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我认识的钢箱肋拱桥

桥梁，作为一种越来越重要的交通设施，从原始时期就开始逐步发展，千百年以来一直是人类重要的交通方式，从最初的独木桥到后来的石桥一直到近现代的钢筋混凝土桥梁和钢构桥，技术不断发展进步，桥梁的跨度也越来越大，材料也日趋先进。我国桥梁建设随着国民经济增长得到了飞跃发展，江河湖海上建造了一座座大桥，许多桥梁享誉世界，这其中特别是钢桥，在现代桥梁建设中得到众多桥梁设计师的青睐，因此有许多著名的钢桥出现，不仅美观、经济，而且更稳定轻便。同时钢桥梁制造技术也有了极大地提高，下面就我所知谈一下我对钢桥的认识。 
目前运用最多的虽然还是混凝土桥梁，但钢桥的优点也日益突出，因为本身的材料为强度很大的钢材，在满足承载力和稳定性的要求之外相比其他混凝土桥梁要轻了许多，因此很多国家都很注重发展钢桥。除此之外，钢桥还具有一下几个优点：1.跨越能力大。较之钢筋混凝土桥来说，钢桥的跨度远大于其他桥梁。2.制作方便。大多数钢桥均由预制钢梁组装而成，因此只要预制好就省去了现浇混凝土般的麻烦。3.便于运输。由于自重较轻，便于汽车运输。4.安装速度快。钢桥构件便于悬臂施工法拼装，有成套设备，工艺很成熟，一般采用焊接和螺栓连接，施工方便。5.对于风荷载和地震等灾害有较好的防灾性能。同时，钢桥也存在诸如造价高，易腐蚀，变形大，耐火差，稳定性差，养护成本高，技术要求高等缺点。
钢桥的种类很多，大体来说有三种：钢梁桥、钢拱桥和钢索桥以及钢混结合梁桥。其中，钢梁桥又有钢板梁桥、钢桁梁桥和钢箱梁桥。钢拱桥又有钢桁拱桥、钢箱拱桥、钢管拱桥和梁拱组合桥。而钢索桥分为悬索桥和斜拉桥。对于简支钢板梁桥多用于中小跨度的铁路桥，简支或连续的钢桁梁桥多用于较大跨度的铁路桥。悬索桥和斜拉桥则适用于大跨度公路桥，钢混结合梁桥多用于城市公路桥主梁用钢板梁做成的钢梁桥叫做钢板梁桥。由于它构造简单，制作容易，运输安装维护养护等都十分方便，所以，当跨度较小时，钢板梁桥比钢桁梁桥经济，但与钢筋混凝土梁桥相比造价又太高，所以只有在工期场地等条件限制时才采用钢板梁桥。
主梁为薄壁闭合截面形式的梁桥称为钢箱梁桥。箱型梁的应用较为广泛，不仅梁式桥使用，其他如悬索桥和斜拉桥的主梁也多采用箱型截面，可见箱型截面有一定的优势。一般钢箱梁都配置加劲肋等加劲构件，是为了保证其受力性能和稳定性。与钢桁梁桥相比，钢箱梁桥采用正交异性钢桥面板和薄钢板的梁肋更加节省钢材用量，跨度越大越是节省。而且它抗弯和抗扭刚度较大，适宜做成连续梁。 
而对于我个人需要完成的毕业设计：公路上承式钢箱肋拱桥而言，我的基本认识是：一般用在跨度较大的桥梁上，在大跨度缆索支承桥梁中，钢箱主梁的跨度达几百米及至上千米，一般分为若干梁段制造和安装，其横截面具有宽幅和扁平的外形特点，高宽比达到1：10左右。

钢箱梁一般由顶板、底板、腹板、和横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成。其中顶板为由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板。
较典型的钢箱梁各板的厚度可为：盖板厚度14mm，纵向U形肋厚度6mm，上口宽320mm，下口宽170mm，高260mm，间距620mm；底板厚10mm，纵向U形加劲肋；斜腹板厚14mm，中腹板厚9mm；横隔板间距4.0m，厚度12mm；梁高2～3.5m。
钢板箱形梁是工程中常采用的结构形式.为研究横隔板间距对集中荷载作用下简支钢箱梁畸变的影响,通过设置不同数量横隔板的简支钢箱梁,比较其在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应,得到最大畸变效应随横隔板数量的变化曲线.在箱梁腹板顶端施加集中荷载,按畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载四种工况采用荷载分解的方法进行计算。
常见的钢箱梁结构断面形式主要有：单箱单室、单箱双室、单箱三室、单箱多室。

