钢管混凝土拱桥结构设计探讨(新版)
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钢管混凝土拱桥设计方案
研究方法
采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对新型钢管混凝土拱桥进行全面的分析和研究。首先进行 理论分析，建立数学模型和计算公式，然后进行数值模拟，通过计算机模拟实际施工过程和桥梁的受力情况， 最后进行实验研究，通过实验验证新型钢管混凝土拱桥的可行性和优越性。
02
钢管混凝土拱桥概述
钢管混凝土拱桥的特点
该桥在设计、施工和运营过程中积累 了一些成功的经验。首先，加强了桥 梁的监测和保护措施，确保了桥梁的 安全性和耐久性。其次，采用了先进 的施工技术和管理方法，提高了施工 效率和质量。最后，注重了环境保护 和景观设计，提升了桥梁的社会形象 。
教训吸取
该桥也存在一些不足之处，需要吸取 教训。首先，对桥梁的维护和保养工 作需要进一步加强，确保桥梁长期保 持良好的状态。其次，需要提高应急 处理能力，确保在突发事件发生时能 够及时采取措施进行处理。最后，需 要加强安全管理措施，确保施工和运 营过程中的安全性和可靠性。
拱轴线型式对拱桥的受力性能和施工方法有很大影响。常见的拱轴线
型式有圆弧线、悬链线、抛物线等。选择何种拱轴线型式需根据实际
地形、设计要求和施工条件来决定。
拱桥的荷载分析和组合
竖向荷载
主要包括车辆、人群、梁自重等。这些荷载通过桥面传递到拱肋，再由拱肋 传递到基础。
水平荷载
主要包括风载、地震载等。由于拱桥的水平承载能力相对较弱，因此水平荷 载对拱桥的安全性和稳定性影响较大。在进行荷载组合时，应充分考虑水平 荷载的作用。
THANKS
感谢观看
设计要点
设计时需考虑材料性能、结构形式 、施工工艺等因素，确保桥梁的安 全性和稳定性。
03
钢管混凝土拱桥的总体设计方 案
总体设计思路和原则
采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对新型钢管混凝土拱桥进行全面的分析和研究。首先进行 理论分析，建立数学模型和计算公式，然后进行数值模拟，通过计算机模拟实际施工过程和桥梁的受力情况， 最后进行实验研究，通过实验验证新型钢管混凝土拱桥的可行性和优越性。
02
钢管混凝土拱桥概述
钢管混凝土拱桥的特点
该桥在设计、施工和运营过程中积累 了一些成功的经验。首先，加强了桥 梁的监测和保护措施，确保了桥梁的 安全性和耐久性。其次，采用了先进 的施工技术和管理方法，提高了施工 效率和质量。最后，注重了环境保护 和景观设计，提升了桥梁的社会形象 。
教训吸取
该桥也存在一些不足之处，需要吸取 教训。首先，对桥梁的维护和保养工 作需要进一步加强，确保桥梁长期保 持良好的状态。其次，需要提高应急 处理能力，确保在突发事件发生时能 够及时采取措施进行处理。最后，需 要加强安全管理措施，确保施工和运 营过程中的安全性和可靠性。
拱轴线型式对拱桥的受力性能和施工方法有很大影响。常见的拱轴线
型式有圆弧线、悬链线、抛物线等。选择何种拱轴线型式需根据实际
地形、设计要求和施工条件来决定。
拱桥的荷载分析和组合
竖向荷载
主要包括车辆、人群、梁自重等。这些荷载通过桥面传递到拱肋，再由拱肋 传递到基础。
水平荷载
主要包括风载、地震载等。由于拱桥的水平承载能力相对较弱，因此水平荷 载对拱桥的安全性和稳定性影响较大。在进行荷载组合时，应充分考虑水平 荷载的作用。
THANKS
感谢观看
设计要点
设计时需考虑材料性能、结构形式 、施工工艺等因素，确保桥梁的安 全性和稳定性。
03
钢管混凝土拱桥的总体设计方 案
总体设计思路和原则
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨摘要:钢管混凝土拱桥设计是常见而又复杂的实际问题，针对钢管混凝土受力性能及抗震横向对提高拱肋的横向稳固性起到了极大的作用, 一同避开了拱顶段管内混凝土不密实的问题.本文笔者以下进行了分析。
