进入21世纪以来，随着我国铁路建设的步伐，不断向困难山区迈进。铁路大跨钢松露拱桥因其跨越能力强、抗震性能优良、施工更加方便等优点，在深山峡谷桥梁中得到了广泛的应用。本文以大瑞铁路怒江大桥为工程，对钢松露拱结构进行研究和研究。提出了四托拱圈、双柱拱、拱上钢箱梁的结构和结构。制造及安装方案。
主要跨越490m上部钢松露拱桥
大理至瑞丽铁路全长330公里。是国家级单线电气化铁路，设计时速140公里。大瑞铁路是国家一带一路泛亚铁路西线国际铁路通道的重要组成部分。它将填补滇西铁路不兼容的历史，带动当地经济，完善铁路网布局，开发旅游资源。具有深远的意义。
怒江大桥是大瑞铁路的标志性工程。位于云南省保山市。渡过怒江后，进入高里干山隧道。其桥梁和高程主要由高黎贡山隧道的位置和海峡两岸综合地形地质条件决定。桥梁全长1024.2m，桥高约230m。连续钢混合捆绑梁。
主桥为跨度490m的高端钢松露拱桥，桥高109.5m，跨径比1/4.47，拱轴为悬链线，拱轴系数M=2.0。桥上设有客运站，四线，线距5m，桥面设计基本风速29m/s，桥区地震峰值加速度0.248g，反应谱周期0.45 s。
图1 怒江大桥立面（单位：CM）
钢结构设计与创新
拱形环
1、结构形式
平行拱和升降拱是拱肋的两种基本结构形式。与平行拱相比，篮拱的杆件种类相对较多，制造和施工难度也相对较难。
对于铁路桥梁，钢松露拱桥采用篮拱，可以增加桥梁的水平刚度，提高列车过桥的安全性和舒适性，并考虑大跨钢松露拱桥的水平地震力控制高烈度地震区设计。因此，拱形环采用篮拱。
根据拱形环拱或拱脚铰链的不同，钢松露拱桥可分为铰拱和无铰拱。铰拱产生附加内力，释放拱环弯矩，减少基础沉降和温度变化，但其刚度较小，铰链后期维护较大。
与铰拱相比，铰拱具有刚度大、结构简单、后期维护工作量小等优点。另外，随着桥梁跨度的增大，铰拱附加内力的不利影响也会相对减小。因此，拱圈不采用铰拱。
2. 剖面形式
拱圈的截面可分为两片式和多片式。该桥跨度大，结构恒力达1188kn/m。它是四线 ZKH 承运人。主要松露含量高。如果采用两托，弦杆的尺寸为3400×4400mm（宽×高），该杆的制造、运输和安装都比较困难。为了降低主松露的最大杆功率，解决钢杆的制造、运输和安装问题，设计采用了四根托杆（图2）。弦杆尺寸缩小至2000×2000mm。最大杆功率105760kn，杆最大重量98.6T。
图2 拱形圆截面（单位：MM）
从结构结构上看，拱圈为篮式无铰拱，拱肋倾斜3.658°。每两个受托人形成一根肋骨。每根肋骨的两托均为3.4m。拱顶内的拱脚中距为32m、18m。主桁架为N型桁架，肋高为变高，拱高16m，拱高11m，间隔层长度12.4m。
图3 主松露典型杆的意义（单位：mm）
主托（图3）弦杆采用箱形截面，高宽2000mm，板厚28-52mm。为满足局部稳定性要求，每块板均设置两根垂直筋。主松露腹杆采用H型截面，腹板高度2000m，翼宽900mm或1100mm。为了满足局部稳定性的要求，腹部设置了四根垂直肋。
3、主桁架节点形式
主松露采用整体焊接节点，最大厚度为60mm。由于该桥地处山区偏远地区，主托整体节点超宽超高。受公路运输限制，无法顺利运至大桥。常规方法是针对整体节点的这部分进行装配节点求解，但装配节点因数分解低、工作量工作量大、螺栓强度高。合理的计划。
图4 整体节点形态水平分隔
