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发表于 2018-8-29 12:02:06
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纵向超级可变水荷载
淠河总干渠设计流量为150m3/s，设计水深4m，校核水深5.05m。根据水利计算采用整幅式过水断面净宽需要32m，采用分离式过水断面净宽需要2×16m。渡槽水桥双槽水荷载为1616KN/m，相当于近150倍公路-I级车道荷载标准值，单槽相当于近75倍公路-I级车道荷载标准值。由于淠河总干渠为季节性地上河流，渠内水位变化较大，旱季甚至出现干涸状态。因此渡槽水桥在桥梁纵向承受巨大的超级且可变的水荷载。
若问万水何以靠？由于桥梁承受巨大的水荷载，单幅全桥水重约1,9877t，桥梁结构自重约1,2064t。和一般行车桥梁相比，远超桥梁能承受的荷载比例，同时承受荷载还大于桥梁的自重，因此桥梁的刚度成为设计的第一要素。相对于马格德堡水桥，本桥扣除通航净高外还存在9m之多的富余净空，在各种桥式中拱桥自然是抵抗挠度最好的桥型之一。由于渡槽本身为等高结构，且考虑通航水深，其自身高度也较大，和马格德堡水桥一样可以采用等梁高的桁架梁结构。利用桥下净空的富余，在桁架梁之下设置一桁架拱，则可有力地控制跨中挠度，同时也可更好地适应“水来水走”的可变水载工况，实现满载下挠小、空载上挠小的设计效果。
正是，上桁下拱定其挠。桥梁结构的纵向刚度由于得到了较好的控制，其结构内力也明显改善，由此对相应杆件、壁厚等都可得到较好的经济性优化。
横向超宽敞口断面
由于渡槽要进行通航，渡槽的上口无法封闭，也不能设置拉杆。同时单幅净宽达到16m，槽壁高度为6.5m，槽底宽度为24m，该敞口断面槽壁受到水的横向压力，槽底受到水的竖向压力，其横向变形和抗扭能力只能依靠结构自身刚度克服，自然需要加大纵向桁架（槽壁）宽度和横向桁架（槽底）高度。
然而本桥利用桁架拱结构的横向联系，设置M形横联将拱的稳定性和槽的横向变形及扭转一并考虑，槽内的竖向水压力作用在槽底横梁上，传力给M形横联，横联顶推其下的拱桁架。同时M形横联将槽底以下结构形成较为稳定的框架，进而反向约束槽壁的向外变形，槽底的向下变形和整体的扭转。正是采用下闭口约束上敞口的设计理念，桥梁结构的横向刚度、变形、扭转等得到了较好的控制，其结构内力也明显改善，由此对相应杆件、壁厚等都得到了又一次较好的经济性优化。
结构美观 体量超大
由于桥梁承载超大，其体量也是超大的。桥梁总长246m，桥梁最小高度处9m，最大高度处17m，总体呈短、高布局，较为局促，难以展开。针对桥位区域实际环境， 地河为大V形断面，且上下河高差近30m，类似于峡谷地形，因此采用拱式桥梁较为契合。在纵向立面上由于梁高太大，采用桁架式设计将桥梁外观镂空，避免了采用一般桥梁形成的超大墙面感官。在桥面上采用分幅设计，两桥梁之间设置较大露空间隔,并加强桥头分流岛的景观设计。以此在纵、横、侧三向进行立体、通透、线条化的设计， 使得桥梁整体庞而不笨、壮而不粗，以期达到桥梁结构的造型与环境、结构与力势、体量与单元间的完美契合。
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