拱橋由于其外型美觀，跨越能力大等諸多優(yōu)點(diǎn)，一直受到人們的歡迎。修建大跨度拱橋的關(guān)鍵是施工問(wèn)題。過(guò)去常用拱架施工法，大大限制了拱橋的發(fā)展。二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著無(wú)支架施工技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)大了拱橋的使用范圍，提高了它在大跨徑橋梁中的競(jìng)爭(zhēng)能力。特別是鋼管混凝土拱橋，由于它是先安裝鋼管拱，后填充管內(nèi)混凝土，使得安裝重量大大減輕，施工十分方便。而管內(nèi)混凝土由于鋼管的套箍作用，使其抗壓強(qiáng)度得到很大的提高。由于鋼管混凝土拱橋以上的優(yōu)點(diǎn)，使其得到迅速發(fā)展。自1990年四川旺蒼建成第一座鋼管混凝土拱橋以來(lái)，國(guó)內(nèi)相繼建成近百座這類拱橋。其發(fā)展勢(shì)頭是很強(qiáng)勁的。
拱橋拱軸線一般選用圓曲線、拋物線及懸鏈線，根據(jù)文獻(xiàn)[1]顯示國(guó)內(nèi)已建成跨度大于120米的鋼筋混凝土拱橋絕大多數(shù)采用懸鏈線作為拱軸線；據(jù)文獻(xiàn)[2]顯示國(guó)內(nèi)已修建的鋼管混凝土拱橋跨度在100米以內(nèi)者多采用拋物線，也有選用懸鏈線者，個(gè)別采用圓曲線作為拱軸線；跨度在100米以上者多采用懸鏈線，也有選用拋物線者。對(duì)懸鏈線拱軸系數(shù)的選擇也無(wú)一定規(guī)律，：跨度較大選用較小的拱軸系數(shù)，而：跨度較小反而選用較大的拱軸系數(shù)。因此，我們認(rèn)為有必要對(duì)拱軸線線型進(jìn)行探討。1993年以來(lái)，我們相繼設(shè)計(jì)了安陽(yáng)文峰立交橋、濟(jì)南東站立交橋、南昌墨山立交橋、西寧北川河立交橋等鋼管混凝土拱橋。安陽(yáng)橋已于1995年7月建成通車，濟(jì)南橋于1998年10月建成通車，多年來(lái)運(yùn)行良好。西寧北川河橋于2002年6月建成通車，運(yùn)行良好。西寧橋?yàn)橹谐泄皹?，?jì)算跨度90米，矢跨比為f/L=1/5（f=18m），拱軸系數(shù)m=1.167，橋面寬為21.6米。拱肋為4φ650×10桁架拱肋，16Mn鋼管，C50號(hào)混凝土，設(shè)三道橫撐，每道橫撐重135.2kN；16根橫梁，每根橫梁重300kN，橋面板厚25cm.系桿力為每側(cè)8800kN.設(shè)計(jì)荷載為汽—超20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—120.濟(jì)南東站立交橋?yàn)橄鲁惺絼偧芟禇U拱橋，計(jì)算跨度90米，矢跨比為f/L=1/5（f=18m），拱軸系數(shù)m=1.167，橋面寬為25.5米。拱肋為4φ650×10桁架拱肋，16Mn鋼管，C50號(hào)混凝土，設(shè)四道橫撐，每道橫撐重160kN；16根橫梁，每根橫梁重480kN，橋面板厚25cm.系桿力為每側(cè)11000kN.設(shè)計(jì)荷載為汽—20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—100.南昌橋（南昌墨山立交橋）為下承式剛架系桿拱橋，設(shè)計(jì)跨度為120米，矢跨比為f/L=1/5，f（f=24m），拱軸系數(shù)m=1.186，橋面寬為16米。拱肋為2φ1200×12啞鈴型斷面，16Mn鋼管，全橋設(shè)6道橫撐，每根重120kN，22根橫梁，每根320kN，系桿力為每側(cè)12000kN，橋面板厚30cm，設(shè)計(jì)荷載為汽—20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—100.安陽(yáng)橋（安陽(yáng)市文峰路立交橋）為下承式剛架系桿拱，計(jì)算跨度為137.96米，f/L=1/5，f=27.59米，拱軸系數(shù)m=1.05，橋面寬為31米，拱肋為4φ720×12桁架拱肋，16Mn鋼管，C40混凝土，系桿力為每側(cè)16500kN.為研究方便，安陽(yáng)橋計(jì)算跨度按140米，我們是以這四座橋?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行鋼管混凝土拱橋拱軸線型探討的。本文選用的拱軸系數(shù)m=1.167、1.543、1.988、2.514.
當(dāng)拱軸系數(shù)由m=1.167加大至1.543、1. 988、2.514時(shí)，彎距由-4148.8kN-m減少為-2644.569kN-m、-1144.8kN-m，當(dāng)m=2.514時(shí)彎距變?yōu)?2157.9kN-m.
軸向力由-1116kN變?yōu)?11140.317kN、-11156.9kN、-10707.5kN.剪力由-47.2kN增大至-316.1kN、-583.1kN、-1139.8kN.
1、拱腳：
當(dāng)拱軸系數(shù)由m=1.167加大至1.543、1.1988、2.514時(shí)活載正彎距由5210.6KN-m→5459.9KN-m→5706.6KN-m→5951.5KN-m，隨m的增加而增加，其增加幅度為14.22%.
