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摘要：崇州第二快速通道金马河大桥主桥为（36+138+36）米飞燕式拱桥。简要介绍该桥的建设条件，结构形式及关键构造设计，对于同类桥梁设计有一定的参考价值。
关键词：飞燕式拱桥；主拱肋；边拱肋；钢管混凝土；矢跨比
中图分类号：U448文献标识码： A
一、工程概况
金马河大桥工程是光华大道西延线的控制性工程，上跨金马河，主桥为跨径布置36m+138m+36m的中承式飞燕式系杆拱桥。光华大道延伸线（崇州第二快速通道）是成都市市委、市政府2007年“惠民行动”中的五条主要道路建设项目之一。该项目建成后将是崇州市与成都市区的主要通道之一，有利于改善和优化成都西部片区交通网络结构，对缩短成都市区与崇州市的距离，促进金马河整体开发利用和沿线社会经济发展具有重要作用。
二、设计依据
1、设计所依据的规范
现行国家规范。
2、主要技术标准
⑴ 设计荷载：公路-Ⅰ级，同时满足城市-A级；人群：3.5KN/m2。
⑵ 设计安全等级：一级，结构重要性系数1.1。
⑶ 桥面宽：0.3m(人行道栏杆)+2.05m(人行道)+0.15m(人行道栏杆)+2.2m（槽形梁）+0.5m(防撞墙)+24.5m(行车道)+ 0.5m(防撞墙)+ 2.2m（槽形梁）+0.15m(人行道栏杆)+ 2.05m(人行道)+ 0.3m(人行道栏杆)。
⑷ 桥面横坡:1.5%双向坡。
⑸ 坐标及高程系统：本桥坐标为温江坐标系，高程为温江高程。
⑹ 环境类别：Ⅰ类。
⑺ 通航标准：桥下不通航。
⑻ 设计洪水频率：1/100。
⑼ 地震动峰加速度值：0.1g；地震动反应谱特征周期为0.40s。
三、桥梁设计
1、总体设计
金马河大桥主桥为跨径36m+138m+36m中承式飞燕式系杆拱桥。
2、主拱肋
本桥主拱肋为中承式钢管砼拱肋，横桥向位于行车道与人行道之间。每侧拱肋由两片构成，两片间以缀板砼相连于上、下弦杆处。桥面以上部分为桁架结构，桥面以下部分为实腹板哑铃形结构。拱肋高3.5m，宽2.2m。上、下弦杆为φ850×16mm的钢管，内灌C50砼；腹杆为φ400×10mm钢管；桥面以下腹板为缀板砼。主拱肋净跨径130m，净矢高37.143m，净矢跨比1/3.5。拱轴线为悬链线，拱轴系数为1.4，预拱度在拱顶取值△f=0.13m，设预拱度后的拱轴线仍为悬链线，其拱轴线系数m=1.37。
主拱肋设置两道横向风撑，型式为K字撑，钢管桁架结构，设置于拱顶两侧12m处，以保拱肋合拢后施工阶段与证营运阶段的稳定安全。
3、边拱肋及拱上建筑
边拱肋净跨径32m，拱轴线为二次抛物线。边跨拱肋为箱形砼拱肋，横桥向位置与主拱肋相同。拱肋高3.5m，宽2.2m。顶、底板厚75cm，腹板厚70cm。为利美观，拱侧侧面设厚5cm的凹槽。边拱肋采用C40砼。
为了防止边拱肋端部支座处出现负反力， 边拱肋端部设置强劲的现浇实心端横梁，端横梁采用C40砼现浇的普通钢筋混凝土结构。在边拱肋与桥面系交接处设置了2根肋间横梁，肋间横梁采用钢横梁与边拱肋预埋牛腿固接。在边拱肋跨中设置了一道I字撑,为钢管桁架结构。
4、吊杆与拱上立柱
本桥吊杆间距6m，吊杆采用Ф7镀锌高强平行钢丝，标准强度fpk=1670MPa，设计荷载2195KN。桥道横梁附近的三根短吊杆采用PES（FD）7-139丝，安全系数4.07，锚具采用LZM（K）7-139Ⅲ型吊杆锚具；其余吊杆采用PES（FD）7-91丝，安全系数2.67，锚具采用LZM（K）7-91Ⅰ型吊杆锚具。为便于今后换索，设计时将锚头外露，加防护罩保护。有关吊杆制作技术及参数应严格符合：中华人民共和国交通行业标准《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365-2001。
吊杆露出桥面以上2.5m范围内，用外套不锈钢管防护，为保证行车安全，可在上面设反光标志。
拱上立柱均采用φ900×16mm钢管砼，内灌C50砼
5、水平系杆
