系杆拱橋

拱式組合體系橋是將梁和拱兩種基本結構組合起來，共同承受荷載，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構特性及其組合作用，達到節省材料的目的。根據拱肋和行車道梁的聯結方式不同，拱式組合體系橋一般可劃分為有推力的和無推力兩種類型。

系杆拱橋（也稱無推力拱式組合體系橋）是外部靜定結構，兼有拱橋的較大跨越能力和梁橋對地基適應能力強的兩大特點，故使用較多。當橋面高程受到嚴格限制而橋下又要求保證較大的淨空，或當墩台基礎地質條件不良易發生沉降，但又要保證較大跨徑時，無推力拱式組合體系橋樑是較優越的橋型。

在考慮梁拱組合體系橋樑的總體佈置時，除了滿足一般的基本原則外，還應注意如下方面：當梁拱組合式橋樑的跨徑在100m以下時，材料用量的綜合指標一般差別不大，但下部結構因跨徑增大，橋墩減少，可以減少墩台的圬工量。因此，在不顯著增加施工難度時，應儘可能將跨徑放大。同時，分孔時主孔可以採取簡支體系，採用多跨時，邊跨應儘可能短；當按三跨佈置時，對於梁拱組合式橋樑，邊跨末端支座儘可能不出現拉力，為此，可通過壓重予以解決。同時邊跨還要求彎矩圖以負彎矩為主，即使出現正彎矩，也只限於在活載作用下發生，而且正彎矩區域限制在較小的範圍內，這樣有利於配置預應力束，基本上是直索。 ^[1] 

這類橋樑只用於下承式，均為無推力的組合體系拱。拱肋結構一般為鋼管混凝土和鋼筋混凝土，橋面上常設置風撐，簡支梁拱組合式橋樑，外部為靜定結構，內部為高次超靜定結構，主要承重構件除拱肋外，還有加勁縱梁，它與橫樑組成平面框架，由吊杆上下聯繫以達到共同受力的目的。

根據拱肋和系杆（梁）相對剛度的大小，無推力拱式組合體系可劃分為：柔性系杆剛性拱、剛性系杆柔性拱和剛性系杆剛性拱三種基本組合體系。

這種體系可以是上承式、中承式及下承式，也可以是多肋拱、雙肋拱或單肋拱與加勁梁組合。多肋拱及雙肋拱的加勁梁的截面形式可類似於簡支梁拱組合式橋樑佈置；而單片拱肋必須配置有箱形加勁梁，以加勁梁強大的抗扭剛度抵消偏載影響。這種橋型本身剛度大，跨越能力大，造型美觀。

單懸臂組合式橋樑只適用於上承式，採用轉體施工特別方便。單懸臂樑拱組合式橋樑實際上是將實腹梁挖空，用立柱代替梁腹板，原腹板剪力主要由拱肋豎向分力及加勁梁剪力平衡。這樣的結構加勁梁受拉彎作用，加勁梁採用預應力混凝土，拱肋為鋼筋混凝土。 ^[1] 

拱式組合體系橋一般由拱肋、系杆、吊杆（或立柱）等組成。

對於柔性系杆剛性拱，拱肋的構造和截面形式基本上可參考普通的下承式肋拱橋，矢跨比一般在1/5～1/4之間取值。拱肋截面可根據跨徑的大小和荷載等級選用矩形、工字形或箱形。拱肋高度對於公路橋

，拱肋寬度

。一般矩形截面用於較小跨徑，當肋高超過1.5～3.5m時，採用工字形或箱形較為合理。

剛性系杆柔性拱以梁為受力主體，矢跨比通常為1/7～1/5。拱肋在保證一定強度和穩定性的條件下，可將拱肋高度

從常用的(1/120～1/100)

壓縮到(1/160～1/140)

，拱肋寬度一般採用

，對公路橋，剛性系杆高度為

，跨度較大時，還可做成變截面。拱肋截面常採用寬矮實心矩形斷面。若採用剛性吊杆，則橫向剛度較大的拱肋與吊杆、橫樑組成半框架，一般情況下，拱肋間可不設橫撐，設計成敞口橋，使視野開闊。拱軸線通常採用二次拋物線。拱肋截面內的鋼筋可採用普通鋼筋、型鋼及鋼管，以縮小拱肋面積。為了增強混凝土的承壓能力，可採用螺旋箍筋。

在剛性系杆剛性拱中，拱軸線常採用二次拋物線。為了方便支承節點處的構造連接，常將拱肋和系杆設計成相同的截面形式。中小跨徑拱橋多采用工字形截面，當跨徑較大時，常採用箱形截面。拱肋高度

，拱肋寬度

，系杆的梁高較柔性拱情形要小，具體尺寸應根據拱的剛度及橋面寬度、荷載情況確定。

系杆的設置在系杆拱的設計中是個關鍵問題，一方面要考慮系杆與拱肋的連接，保證系杆能很好地與拱肋共同受力；另一方面又要考慮系杆與行車道之間的相互作用，避免橋面行車道因阻礙系杆的受拉而遭到破壞。構造上常見的處理方法有：

（1）在行車道中設置橫向斷縫，使行車道不參與系杆的受力，行車道簡支在橫樑上。這種形式受力明確，應用較多。

（2）系杆採用型鋼或扁鋼製作，與行車道完全不接觸，為了防止行車道參與系杆受力，一般還要在行車道內設置橫向斷縫，其缺點是外露系杆易鏽蝕，在温度變化時，外露金屬系杆和鋼筋混凝土拱肋的温度有差別，由此而產生附加應力。

（3）採用獨立的鋼筋混凝土系杆，每個系杆由兩部分組成，安放在吊杆兩旁，自由地擱置在橫樑上，一般儘量把系杆做得矮寬，以增加柔性，故常用於柔性系杆剛性拱中。

（4）採用預應力鋼筋混凝土系杆，為了方便連接，系杆截面形式與拱肋截面形式一致，行車道可設橫向斷縫，亦可不設，考慮行車條件，不設為宜。這種系杆較為合理，由於預加壓力可克服混凝土承受的拉力，避免了混凝土的裂縫，維修費用比鋼系杆低。

剛性系杆是偏心受拉構件，一般設計成箱形或工字形截面。由於截面正負彎矩的絕對值一般相差不大，故鋼筋宜靠上下緣對稱或接近對稱佈置。同時，沿截面高度應佈置一定數量的分佈鋼筋，防止裂縫擴展。

吊杆一般是長細構件，設計時通常將其作為軸向受力構件考慮，故順橋向尺寸一般設計得較小，使之具有柔性而不承受彎矩，只承受拉力，橫橋向尺寸設計得較大，以增強拱肋的穩定性。吊杆以前多采用鋼筋混凝土或預應力混凝土構件，由於鋼筋混凝土吊杆易產生裂縫，預應力混凝土吊杆施工麻煩，吊杆的發展趨勢是採用高強鋼絲束或粗鋼筋。 ^[1]