活載負(fù)彎距則由-8296.7KN-m→-8099.8KN-m→-7902.8KN-m→-7693.1KN-m，其彎距絕對(duì)值的變化幅度為7.23%.軸向力由-1124.3KN→-1118.0KN→-1110.9KN→-1103.3KN，變化幅度更小為1.87%.剪力由-449.3KN-m→-477.6KN→-505.5KN→-532.9KN，其剪力絕對(duì)值增加的幅度為18.61%.
拱橋拱軸線一般選用圓曲線、拋物線及懸鏈線，根據(jù)文獻(xiàn)[1]顯示國(guó)內(nèi)已建成跨度大于120米的鋼筋混凝土拱橋絕大多數(shù)采用懸鏈線作為拱軸線；據(jù)文獻(xiàn)[2]顯示國(guó)內(nèi)已修建的鋼管混凝土拱橋跨度在100米以內(nèi)者多采用拋物線，也有選用懸鏈線者，個(gè)別采用圓曲線作為拱軸線；跨度在100米以上者多采用懸鏈線，也有選用拋物線者。對(duì)懸鏈線拱軸系數(shù)的選擇也無(wú)一定規(guī)律，：跨度較大選用較小的拱軸系數(shù)，而：跨度較小反而選用較大的拱軸系數(shù)。因此，我們認(rèn)為有必要對(duì)拱軸線線型進(jìn)行探討。1993年以來(lái)，我們相繼設(shè)計(jì)了安陽(yáng)文峰立交橋、濟(jì)南東站立交橋、南昌墨山立交橋、西寧北川河立交橋等鋼管混凝土拱橋。安陽(yáng)橋已于1995年7月建成通車，濟(jì)南橋于1998年10月建成通車，多年來(lái)運(yùn)行良好。西寧北川河橋于2002年6月建成通車，運(yùn)行良好。西寧橋?yàn)橹谐泄皹?，?jì)算跨度90米，矢跨比為f/L=1/5（f=18m），拱軸系數(shù)m=1.167，橋面寬為21.6米。拱肋為4φ650×10桁架拱肋，16Mn鋼管，C50號(hào)混凝土，設(shè)三道橫撐，每道橫撐重135.2kN；16根橫梁，每根橫梁重300kN，橋面板厚25cm.系桿力為每側(cè)8800kN.設(shè)計(jì)荷載為汽—超20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—120.濟(jì)南東站立交橋?yàn)橄鲁惺絼偧芟禇U拱橋，計(jì)算跨度90米，矢跨比為f/L=1/5（f=18m），拱軸系數(shù)m=1.167，橋面寬為25.5米。拱肋為4φ650×10桁架拱肋，16Mn鋼管，C50號(hào)混凝土，設(shè)四道橫撐，每道橫撐重160kN；16根橫梁，每根橫梁重480kN，橋面板厚25cm.系桿力為每側(cè)11000kN.設(shè)計(jì)荷載為汽—20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—100.南昌橋（南昌墨山立交橋）為下承式剛架系桿拱橋，設(shè)計(jì)跨度為120米，矢跨比為f/L=1/5，f（f=24m），拱軸系數(shù)m=1.186，橋面寬為16米。拱肋為2φ1200×12啞鈴型斷面，16Mn鋼管，全橋設(shè)6道橫撐，每根重120kN，22根橫梁，每根320kN，系桿力為每側(cè)12000kN，橋面板厚30cm，設(shè)計(jì)荷載為汽—20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛—100.安陽(yáng)橋（安陽(yáng)市文峰路立交橋）為下承式剛架系桿拱，計(jì)算跨度為137.96米，f/L=1/5，f=27.59米，拱軸系數(shù)m=1.05，橋面寬為31米，拱肋為4φ720×12桁架拱肋，16Mn鋼管，C40混凝土，系桿力為每側(cè)16500kN.為研究方便，安陽(yáng)橋計(jì)算跨度按140米，我們是以這四座橋?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行鋼管混凝土拱橋拱軸線型探討的。本文選用的拱軸系數(shù)m=1.167、1.543、1.988、2.514.
當(dāng)拱軸系數(shù)由m=1.167加大至1.543、1. 988、2.514時(shí)，彎距由-4148.8kN-m減少為-2644.569kN-m、-1144.8kN-m，當(dāng)m=2.514時(shí)彎距變?yōu)?2157.9kN-m.
軸向力由-1116kN變?yōu)?11140.317kN、-11156.9kN、-10707.5kN.剪力由-47.2kN增大至-316.1kN、-583.1kN、-1139.8kN.
1、拱腳：
當(dāng)拱軸系數(shù)由m=1.167加大至1.543、1.1988、2.514時(shí)活載正彎距由5210.6KN-m→5459.9KN-m→5706.6KN-m→5951.5KN-m，隨m的增加而增加，其增加幅度為14.22%.
活載負(fù)彎距則由-8296.7KN-m→-8099.8KN-m→-7902.8KN-m→-7693.1KN-m，其彎距絕對(duì)值的變化幅度為7.23%.軸向力由-1124.3KN→-1118.0KN→-1110.9KN→-1103.3KN，變化幅度更小為1.87%.剪力由-449.3KN-m→-477.6KN→-505.5KN→-532.9KN，其剪力絕對(duì)值增加的幅度為18.61%.