铁路钢管混凝土拱桥设计

本刊特稿跨度430m铁路钢管混凝土拱桥主拱设计陈克坚，陈建峰，张志勇（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）摘要：依托拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥，对主跨430m中承式钢管混凝土拱桥主拱拱圈的拱轴线、矢跨比、拱肋截面、拱肋高度及拱肋倾角进行对比分析，确定主拱主要设计参数，拱轴线采用悬链线，矢跨比为1/3.84，拱肋截面采用全桁式截面。

研究提出铁路大跨度拱桥计算拱肋高度的推荐公式，并对场地狭窄V形峡谷区钢管混凝土主拱结构进行简要介绍，钢管桁架节段利用缆索吊机悬臂拼装架设，钢管内灌注自密实无收缩混凝土，单管采用四级接力泵送混凝土。

该研究可为类似结构设计提供参考。

关键词：铁路桥梁；中承式钢管混凝土拱桥；拱轴线；矢跨比；拱肋截面；拱肋高度；内倾式拱中图分类号：U442文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）09-0046-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.09.0460引言拉林铁路位于西藏自治区东南部，北起拉萨市，经山南市、桑日县、加查县、朗县、米林县抵达林芝市。

藏木雅鲁藏布江特大桥于加查县境内桑加峡谷区一跨跨越雅鲁藏布江，桥址为典型深切V形峡谷区，施工场地狭窄，主桥采用430m中承式钢管混凝土拱桥［1］。

我国铁路首座钢管混凝土拱桥为主跨236m的水柏铁路北盘江大桥［2］；近期修建的较大跨度钢管混凝土拱桥为主跨360m的呼准鄂铁路黄河特大桥［3-4］。

铁路钢管混凝土主拱多为内倾式拱，拱脚区段采用钢管-钢箱混凝土组合箱型断面，其他采用N形桁式断面，腹杆与弦管采用节点板连接，横向联结系与弦管采用焊接连接。

主拱钢管桁架主要有转体施工和悬臂拼装施工［5］。

藏木雅鲁藏布江特大桥为高原陡峻峡谷、大温差、强震区大跨度钢管混凝土拱桥，建设环境更加复杂，结构性能要求更高，具有特殊性［6-9］。

因此，需要对铁路大跨度钢管混凝土拱桥主拱结构设计施工方案进行研究。

铁路钢管混凝土系杆拱桥设计及计算分析尹贻新;叶长允【摘要】以德大铁路跨滨大高速公路特大桥主跨1 - 64.0 m系杆拱为例,对铁路系杆拱桥结构设计、计算参数选取进行详细介绍.采用有限元软件桥梁博士对结构进行纵向、横向计算分析；采用大型通用有限元软件ANSYS对结构进行模态及弹性屈曲分析.通过计算分析表明,结构应力、位移、自振频率及稳定系数均可满足规范相关规定.%This paper, taking a main span tied-arch of 64. 0 m of a super major bridge on the Dezhou-Dajiawa Railway as an example, which spans over the Binzhou-Dagao Expressway, introduces in detail the structural design and calculation parameter selection of railway tied-arch bridge. The longitudinal and horizontal structure were calculated and analyzed by the Doctor Bridge-finite element software. The modality and elastic buckling of structure were analyzed by the large general - purpose finite element software ANSYS. The results of calculation and analysis showed that the stress, displacement, natural frequency and stability factor of the structure could meet the requirements of the relevant standards.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P38-41)【关键词】铁路桥;钢管混凝土;系杆拱桥;静力计算;结构动力;弹性屈曲【作者】尹贻新;叶长允【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022;中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022【正文语种】中文【中图分类】U448.22;U448.38钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。

福建省工程建设地方标准钢管混凝土拱桥设计与施工规程福州大学土木工程学院2007年11月前言本规程是根据福建省建设厅闽建科【2007】×号文“关于制定福建省建设工程地方标准《钢管混凝土拱桥设计与施工规程》的通知”要求，由福州大学土木工程学院主编，会同福建省交通规划设计院、福州市规划设计研究院、福建省第一公路工程公司等参编单位编制而成。

本规程的制定吸收了近年来有关单位在钢管混凝土拱桥设计与施工领域所取得的最新科研成果以及工程实践经验，充分参考和借鉴了国内外的相关规程和规范，在广泛征求意见、反复修改的基础上，最后由福建省建设厅组织专家审查定稿。

本规程共分×个章节及×个附录，主要技术内容包括：下列标准所包含的条文，通过在本规程中的引用而构成本标准的条文，本规程出版时，所示标准版本均为有效。

所有所示标准均有可能修订，使用本规程的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性：1、1、总则1.1.1为满足桥梁工程建设的需要，使钢管混凝土拱桥的设计、施工和验收等工作符合技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理的要求，特制定本规程。

