浅谈下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构

下承式钢管砼拱桥结构设计分析作者：胡肖强来源：《科技创新导报》2011年第03期摘要:钢管砼拱桥在我国的应用仅有十几年的时间,但是在这短短的十余年时间里,它却获得了飞速的发展,工程成品遍布我国的大江南北,是现阶段最为常用的桥梁形式之一。

本文主要以某工程为例,对钢管砼拱桥中的尼尔森双吊杆结构体系的设计工作进行了探讨。

关键词:下承式钢管砼拱桥桥梁设计尼尔森体系中图分类号:U448.225 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0114-02因结构自身具有经济美观、施工简便等优点,钢管混凝土拱桥近年来在国内的修建方兴未艾。

自1990年在四川省旺苍县建成我国第一座大跨度钢管混凝土拱桥以来,其数量占全部桥型结构的比重逐渐增多,尤其是大跨径的钢管砼拱桥。

钢管砼结构充分发挥了钢材和砼两种材料的优越性,多用于以受压为主的结构构件,钢管砼拱桥就是其表现形式之一。

而将钢管砼系杆拱桥中的竖直吊杆改为斜吊杆,是尼尔森体系系杆拱桥结构的最主要特征之一,与一般的直吊杆系杆拱桥相比,该结构主要有以下几点优势:(1)能够大幅降低主拱和系杆的剪力值、弯矩,同时又不会对轴力产生太大影响。

(2)可以在很大程度上提高桥梁结构的整体刚度。

(3)能够使系梁、拱肋弯矩的分布变得更加均匀,增强桥梁的整体性能,使桥梁变得更加安全可靠。

1 工程概况本文所举的工程实例是一座跨河城市景观桥梁,该桥与所跨河道中心线的夹角为85°,中心桩号为K0+954。

桥梁上部的跨径设置为3×16m+62m+3×16m,其中,桥梁的主跨结构为单孔下承式钢管混凝土刚性系杆结构,计算跨径为60m,采用的是尼尔森双吊杆体系。

桥梁的横断面见图1,总体布置见图2。

2 工程设计与分析2.1 桥梁结构设计(1)拱肋。

主桥采用下承式钢管砼拱桥,计算跨径为60m,矢跨比为1∶5。

拱肋轴线采用二次抛物线,2.4m高的哑铃形钢管混凝土组合截面,平面内矢高为12m,采用由14mm厚的钢板卷制而成的直径为1m的钢管,用14mm厚的腹板连接在一起形成哑铃形截面,并且每隔一段距离就在两腹板间焊接拉筋,最后向钢管内灌注无收缩混凝土。

下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构支架施工工法1、前言拱桥是一种最基本的桥梁结构，有着悠久的历史。

近年来，随着桥梁设计理论和方法的进步以及现代化施工技术的发展，再加上高性能材料的出现，拱桥朝着大跨度、结构新型化方向发展。

虽然钢管混凝土拱桥得到了跨跃式的发展，但在工程实践中也还有许多问题需要进一步改进或完善。

怎样确定合理的施工状态以保证施工过程中的安全就显得很有意义，科学合理的合理施工状态的确定方法可以为更大跨径的钢管混凝土拱桥的设计与施工保驾护航。

另外，对大跨径钢管混凝土拱桥来说，不同的施工过程对应着不同的成桥状态，拱结构的成桥状态应该是以轴力为主，尽量少的承受弯矩，不合理的施工状态一方面会降低施工过程中的安全性，同时还会使成桥状态的弯矩增加，导致不合理的成桥状态，给大跨度钢管混凝土拱桥的运营带来安全风险。

因此合理的施工状态应既能确保施工过程中的安全，同时又以成桥状态的受力为目标，尽可能的优化成桥状态下的受力性能。

只有既解决了成桥状态的受力问题，又解决了施工过程中的安全问题，大跨度钢管混凝土拱桥才能健康持续发展。

因此，本文以下承式钢管混凝土系杆拱桥钢管拱拼装关键技术为研究内容，并结合工程实际案例，对上述相关问题展开研究。

2、工法特点2.1施工速度快、效率高，人员、材料、设备投入少，施工成本低，经济效益显著；2.2适应性强，对后续钢管拱桥的施工具备一定的借鉴意义；2.3施工快捷，构件拼装采用了少支架法，对现浇纵横梁的结构质量影响小；2.4安装质量可靠，施工安全性高，易于控制，同时采用桥梁应力监控及线型监控措施，对成桥质量具有保障作用；2.5技术先进，可复制、易推广，满堂支架纵横梁现浇，保障了现浇质量，少支架法安装构件，解决传统满堂支架搭设对桥梁纵横梁质量影响的难题，桥梁监控的实施对桥梁应力及线型的保护作用意义重大，同时安装材料、设备通用性强，节约社会资源，潜在社会效益明显。