系杆采用高强低松驰钢绞线成品拉索（外包PE防护套）置于砼槽型梁内，通过钢保护箱穿过主拱肋并锚于边跨端部，每片拱肋下布置6束,规格为15-37型,钢绞线标准强度为fpk=1860Mpa。为了便于后期换索，每片拱肋还预留2索备用索孔道，系杆横桥向位置与拱肋相同。
6、桥面系
桥面系由横梁、小T梁、槽形梁、人行道梁（板）及桥面现浇层组成，桥面纵向跨径除第7、8、27、28跨为7.5m，其余跨径均为6m。每两根横梁间设20片小T梁，2片槽形梁，2片人行道梁。吊杆横梁通过吊杆与主拱连接，立柱横梁则通过立柱与主拱肋或边拱肋连接，而主拱桥道横梁却将主拱肋很好的连接在一起。小T梁、槽形梁、人行道梁（板）和吊杆横梁、通过它们之间的纵、横向湿接缝及桥面10cm后的后浇层而成一整体，在主拱肋范围内是通过桥道横梁的支座支承和各吊杆的弹性吊点，形成一悬浮体系。而在桥道横梁到边拱肋间是通过钢横梁上的支座支承形成一伸缩体系。
7、主拱墩及基础
主拱墩及承台为两个分离式实心钢筋混凝土结构，中间用系梁相连，每个主拱承台基础采用9根φ1.8m钻孔灌注桩，13#、14#墩桩长分别为36m、37m。过渡墩为桩柱式桥墩，墩柱直径1.8米，桩基直径2.0米，桩长35 m。
四、结构计算
主拱的整体强度计算采用midas6.71进行分析，计算模型为平面杆系结构。汽车荷载等级为公路I级，取重要性系数1.1，横向分布系数按杠杆法计算，单个拱片为汽车1.01，人群0.54。温度荷载按升温19℃、降温23℃考虑。分别计算了各施工状态及营运状态的强度及应力，所有强度、应力计算的各项指标均符合规范要求，其中在成桥状态下弦管钢管最大应力138MPa、砼最大应力12.2 MPa，腹杆最大应力幅23.7Mpa。恒载作用下跨中挠度6.8cm、汽车作用下跨中挠度1.4cm。
主拱的施工和成桥阶段稳定采用空间分析程序midas6.71进行分析，分别计算了各施工状态及营运状态的稳定性。荷载考虑有恒载、风载及汽车人群，基本风压0.2KPa，砼容重按26KN/m3。各状态均按一类稳定进行了分析，计算结果表明各状态稳定系数均满足要求，其中最小稳定系数在泵上弦杆砼状态时，稳定系数16.8。
边拱的整体强度计算采用midas6.71进行分析，计算模型为平面杆系结构。汽车荷载等级为公路I级，取重要性系数1.1，横向分布系数按杠杆法计算，单个拱肋为汽车2.02，人群1.08。温度荷载按升温19℃、降温23℃考虑。分别计算了各施工状态及营运状态的强度及裂缝，所有强度、裂缝计算的各项指标均符合规范要求，最大裂缝宽度小于0.1mm。恒载、收缩徐变及汽车作用下拱顶挠度分别0.3cm、0.3cm、0.0cm。
边拱计算了運营阶段的稳定性，采用空间分析程序midas6.71进行分析，荷载考虑同主拱，按一类稳定进行了分析。最小稳定系数43.6。
五、结语
在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其诸多优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强，并且常盛不衰，不断发展的桥梁形式。金马河大桥选用结构较为新颖的飞燕式拱桥，既秉承了拱桥的诸多优点，又结合了本项目的实际情况，切实做到了“技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理”的要求。金马河大桥经过全体设计人员的精心设计，在专家、同行的指导和帮助下，通过建设单位的大力配合和辛勤劳动将于今年年底通车，目前主拱已全部施工完毕，上部结构小T梁也已架设完成，整体结构的受力及变形均满足设计要求，由此说明我们的设计是成功的，也为今后同类型桥梁的设计与建设积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]、姚玲森 . 桥梁工程.北京：人民交通出版社，2002
[2]、陈宝春 . 钢管混凝土拱桥实例集.北京：人民交通出版社，2008
[3]、顾懋清 . 石绍甫 . 拱桥(上) . 人民交通出版社，1994