1.1.2本规程适用于以圆形钢管内浇筑素混凝土为拱肋的钢管混凝土拱桥。

1.1.3本规程适用于本省各级市政工程钢管混凝土拱桥的设计与施工，公路工程中的钢管混凝土拱桥可参照执行。

（或写成市政工程与公路工程）1.1.4本规程主要依据《公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T50283》、交通部《公路工程技术标准JTG B01-2003》、《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004》、《公路桥涵施工技术规范JTJ 041-2000》以及福建省工程建设地方标准《钢管砼结构技术规程DBJB-51-2003》的有关规定制定。

基本术语、符号按照国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号GBJ132》和《道路工程术语标准GBJ124》的规定采用。

1.1.5荷载分市政与公路来写，各有规程1.1.6钢管混凝土拱桥中的墩台与基础等圬工结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的设计计算与验算，可采用《公路圬工桥涵设计规范JTGD61-2005》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004》和《公路桥涵地基与基础设计规范JTJ 024-85》等规范进行设计。

钢管混凝土拱桥施工关键技术及稳定性分析Chapter 1 Introduction钢管混凝土拱桥是现代桥梁结构中的一种重要形式，近年来在各种道路和铁路工程中得到了广泛的应用。

钢管混凝土拱桥的优越性能在于它具备了钢管和混凝土桥梁的优点，能够在大跨径和高荷载条件下承载结构，同时有较高的抗震能力和耐久性。

钢管混凝土拱桥的施工过程是一个具有挑战性的任务，它需要高度的技术知识和经验。

本文将介绍钢管混凝土拱桥的施工关键技术及稳定性分析。

首先，将介绍钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求。

其次，将讨论钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术。

最后，将对钢管混凝土拱桥的稳定性进行分析，以确保钢管混凝土拱桥的安全和可靠性。

Chapter 2 钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求钢管混凝土拱桥是由钢管和混凝土构成的，它具有轻质、高强、高刚性和良好的抗震性。

在设计中需要满足一些特殊要求，以确保桥梁的可靠性和安全性。

2.1 结构形式钢管混凝土拱桥是由一组弧形钢管和连接的混凝土组成的拱桥。

桥面直接支撑在钢管上，钢管和桥面一起受力。

为了保证桥梁结构的平衡和稳定，弓形钢管在跨度方向上把力传递到钢柱和混凝土砌块上。

钢管混凝土拱桥桥面上一般铺设混凝土板或钢板。

2.2 设计要求设计钢管混凝土拱桥需要满足以下要求：（1）满足各种相应的载荷要求，如荷载、地震、温度和疲劳等要求。

（2）搭建时拱出形状应满足理论形状，应校核拱形。

（3）设计应满足桥梁的稳定性，避免拱桥的侧扭和侧向振荡等现象。

（4）充分考虑钢管的保护性能，防止钢管的腐蚀和老化，确保整个结构的耐久性。

Chapter 3 钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术钢管混凝土拱桥的施工编排顺序应遵循钢管——加固空间网壳结构——混凝土固化。

钢管的高强度和铺装混凝土能极大地保护钢管不受机械损坏，从而延长桥梁的使用寿命。

3.1 钢管安装在施工中，首先需要进行钢管的加固与安装。

钢管的加固和安装关系到桥面的质量和稳定性，是整个结构的基础。

6.4 系杆拱桥施工6.4.1系杆拱桥工程概况滩地公路引桥在黄河大堤附近平面弯出后，南北两岸铁路采用钢管混凝土系杆拱桥立交跨越黄河大堤。

拱桥为自平衡简支系杆拱桥，单孔跨径94m ，矢高18.8 m，主梁采用混凝土边主箱梁截面，拱肋采用钢管混凝土结构，拱肋矢跨比为1/5，吊索纵桥向间距6m 。

桥式布置见下页图所示。

铁路跨堤钢管混凝土系杆拱结构图拱桥为自平衡简支系杆拱桥，单孔跨径94m ，矢高18.8 m，在纵桥向设置两处支承，一处为固定支承，一处为竖向支承，横桥向设置两个支座。

吊索纵桥向间距6m 。

主梁顶部全宽16m，底部全宽17.2m 。

拱肋面与竖直面夹角为14°，拱顶截面钢管顶部宽5.484m ，底部宽6.939m ，高3m。

跨中横截面见下图。

6.4.2系杆拱桥施工步骤施工步骤一：（1）拱两侧墩身施工，等待墩身混凝土强度达到100 ％铁路跨堤钢管混凝土系杆拱跨中横截面图（2）钢管拱肋制作。

施工步骤二：（1）施工拱脚满堂红支架。

（2）安装支座，浇筑端横梁、拱脚和拱脚部分相连的纵梁。

（3）待端横梁砼强度达到100 ％，龄期大于10 天，张拉端横梁钢束到设计吨位施工步骤三：（1）满堂红支架继续搭设，施作拱形安装平台，拱肋分四段在拱形作业平台上安线形拼装完成。

