500米级钢管混凝土拱桥多维连接创新技术

随着钢管混凝土拱桥跨径的增加，其吊杆长度越长。合江长江一桥主跨530 m，单根吊杆最长超过100 m。吊杆和桥面梁组成的拱圈悬吊结构体系柔性大、自振频率低，对风荷载和地震作用十分敏感，且与拱圈的自振频率相差大，造成拱圈与悬吊结构体系动力性能难以协调。

四川省公路规划勘察设计研究院有限公司提出了悬吊结构的多维连接体系，即在空间上的不同高度面、不同方向维度，对拱圈悬吊结构（桥道梁、吊杆等）与拱圈采取多种连接构造，调整悬吊结构的外部激励敏感性，以提高悬吊结构的动力性能，如图2-21所示。

图2-21　采用多维连接体系前后悬吊结构

拱圈悬吊多维连接体系的设计内容包括如下这些：①设置吊杆抗风减振串联索，提高吊杆整体性；②增加吊杆截面面积，提高吊杆抗拉刚度；③增加主梁纵横向减振制振限位构造，采用整体式钢-混凝土组合桥面板，降低桥面梁的振动性能。最终形成的拱圈悬吊结构多维连接体系如图2-22所示。

图2-22　拱圈悬吊结构的多维连接体系示意图

拱圈悬吊结构多维连接体系在合江长江一桥中的应用如下：

（1）吊杆抗风减振串联索设计。串联索两端张拉锚固，锚固于拱圈钢管横联下部设置的反力架上，再通过高强纤维塑性材料制成的绑扎丝与吊杆绑扎连接，如图2-23所示。

（2）吊杆设计。拱圈和桥面梁之间的柔性吊杆替换为刚性与拱圈及桥面梁匹配的大刚度吊杆。

（3）纵向限位减震装置设计。在桥面梁和桥墩之间，通过锚块设置阻尼器，如图2-24所示。(www.xing528.com)

（4）横向限位减震装置设计。设于拱圈肋间横梁上的两个上限位块，以及设于主梁底板上的两个下限位块共同组成横向限位减震装置。上限位块外侧和下限位块内侧设有橡胶垫，起到限位作用，提高桥面梁的横向刚度并对振动力起到缓冲和减振作用，如图2-25所示。

图2-23　减振串联索构造示意图

图2-24　纵向限位示意图

图2-25　横向限位示意图

（5）钢混组合桥面梁设计。采用轻型、整体性好、抗震的桥面梁，即通过纵横格子梁和钢-混凝土组合桥面板整体式连接的桥面梁结构。

通过研究和分析合江长江一桥的工程实践表明，该拱圈悬吊结构多维连接体系有效提升了拱圈悬吊结构体系的动力性能，并实现了拱圈与悬吊结构体系的整体匹配和振动协调，提高了结构整体性和行车舒适性，改善了拱圈与桥面梁的振动匹配性能。