关键词:钢管混凝土;拱桥设计；抗震；分析1 有限元模型简介某大桥的受力分析采用大型通用程序A N-SYS 进行计算.建模时, 拱肋、桥面纵梁、横梁采用空间梁单元, 其中钢管混凝土拱肋段采用双单元法建模, 即在模型离散时, 在同一段有限元模型中将钢管和混凝土分别作为两根杆件输人, 但同时保证二者的节点坐标完全相同, 在相同的节点间建立两个单元, 一个单元赋予钢管的材料属性, 另一个单元则赋予混凝土的材料属性, 这样两种材料的应力—应变关系可以得以输人[4]; 系杆与吊杆采用拉杆单元, 桥面系采用梁格法模拟. 桩基的计算模型是用弹簧支承来模拟地基的水平抗力, 用m 法进行计算.全桥共374 个节点,4 2 个梁单元, 有限元模型见图1图1 某大桥有限元模型2 横向一类稳定计算某桥成桥后进行了静动载测试本文在进行横向稳定计算时, 以静载测试的四个工况为模型的荷载, 计算某大桥在各个工况下的一类稳定系数(特征值)静载试验共进行了 4 个工况: 工况一为按口 4 点弯矩最大; 工况二为拱脚负弯矩最大江况三为拱顶正弯矩最大; 工况四为拱脚推力最大布载。
分析时以管内混凝土填充长度系数α为参数(参数a 含义见图3).0 < a < 0.5 时为复合拱; 当a= O 时为钢管拱; 当a = 0.5 时, 为钢管混凝土拱.计算中不考虑材料的非线性计算结果见图2.图2稳定系数变化趋势图对该桥的弹性一类稳定分析表明, 在各种加载工况下, 一阶弹性失稳模态不受混凝土充填系数a的影响, 均为面外失稳，但α对稳定系数有影响.当a 从0 变化至1/ 12 时, 稳定系数缓慢增长, 最大仅增加4.8% ; 此后, 稳定系数增加较快,当a 趋近L/4 时, 稳定系数均达最大值(除工况三) ; 此后随a 增加稳定系数反而下降, 在α=0.4 17 时达到最低点后又开始上升, 到a =0.5(钢管混凝土拱)时稳定系数达到第二个峰值.因此, 从弹性一类稳定系数来看, 坡充系数太小(小于1/ 1 2) 时管内混凝土对稳定系数提高的作用较小, α在0.25 附近时, 效率最高; 超过0.25 时反而降低了拱的稳定性能, 这可能是此时刚度增加的有利作用小于拱肋自重产生的不利影响. 当然,钢管混凝土拱的稳定系数最大, 但从复合拱的角度而言, 钢管与钢管混凝土在拱肋L/4 处相接, 结构一类弹性稳定性最好。
钢管混凝土拱桥施工技术的探讨
钢管混凝土拱桥施工技术的探讨摘要：介绍芷江县舞水大桥钢管混凝土系杆拱桥施工中构件预制、起吊、安装等施工技术。
可为同类工程提供参考。
关键词：拱桥；构件施工;起吊安装；引言近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、省建材、外形美观等优点，被广泛应用于公路工程。
但该桥型技术复杂，施工难度大，已经暴露和潜在的问题还很多，亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善，本文将结合工程实践就施工关键技术进行阐述。
1、工程概况芷江县舞水大桥是芷江县城跨越舞水河的第四座桥梁，位于芷江三桥上游大约二百米，是芷江老城到新开发区之间的便捷通道，桥梁起于芷江县政府旁沿河路，全长278.0m，该桥的建成将有利于芷江县城城市的发展，为再造芷江新城提供基础保障。
桥梁上部结构是20（空心板）+69.5（下承式钢管拱）+88（下承式钢管拱）+69.5（下承式钢管拱）+20m（空心板）,全长278.0m。
空心板采用预应力结构。
中跨计算跨径88m,边跨计算跨径68m，中跨拱肋宽1.1m；边跨拱肋宽0.95m。
拱矢跨比1/4，拱轴系数是1.167，为等截面钢管砼悬链线无铰拱，下承式拱上部由刚性拱、刚性纵梁、柔性吊杆组成。
2、工程结构设计（1）下部结构0#、5#台为扩大基础配u型桥台，1#～4#墩采用桩基础加墩柱，不设系梁；在柱顶以下1.20m处设箱形系梁。