（2）采用履带吊进行拱肋吊装，调整轴线位置。

用千斤顶调整两拱肋到同一标高，使两个半拱形成接触，乃至形成三铰拱。

拱肋内部产生压应力，促使两半拱的下挠部分上拱，及时进行支垫，最后合拢处间隙进行焊接处理。

拱肋合拢焊接后，用超声波进行100 ％焊缝检测，对拱顶进行射线检测，焊缝合格方可进行下一步工作。

（3）拱肋脱架后，拉紧缆风绳，用缆风绳调整拱轴线至设计和规范要求。

在架设拱肋过程中，检测拱脚位移情况，若拱脚位移大于1.5cm ，张拉临时钢束进行调整。

（4）穿好吊杆。

施工步骤四：（1）张拉拱肋至设计张拉力要求。

（2）用砼泵灌筑拱肋无收缩混凝土，浇筑时同时进行并一次性浇筑完成。

中华人民共和国行业标准钢管混凝土拱桥设计规范（校审稿）钢管混凝土拱桥设计规范编制组2004年2月目录1 总则 (1)2 术语和符号 (2)术语 (2)主要符号 (3)3 材料 (5)混凝土 (5)钢材 (5)钢管混凝土 (6)4 承载能力极限状态计算 (10)一般规定 (10)轴心受力构件 (11)偏心受力构件 (13)整体稳定性验算 (16)5 正常使用极限状态计算 (17)一般规定 (17)挠度验算 (17)6 施工阶段计算 (18)一般规定 (18)计算内容 (18)材料的应力限值 (19)7 构造要求 (20)拱肋 (20)吊杆及系杆 (21)立柱及拱座 (21)节点构造 (22)拱肋合拢 (23)焊缝连接 (23)8 钢管拱肋防腐涂装 (25)附件：钢管混凝土拱桥设计规范条文说明 (26)注：主编单位：重庆交通科研设计院联系人：许晓锋，黄福伟，1 总则1.0.1为使公路钢管混凝土拱桥的设计符合安全可靠、耐久适用、技术先进、经济合理的要求，特制定本规范。

1.0.2本规范适用于公路钢管混凝土拱桥，钢管为圆形截面。

1.0.3采用本规范进行设计时，应同时遵守相关的国家和行业技术规范。

1.0.4本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计。

1.0.5公路钢管混凝土拱桥应按以下两类极限状态设计：1 承载能力极限状态：对应于公路钢管混凝土拱桥及其构件达到最大承载能力，或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。

2 正常使用极限状态：对应于公路钢管混凝土拱桥及其构件达到正常使用，或耐久性的某项限值的状态。

1.0.6根据不同种类的作用（或荷载）及其对桥梁的影响，桥梁所处的环境条件，应考虑以下三种设计状况，并进行相应的极限状态设计：1 持久状况：桥梁建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。

应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。

2 短暂状况：桥梁施工过程中承受临时性作用（或荷载）的状况。

一般仅作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态设计。

桥梁铁路136m跨钢管混凝土系杆拱桥拱肋截面形式设计研究盖小红(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)摘要：格丑沟特大桥跨度136m，为铁路钢管混凝土简支系杆拱桥，拱肋采用空腹式哑铃形拱肋截面形式，在铁路钢管混凝土系杆拱桥中首次采用，通过对几种典型拱肋截面形式的对比分析研究，得出大跨度钢管混凝土系杆拱桥应用于铁路桥梁时，一种合理的拱肋结构形式和截面构造尺寸。

关键词：钢管混凝土；系杆拱；空腹式哑铃形；拱肋形式中图分类号：U448．22文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)03—0036—04D e si gn of A r ch R i b Sect i ons of C oncr et e-f i l l ed St e el T ubeT i ed-A r ch B r i dge w i t h136m Span i n R ai l w ayG A I X i ao—hong(T he Fi r s t R ai l w ay Su r vey and D esi gn G r ou p C o．，L t d．，X i’an710043，C hi na)A bst r a c t：G ec houg ouB r i dge w i t h136m sp an is a s i m p l y suppor t ed concr et e—fi l l ed s t e el t ub e t i ed-ar chbr i dge i n r a i l w ay．T he dum bbel l—shape d open w eb s ect i on w as adopt e d f or i ts ar ch r i b，and i t w as t he f i r st收稿日期：2011—07—21；修回日期：2011—08—29作者简介：盖小红(1971一)，女，高级工程师，1994年毕业于哈尔滨建筑大学交通土建专业，工学学士，E-m a i l：gai xi aohon9888@s ohu．c or n。

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。