怒江大桥研究提出了水平分离的整体节点形式（图4），可以解决超宽、高整体节点的运输问题。其具体结构是：超宽节点和平链接在工厂制造，不再焊接成一体，各自运输到桥梁位置，然后吊装到拉杆位置。超越常规钢板的高度和公路运输的难度。整体节点板分两次运输至桥梁附近的钢结构加工厂，焊接成整体后运输至桥梁。
4、弦杆弓趾混合组合结构
针对弦结构研究了两种解决方案。方案一：钢拱圈方案，所有弦杆均采用钢箱梁。方案二：钢搅拌组合方案，弦杆拱脚1/16L以内的弦混凝土1/16L。计算结果对比见表1。
从表1可以看出，与钢拱圈方案相比，主拱最大挠度减少22mm，刚度增加13.8%，刚度增加13.8%； 10mm，减少19.2%。钢混组合方案可以增加桥梁的刚度，从而更好地满足列车运行的安全要求。因此，部分拱脚弦杆采用混凝土钢混结构。
结构结构方面，拱圈弦杆下弦杆两段为钢混组合结构，钢箱内填充C50自密实以补偿混凝土收缩。混凝土与钢箱采用剪钉连接。
图5 弦钢组合截面上的静音（单位：MM）
下弦杆第三节设置在上弦杆第四节之间，分别为钢混合节、过渡节（图6）和钢箱节。 PBL剪力键设置在钢混段和过渡段的筋上。钢混合段和过渡段的横隔板上有多个孔，保证混凝土密实，使钢混合段受力均匀，刚度过渡平稳，保证施工安全。结构。
图6 过渡段截面
5. 连接
为了保证拱圈的共同受力并具有较强的水平刚度，需要有效的水平连接。每个调解器内均设有平连，其形式为K形（图7）。根据扁连杆的长细比和杆数要求，采用扁断面，高度1000mm、800、1000mm。拱环两侧两托之间有短水平支撑。短水平支撑用于箱形断面。
如图
横连设置在拱门柱节点位置，共有桥13座。水平连接形式为V形（图8），水平杠杆采用箱形截面，高720mm，宽720mm。
图8 横联的分裂
6、拱脚构造结构
拱脚预埋段采用锚困、锚压式（图9）。拱内预埋钢筋组成的钢骨架，拱表面设置100mm厚的剪板，弦杆底部设有，并将弦杆与拱锚固。每根弦杆有24个锚，有两种类型：直径60毫米和100毫米，长度5000毫米。锚栓施加预拉力，按35%预拉力35%的原则，分别为660kn和1840kn。压板下方有3层钢网，拱间间隙用环氧砂浆填充。
图9 拱脚预埋段施工图（单位：MM）
锚栓上端采用双螺母。拧紧后，焊接紧固。为了提高耐久性，地脚螺栓在防腐后用混凝土包裹物封闭。为了保证预压锚栓的有效传递，在浇筑混凝土前，在锚栓表面涂抹黄油或聚脂密封剂，实现锚栓与混凝土的无粘结连接。
拱形柱
拱形柱上有桁架和刚性架子。桁架柱具有刚度大、稳定性好的优点，但其结构复杂、杆数多、用钢量大、渗透性差。刚性柱的优点是结构简单、杆数少、用钢量少、渗透性好，但纵向刚度相对较小。综合考虑，拱门上的柱子只是架柱。
为了解决刚性柱问题，研究了三种解决方案。方案一：主拱上的立柱采用纵向固定支撑，其余拱上的立柱采用竖向活动支撑。方案二：拱上柱顶采用纵向连杆，连接拱形柱上所有柱，连接件采用钢箱梁钢结构桥梁设计，截面尺寸为2000×2000×24mm 。方案3：拱门上的所有柱子均垂直固定。计算结果对比见表2。
从表2可以看出，方案1中拱上柱最小竖向线为7kn/cm，纵向刚度很小。这对拱上的柱子受力和桥上的轨道极为不利，因此放弃方案1。
与方案2相比，方案3的立柱垂直线更大。无需增加纵向连杆，用钢量小，景观效果更好。因此，从纵线刚度、用钢量和景观效果等方面考虑，拱上柱采用方案3，即拱上柱全部采用纵向固定支撑。
图10 拱门上的静音柱结构（单位：mm）
拱柱上有13座全桥（图10），垂直对称，高88.621m，最低4.575m。
