对于跨径大于150米的大跨径拱桥,**箱形截面**是更为合适的截面形式选择。主要原因如下:
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### 1. **抗弯及抗扭刚度高**
箱形截面为闭合空心结构,具有优异的抗弯和抗扭刚度,能有效抵抗大跨径拱桥在荷载作用下的弯矩和扭转效应。
公式表达:
抗扭刚度 \( J \propto \frac{4A^2}{\oint \frac{ds}{t}} \)
(闭合截面抗扭性能显著优于开口截面)
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### 2. **材料利用效率高**
- 箱形截面通过腹板、顶底板形成整体受力体系,应力分布均匀,可减少局部应力集中。
- 可灵活调整截面尺寸(如顶底板厚度、箱室数量),适应不同跨径和荷载需求。
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### 3. **空气动力学性能优异**
闭合箱形截面对风荷载的阻力系数较低,能有效减少风致振动问题(如颤振、涡振),尤其适用于大跨径桥梁。
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### 4. **施工适应性好**
- **混凝土拱桥**:可采用分环分段浇筑或预制拼装工艺。
- **钢拱桥**:箱形截面易于工厂预制、现场焊接或栓接,适合悬臂拼装或整体提升。
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### 5. **工程案例验证**
国内外著名大跨径拱桥多采用箱形截面:
- **重庆朝天门长江大桥**(跨径552米,钢箱截面)
- **上海卢浦大桥**(跨径550米,全焊钢箱截面)
- **万州长江大桥**(跨径420米,混凝土箱形截面)
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### 其他截面形式的局限性
| 截面形式 | 缺点 |
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| 工字形/肋板式 | 抗扭刚度低,易发生横向失稳 |
| 桁架式 | 节点构造复杂,维护成本高 |
| 圆形管状 | 局部稳定性差,需额外加劲措施 |
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### 结论
**箱形截面**凭借其高刚度、高效材料利用率、良好的抗风性能及成熟的施工工艺,是大跨径(>150米)拱桥的最优选择。