3、适用范围对下承式钢管混凝土系杆拱桥工程进行钢管混凝土拱桥现浇临时支架体系设计与施工、钢拱肋运输及安装施工技术、拱桥施工过程线形控制及稳定分析、下承式钢管混凝土拱桥施工监控技术等方面的研究十分必要。

桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术龙腾云（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州313000）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）05-0016-02摘要：拱肋施工工艺是对支架进行合理调整与设计之后，逐段将钢管拱拱肋吊装至支架上，实现拼装与焊接，具有降低施工难度、缩减施工成本和工期、保障施工质量等优点。

文章结合某工程案例，细化探究桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋施工技术应用要点，取得了良好的施工效果。

关键词：桥梁施工；下承式；系杆拱桥1 拱肋施工工艺概述所谓拱肋施工工艺，就是对支架进行预压，将其坐标和高程调整到符合设计标准之后，通过机械设备，逐段地把钢管拱拱肋吊装至支架上，进而实现逐步拼装和焊接，满足施工要求[1]。

对拱肋进行吊装作业的时候，需要按照前后对称、左右对称原则实现吊装，保证不平衡安装最多不多于2个吊装节段。

2 工程概况某桥梁的108#墩和109#墩属于两侧主墩，同在一个半径为1200m的圆曲线上。

桥梁线路大里程方向和河道有70°的夹角，主桥设计有1孔96m的平行系杆拱桥，桥梁各方面参数可见表1。

表1 某桥梁工程参数桥梁总长 99m计算跨长 96m整体宽度 11.4m矢跨比 1/5拱肋平面內矢高 19.2m拱肋线性 悬链线（方程：y=（Ch Kξ-1/（m-1）；系数：m=1.167）；公式中m表示拱轴系数、h表示矢高、k表示跨径。

通航净高度 7.5m该桥梁的拱肋横截面是一个哑铃型钢管，高度是3m，由钢板（16mm）和钢管（16mm×1000mm）所组成。

拱肋腹板内部和上下弦管的内部都由强度为C55的无收缩混凝土进行填充。

桥梁吊杆属于尼尔森体系，横线间距是9.6m，纵向间距保持在8m。

桥梁的系梁通过单箱双室预应力混凝土箱形截面，钢管混凝土拱肋当中悬挂模板，使用先拱后梁方式进行施工。

3 桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术要点3.1确定施工方案由于该桥梁桥下通航能力有限，所以上部结构要通过先拱后梁方式进行施工。

钢管混凝土系杆拱桥上部结构施工技术发布时间：2021-06-17T15:00:47.323Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：吴昊[导读] 摘要：钢管混凝土系杆拱桥自20世纪90年代以来得到了迅速发展和广泛应用。

中铁七局集团西安公司制梁分公司摘要：钢管混凝土系杆拱桥自20世纪90年代以来得到了迅速发展和广泛应用。

由于起步较晚，其施工技术还有待完善。

结合工程实践，对下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构施工进行阐述，为施工提供一些实际经验。

关键词：下承式钢管混凝土系杆拱桥；拱肋；组装流程；质量标准1.工程概况该桥结构为下承式钢管混凝土系杆拱桥，桥长64m，矢跨比1／5，施工矢高12.8m。

拱肋为钢管混凝土结构，每片拱肋由2根上、下钢管（尺寸：φ700×18mm）和2块厚18mm钢板焊接成哑铃形断面。

拱肋与主梁的刚度之比为1/17.88，属于刚性系梁刚性拱。

拱肋高度1.65m，中心距7.1m，全桥拱肋共设11对吊杆。

为增强拱肋平面外稳定性，拱肋间设置3道横撑，其中外横撑为K撑，中间横撑为一字撑。

横、斜撑均为钢管混凝土结构，横撑钢管直径700mm，壁厚16mm；斜撑钢管直径500mm，壁厚14mm。

拱肋在工厂已制作完成，为便于运输，每条拱肋划分为7个运输节段。

2.整体安装方案钢管拱安装总体施工方案为：采用由角钢组焊而成的桁架支撑（横截面为1.5M*1.5M），用一台50吨汽车吊在桥下将钢管拱拱肋逐段吊装到支架上进行拼装焊接。

钢管拱拱肋、横撑及其它配件卸放至桥下相应起吊位置；汽车吊行驶至构件旁后，由汽车吊将拱肋逐段吊装到梁面桁架支撑上，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，最大不平衡安装不超过两个吊装节段。

拱肋安装按照如下步骤进行：①确定桁架支撑在梁面上的具体位置→②安装桁架支撑及支撑连接系，采用膨胀螺栓将支撑底盘与桥面固定→③桁架支撑检查验收合格后，进行拱肋节段的安装，边安装边调整线形→⑤两侧拱肋对称安装（预留合龙段）→⑥安装合龙段→⑦安装横撑、斜撑→⑧整体焊接。