[4]、韩林海 . 杨有福 . 现代钢管混凝土结构技术(第2版) . 中国建筑工业出版社，2007
关键词：飞燕式拱桥；主拱肋；边拱肋；钢管混凝土；矢跨比
中图分类号：U448文献标识码： A
一、工程概况
金马河大桥工程是光华大道西延线的控制性工程，上跨金马河，主桥为跨径布置36m+138m+36m的中承式飞燕式系杆拱桥。光华大道延伸线（崇州第二快速通道）是成都市市委、市政府2007年“惠民行动”中的五条主要道路建设项目之一。该项目建成后将是崇州市与成都市区的主要通道之一，有利于改善和优化成都西部片区交通网络结构，对缩短成都市区与崇州市的距离，促进金马河整体开发利用和沿线社会经济发展具有重要作用。
二、设计依据
1、设计所依据的规范
现行国家规范。
2、主要技术标准
⑴ 设计荷载：公路-Ⅰ级，同时满足城市-A级；人群：3.5KN/m2。
⑵ 设计安全等级：一级，结构重要性系数1.1。
⑶ 桥面宽：0.3m(人行道栏杆)+2.05m(人行道)+0.15m(人行道栏杆)+2.2m（槽形梁）+0.5m(防撞墙)+24.5m(行车道)+ 0.5m(防撞墙)+ 2.2m（槽形梁）+0.15m(人行道栏杆)+ 2.05m(人行道)+ 0.3m(人行道栏杆)。
⑷ 桥面横坡:1.5%双向坡。
⑸ 坐标及高程系统：本桥坐标为温江坐标系，高程为温江高程。
⑹ 环境类别：Ⅰ类。
⑺ 通航标准：桥下不通航。
⑻ 设计洪水频率：1/100。
⑼ 地震动峰加速度值：0.1g；地震动反应谱特征周期为0.40s。
三、桥梁设计
1、总体设计
金马河大桥主桥为跨径36m+138m+36m中承式飞燕式系杆拱桥。
2、主拱肋
本桥主拱肋为中承式钢管砼拱肋，横桥向位于行车道与人行道之间。每侧拱肋由两片构成，两片间以缀板砼相连于上、下弦杆处。桥面以上部分为桁架结构，桥面以下部分为实腹板哑铃形结构。拱肋高3.5m，宽2.2m。上、下弦杆为φ850×16mm的钢管，内灌C50砼；腹杆为φ400×10mm钢管；桥面以下腹板为缀板砼。主拱肋净跨径130m，净矢高37.143m，净矢跨比1/3.5。拱轴线为悬链线，拱轴系数为1.4，预拱度在拱顶取值△f=0.13m，设预拱度后的拱轴线仍为悬链线，其拱轴线系数m=1.37。
主拱肋设置两道横向风撑，型式为K字撑，钢管桁架结构，设置于拱顶两侧12m处，以保拱肋合拢后施工阶段与证营运阶段的稳定安全。
3、边拱肋及拱上建筑
边拱肋净跨径32m，拱轴线为二次抛物线。边跨拱肋为箱形砼拱肋，横桥向位置与主拱肋相同。拱肋高3.5m，宽2.2m。顶、底板厚75cm，腹板厚70cm。为利美观，拱侧侧面设厚5cm的凹槽。边拱肋采用C40砼。
为了防止边拱肋端部支座处出现负反力， 边拱肋端部设置强劲的现浇实心端横梁，端横梁采用C40砼现浇的普通钢筋混凝土结构。在边拱肋与桥面系交接处设置了2根肋间横梁，肋间横梁采用钢横梁与边拱肋预埋牛腿固接。在边拱肋跨中设置了一道I字撑,为钢管桁架结构。
4、吊杆与拱上立柱
本桥吊杆间距6m，吊杆采用Ф7镀锌高强平行钢丝，标准强度fpk=1670MPa，设计荷载2195KN。桥道横梁附近的三根短吊杆采用PES（FD）7-139丝，安全系数4.07，锚具采用LZM（K）7-139Ⅲ型吊杆锚具；其余吊杆采用PES（FD）7-91丝，安全系数2.67，锚具采用LZM（K）7-91Ⅰ型吊杆锚具。为便于今后换索，设计时将锚头外露，加防护罩保护。有关吊杆制作技术及参数应严格符合：中华人民共和国交通行业标准《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365-2001。
吊杆露出桥面以上2.5m范围内，用外套不锈钢管防护，为保证行车安全，可在上面设反光标志。
拱上立柱均采用φ900×16mm钢管砼，内灌C50砼
5、水平系杆
系杆采用高强低松驰钢绞线成品拉索（外包PE防护套）置于砼槽型梁内，通过钢保护箱穿过主拱肋并锚于边跨端部，每片拱肋下布置6束,规格为15-37型,钢绞线标准强度为fpk=1860Mpa。为了便于后期换索，每片拱肋还预留2索备用索孔道，系杆横桥向位置与拱肋相同。
