中桥面板也因作为支承的横梁斜置而必须设计成斜板结构，但斜板跨径在系杆拱桥中由于横梁间距不大（一般为4～8m），故与一般斜板结构没有什么大的构造及受力区别，但横梁斜置后却使横梁传给系杆结点的作用力发生了某种变化，横梁计算跨径加大了，横梁与系杆的相互约束情况也由于斜交角度的大小变化而与正交时不同了。同时定性分析，横梁上可能会产生正交时所没有的扭矩，从而使系杆各结点上作用有附加弯矩。因此，要了解各构件内力随斜度变化的内力特性，必须从整体结构采用空间杆系有限元方法来考虑.