而肋拱桥就是拱圈由两条或两条以上分离的拱肋组成。拱肋之间用横系梁（或横隔板）联结成整体，使拱肋共同受力和增加拱肋的横向稳定性。这种拱桥便称为肋拱桥。
二、钢箱拱桥的制作
1.钢箱共杆件结构形式
钢箱拱制造，在特殊节点位置杆件按取现制造，在普通拱肋位置一般以直代曲。
主跨拱圈为悬链线变截面钢箱拱，钢箱拱肋采用等宽变高的单箱单室截面，桥面加劲梁采用正交异性钢桥面板结构形式。节段间连接采用焊接，加劲肋采用高强度螺栓连接。
拱脚及拱肋与主纵梁交汇处的三角钢构是受力最复杂的位置，工厂严格保证制造质量，是本桥的根本所在。
2.钢箱拱桥的制造方式
（1）匹配制造法
钢箱拱桥因其具有曲线线形、接口数量多、截面大以及吊杆相对拱肋位置变化等特点，制造总体方案采用类似钢箱的匹配制造法，采用制造与预拼一体化制造工艺，保证拱肋线形、吊杆锚箱形位尺寸精度及端口匹配。
（2）单件制造法
拱肋杆件单预制，端部预留配切量，且端部400mm焊缝预留不焊，待试拼装时配切及焊接。单接制造法关键在于杆件成型后划系统线、端口匹配配切线及试拼装安装匹配连接件。

三． 刚箱肋拱的构造
1.截面形式
截面形式的选择有两种方案。方案一是采用将顶板、底板与腹板边缘直接相连的方式来形成钢箱，而方案二则是将钢箱两侧腹板分别往刚箱内侧收缩10mm（依据焊缝尺寸的大小可以适当增大）的方式来形成钢箱。考虑到钢箱组装和焊接的难易程度，最终选择了第二种方案，以方便钢箱组装成形和焊接工作的顺利进行，降低施工难度。
拱肋可以根据桥梁跨径、桥面宽度、钢箱尺寸、及桥梁用途等参数，来确定钢箱拱肋沿桥跨方向是等截面还是变截面形式。对于小跨径、窄桥面、钢箱尺寸小的人行天桥的情况，全跨范围内可采取等截面形式；对于跨径较大、桥面较宽、钢箱尺寸也较大的公路桥情况，通常在拱肋L/4偏下的立柱位置，为满足近跨中区段钢箱上浇筑顶板混凝土的需要，将拱肋钢箱高度着意降低，其降低值即为顶板混凝土的厚度。钢箱过渡区段高度变化可按1:1或1:2的比例来完成。
2. 钢箱拱肋节段划分
由于钢箱拱肋要在工厂分段预制，就必然存在如何划分钢箱节段的问题。钢箱拱肋节段划分的原则如下：
（1） 由于接缝处是个薄弱环节，故节段的划分要根据全桥模型的计算结果，尽可能地将接缝设在受力较小，且受力较明确的位置。
（2） 根据实际地形和吊装能力，控制好每一节段的吊装重量，确保拱肋钢箱吊装过程安全、可靠。在此基础之上，尽可能地减少钢箱节段的数量。
（3） 节段划分应尽可能地避开拱上立柱和横系梁所在的局部位置，以防焊缝位置出现集中荷载的作用。
以上就是我个人对钢桥，尤其是刚箱桥的一点点认识，我国国土辽阔，经济也正飞速发展，钢桥的作用日益凸显。地域的要求让钢桥更具优势，高速铁路的建设也为钢桥发展带来前景。在未来的时间里，钢桥的跨度将越来越大，使用功能要求也会越来越高，一些新型的结构和构造形式将更加丰富和优越，设计理论也会更趋于成熟，施工技术也会相应提高。由于钢桥的特点，注定在未来的桥梁建设中占有重要的地位。 
20110509 陈鹏康
参考文献：
[1]郑凯峰.钢桥新讲义.成都：西南交通大学，2011
[2]周志祥,范亮.钢箱-混凝土组合拱桥.北京：人民交通出版社，2014.
[3]中铁九桥工程有限公司.公路桥梁施工系列手册-桥梁钢结构.北京：人民交通出版社,2014
[4]彭伟.钢结构设计原理.第一版.成都：西南交通大学出版社，2004