6、桥面系
桥面系由横梁、小T梁、槽形梁、人行道梁（板）及桥面现浇层组成，桥面纵向跨径除第7、8、27、28跨为7.5m，其余跨径均为6m。每两根横梁间设20片小T梁，2片槽形梁，2片人行道梁。吊杆横梁通过吊杆与主拱连接，立柱横梁则通过立柱与主拱肋或边拱肋连接，而主拱桥道横梁却将主拱肋很好的连接在一起。小T梁、槽形梁、人行道梁（板）和吊杆横梁、通过它们之间的纵、横向湿接缝及桥面10cm后的后浇层而成一整体，在主拱肋范围内是通过桥道横梁的支座支承和各吊杆的弹性吊点，形成一悬浮体系。而在桥道横梁到边拱肋间是通过钢横梁上的支座支承形成一伸缩体系。
7、主拱墩及基础
主拱墩及承台为两个分离式实心钢筋混凝土结构，中间用系梁相连，每个主拱承台基础采用9根φ1.8m钻孔灌注桩，13#、14#墩桩长分别为36m、37m。过渡墩为桩柱式桥墩，墩柱直径1.8米，桩基直径2.0米，桩长35 m。
四、结构计算
主拱的整体强度计算采用midas6.71进行分析，计算模型为平面杆系结构。汽车荷载等级为公路I级，取重要性系数1.1，横向分布系数按杠杆法计算，单个拱片为汽车1.01，人群0.54。温度荷载按升温19℃、降温23℃考虑。分别计算了各施工状态及营运状态的强度及应力，所有强度、应力计算的各项指标均符合规范要求，其中在成桥状态下弦管钢管最大应力138MPa、砼最大应力12.2 MPa，腹杆最大应力幅23.7Mpa。恒载作用下跨中挠度6.8cm、汽车作用下跨中挠度1.4cm。
主拱的施工和成桥阶段稳定采用空间分析程序midas6.71进行分析，分别计算了各施工状态及营运状态的稳定性。荷载考虑有恒载、风载及汽车人群，基本风压0.2KPa，砼容重按26KN/m3。各状态均按一类稳定进行了分析，计算结果表明各状态稳定系数均满足要求，其中最小稳定系数在泵上弦杆砼状态时，稳定系数16.8。
边拱的整体强度计算采用midas6.71进行分析，计算模型为平面杆系结构。汽车荷载等级为公路I级，取重要性系数1.1，横向分布系数按杠杆法计算，单个拱肋为汽车2.02，人群1.08。温度荷载按升温19℃、降温23℃考虑。分别计算了各施工状态及营运状态的强度及裂缝，所有强度、裂缝计算的各项指标均符合规范要求，最大裂缝宽度小于0.1mm。恒载、收缩徐变及汽车作用下拱顶挠度分别0.3cm、0.3cm、0.0cm。
边拱计算了運营阶段的稳定性，采用空间分析程序midas6.71进行分析，荷载考虑同主拱，按一类稳定进行了分析。最小稳定系数43.6。
五、结语
在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其诸多优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强，并且常盛不衰，不断发展的桥梁形式。金马河大桥选用结构较为新颖的飞燕式拱桥，既秉承了拱桥的诸多优点，又结合了本项目的实际情况，切实做到了“技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理”的要求。金马河大桥经过全体设计人员的精心设计，在专家、同行的指导和帮助下，通过建设单位的大力配合和辛勤劳动将于今年年底通车，目前主拱已全部施工完毕，上部结构小T梁也已架设完成，整体结构的受力及变形均满足设计要求，由此说明我们的设计是成功的，也为今后同类型桥梁的设计与建设积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]、姚玲森 . 桥梁工程.北京：人民交通出版社，2002
[2]、陈宝春 . 钢管混凝土拱桥实例集.北京：人民交通出版社，2008
[3]、顾懋清 . 石绍甫 . 拱桥(上) . 人民交通出版社，1994
[4]、韩林海 . 杨有福 . 现代钢管混凝土结构技术(第2版) . 中国建筑工业出版社，2007