钢管混凝土拱桥的施工方法钢管砼结构，由于能通过互补使钢管和混凝土单独受力的弱点得以削弱甚至消除，管内混凝土可增强管壁的稳定性，钢管对混凝土的套箍作用,使砼处于三向受力状态，既提高了混凝土的承载力，又增大了其极限压缩应变，所以自钢管砼结构问世以来，是桥梁建筑业发展的一项新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点，因而得到突飞猛进的发展。

在桥梁方面,已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式，并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。

其施工方法发展很快，已经应用的有无支架吊装法，支架吊装法，转体施工法等。

1 拱肋钢管的加工制作拱肋加工前，应依理论设计拱轴座标和预留拱度值，经计算分析后放样，钢管拱肋骨架的弧线采用直缝焊接管时,通常焊成 1.2-2.0m的基本直线管节;当采用螺旋焊接管时，一般焊成12.0～20m弧形管节。

对于桁式拱肋的钢管骨架,再放样试拼,焊成10m左右的桁式拱肋单元，经厂内试拼合格后即可出厂.具体工艺流程为:选材料进场材料分类材质确认和检验划线与标记移植编号码下料坡口加工钢管卷制组圆、调圆焊接非坡口检验附件装配、焊接单节终检组成10m左右的大节桁式拱肋焊接无损检验大节桁式拱肋终检 1：1大样拼装检验防腐处理出厂。

当拱肋截面为组合型时，应在胎模支架上组焊骨架一次成型，经尺寸检验和校正合格后,先焊上、下两面，再焊两侧面（由两端向中间施焊）.焊接采用坡口对焊，纵焊缝设在腔内，上、下管环缝相互错开。

在平台上按1:1放样时，应将焊缝的收缩变形考虑在内。

为保证各节钢管或其组合骨架拼组后符合设计线型，可在各节端部预留1cm左右的富余量，待拼装时根据实际情况将富余部分切除。

钢管焊接施工以“GBJD05-83、钢结构施工和施工及验收规范”的规定为标准.焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X射线抽样检查（抽样率大于5％）。

焊缝质量应达到二级质量标准的要求。

2 钢管混凝土拱桥的架设2.1无支架吊装法2。

1。

1缆索吊机斜拉扣挂悬拼法具体做法与其他拱肋的架设相似，只是钢管混凝土拱肋无支架架设方案用于较大跨度，它可根据吊机能力把钢管拱肋合成几大段进行分段对称吊装,并随时用扣索和缆风绳锚固,稳定在桥位上，最后合拢。

下承式系杆拱桥拱梁连接段构造及计算方法下面将介绍下承式系杆拱桥拱梁连接段的构造及计算方法。

一、构造
1.主梁：主梁是连接拱墩的主要构造部分，通常由钢结构或预应力混凝土构成。

主梁在连接拱墩时需设置连接板或连接梁，用于与拱墩连接，使主梁能够承受桥面荷载并将其传递到拱墩上。

2.系杆：系杆是连接主梁与拱墩的重要构造部分，多采用钢桁架或预应力混凝土构造，其作用是承受和传递主梁的荷载到拱墩上，并保证桥梁的稳定性。

3.连接板或连接梁：连接板或连接梁是主梁与拱墩连接的关键部分，通常由钢板或预应力混凝土构成，其作用是将主梁的荷载均匀传递到拱墩上，并能够承受主梁与拱墩之间的转动力矩。

二、计算方法
1.荷载计算：根据桥梁所受的荷载情况（包括静荷载、动荷载、温度荷载等），进行荷载计算，并考虑不同荷载组合的情况，以求得最不利的荷载情况。

2.结构分析：通过弹性分析或有限元分析等方法，对连接段进行结构分析，确定主梁与拱墩之间的受力情况、变形情况等。

3.选取系杆形式和尺寸：根据结构分析的结果，选取合适的系杆形式和尺寸，以保证系杆能够承受主梁的荷载并将其传递到拱墩上。

4.考虑连接板或连接梁的设计：根据系杆和主梁的受力情况，对连接板或连接梁进行设计，以保证其能够承受主梁与拱墩之间的转动力矩，并保证连接的可靠性。

5.施工可行性和安全性考虑：在设计连接段时，需考虑施工的可行性和安全性，如工艺要求、施工方案等，并根据实际情况进行相应的调整。

综上所述，下承式系杆拱桥拱梁连接段的构造及计算方法包括主梁、系杆、连接板或连接梁的设计，以及荷载计算、结构分析等步骤。

通过合理选取构造形式、尺寸以及有效的计算方法，可以保证连接段的结构安全和稳定性。