帽梁和底板的宽度为2000mm，各设3条竖筋，高度2200mm，端部变小至1100mm。护栏间距不大于2.6m。
为了节省钢材，靠近拱脚的较高柱为双柱式，有8个全桥，柱底与主松露相连。柱断面截面纵向2600、2800mm，横向2600mm。柱与柱之间有十字形坡度。较短的柱子为四柱式，共有5座桥，柱子底部连接着主托四托。柱截面截面纵向2600mm钢结构桥梁设计，横向2000mm。
帽梁上设有混凝土垫块，垫块尺寸为1500×1800mm（水平×垂直）。主桥拱圈无预拱度。设置拱上柱的伸长率。通过混凝土垫块来调整误差。
拱形梁
该桥体量大、荷载大，且位于地震高烈度区。拱上的梁应优先采用结构重量轻的结构形式。与混凝土梁相比，钢箱梁结构轻，抗震性能好。因此，拱门的梁就是梁。
龚尚亮研究了三种分包方案。方案一：三联方案，拱形梁跨度（5×37.2+4×37.2+5×37.2）m，分节点处采用竖向活动支撑，其余立柱采用纵向固定支撑。方案二：两联方案，拱梁跨度（7×37.2+7×37.2）m，分联采用竖向活动支撑，拱上其余柱采用纵向固定支撑。方案三：一米平面，跨度14×37.2m。计算结果对比见表3。
从表3可以看出，两联方案中，地震作用下，拱圈最大应力为452MPa>370MPa，拱圈不能弹性；为了满足抗震要求，需要加大杆件的尺寸，用钢量相应增加，经济性较差，因此方案2放弃。
在地震作用下，一期方案拱门的建筑结构与拱门上的柱子基本一致。更好的。因此，拱梁采用连接14×37.2m的连续钢箱梁。
图11 拱形梁结构信号（单位：mm）
结构结构方面，拱形梁（图11）采用钢箱梁，桥面宽度12.45m，桥高3m。两根箱梁组成四线桥，桥面总宽度24.9m。桥面中间2线前线布置，两侧1线布置停靠并设置乘客平台。
钢箱梁采用高双主钢箱梁隔开，梁高3m，箱梁腹中心高2.4m，腹厚16mm；钢梁顶板厚16mm；该处根据受力需要加厚至32mm。
台阶节装配解决问题
由于桥址地处偏远，交通不便，受公路运输限制，钢杆断面无法直接运至桥上。为此，怒江大桥在大桥附近修建了临时钢结构制造厂。结构厂家，在钢结构厂家加工成杆型材，最后运输到桥梁进行安装。
图12 阶梯式钢结构安装
图13 怒江大桥实线图
拱圈、拱柱、拱梁采用索挂+多扣塔索扣悬臂组件架设技术（图12、13），设计吊重不超过100吨。拱环采用截面悬臂组件构造。每节的拼装顺序是悬臂内侧的两托，然后是内桁架之间的平横联，最后是外侧的两托。拱门上部梁、柱分段吊装。
怒江大桥建成后，将成为世界上跨度最大的铁路拱桥。具有跨度大、荷载荷载、温度变形大、地震烈度高、峡谷风大、施工条件恶劣等特点。工程技术难度和风险在国内是罕见的。
该项目对大跨度钢松露拱桥钢结构设计进行技术研究。为解决四线大跨钢桁架拱桥运输及安装问题，首创大跨钢桁架拱桥结构拱桥及水平分离整体节点。形成了钢桁架桥钢构件的轻量化设计技术。针对大跨度钢拱桥温度大变形给铁路拱桥运营安全带来的严峻挑战，首创拱圈内拱杆采用钢箱混凝土钢混结构。 ，减少相邻桥墩变形差异的差异，解决大跨度钢桁架拱桥改造控制困难的问题。针对大跨度钢松露拱桥的连接问题，首次在柱与拱圈之间采用分体式结构，并采用大直径锚栓栓塞，创新了大跨度钢松露拱桥的连接结构。松露拱桥。
上述系列新技术、新结构的采用，可为后续类似工程设计提供参考，有效推动了我国大跨铁路钢松露拱桥的技术进步。
本文发表/《桥梁》杂志2022年第3期 共107篇
作者/陈克俭玉郎
作者单位/中铁第二医院工程集团有限公司