桩基采用嵌岩钻孔桩。
(2)引桥部分上部结构两侧引桥均是1—20m预应力空心板，共设板17片，桥面铺装层由8cm水泥混凝土+7cm沥青混凝土组成。
(3)拱肋结构拱肋采用等截面钢管混凝土结构，中跨拱肋截面高2.5m，宽1.1m；边跨拱肋截面高2.2m，宽0.95m；中、边跨两条拱肋中心间距均是18.0m。
中跨每条拱肋断面由2根φ1100mm钢管组成上、下弦杆，上、下弦杆之间用缀板相连，缀板外距30cm；边跨每条拱肋断面由2根φ950mm钢管组成上、下弦杆，上、下弦杆之间用缀板相连，缀板外距30cm。
下承式钢管混凝土系杆拱桥结构设计探讨
全 桥 跨 横 梁 间 由 ５根 纵 梁 联 接 成 整 体 ，边 纵 梁 在 桥 墩 处 与
１ １ 刚 架 系杆 拱 ． 作 为 本 桥 推 荐 并 实施 的 系 杆 拱 体 系 ， 拱 墩 刚 结 ， 用 预 其 采 应 力 体 外 束 柔性 系杆 ， 少 了 大部 分 拱 脚 推 力 ， 减 系杆 独 立 于 桥 面 ， 面 系 仅 作 为 局 部 受 力 构 件 。 此 为 少 推 力 拱 ， 采 用 无 支 桥 可
设 计 允 许 应 力 取 ０５ Ｒ 采 用 可 调 索 式 钢 绞 线 系 杆 ， 杆 锚 具 采 ． ， ２ 系 用 Ｏ Ｍ× Ｔ ５ ３ Ｖ Ｇ・ １ — １可换 索式 锚 固 Ｅ或 Ｆ型 。 其 中墩 拱 脚 锚 具 的 布 置 形 式 推荐 方 案 简 洁 、 孔相 通 、 工 方 便 、 省 ， 两 施 节 比较 方 案
维普资讯
专 版 Ｉ
下承 式钢 管 混凝 土 系杆 拱桥 结构 设计 探讨
口 邓 勇 诚
摘 要 ： 文 分别 从 桥 梁 结 构 主 体 受 力 体 系 ， 面 以 及 连 接 体 系 等 方面 详 细 阐述 了 下 承 式 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 本 桥 结构设计要点。
性 及 耐 疲 劳 性 能 ，并 且 施 工 方 便 等 因 素 ，锚 头 采 用 ＯＶ ＭＤ （ ） ＳＫ ７ １ ９冷 铸 墩 头 锚 （ 横 梁 采 用 Ｏ —０ 边 ＶＭＤ （ ） — ２ Ｓ Ｋ ７ １ ７镦 头 锚 ） 吊 ，
杆 极 限承 载 力 为 ７ ０ （１ ２ｋ 。 吊杆 及 冷 铸 锚 头 锚 具 在 厂 家 加 ０ ５８ ６ ）Ｎ
１ ２ 梁 拱 组 合体 系 系杆 拱 ． 利 用 纵 梁 作 拉 杆 ， 梁 在 拱 脚 处 刚结 ， 可 细 化 为刚 拱 刚 拱 又 梁 、 拱 柔 梁 和 柔 拱 刚 梁 。 梁 拱 共 同 承 载 ， 部 简 支 ， 力 明 刚 外 受
１ １ 刚 架 系杆 拱 ． 作 为 本 桥 推 荐 并 实施 的 系 杆 拱 体 系 ， 拱 墩 刚 结 ， 用 预 其 采 应 力 体 外 束 柔性 系杆 ， 少 了 大部 分 拱 脚 推 力 ， 减 系杆 独 立 于 桥 面 ， 面 系 仅 作 为 局 部 受 力 构 件 。 此 为 少 推 力 拱 ， 采 用 无 支 桥 可
设 计 允 许 应 力 取 ０５ Ｒ 采 用 可 调 索 式 钢 绞 线 系 杆 ， 杆 锚 具 采 ． ， ２ 系 用 Ｏ Ｍ× Ｔ ５ ３ Ｖ Ｇ・ １ — １可换 索式 锚 固 Ｅ或 Ｆ型 。 其 中墩 拱 脚 锚 具 的 布 置 形 式 推荐 方 案 简 洁 、 孔相 通 、 工 方 便 、 省 ， 两 施 节 比较 方 案
维普资讯
专 版 Ｉ
下承 式钢 管 混凝 土 系杆 拱桥 结构 设计 探讨
口 邓 勇 诚
摘 要 ： 文 分别 从 桥 梁 结 构 主 体 受 力 体 系 ， 面 以 及 连 接 体 系 等 方面 详 细 阐述 了 下 承 式 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 本 桥 结构设计要点。
性 及 耐 疲 劳 性 能 ，并 且 施 工 方 便 等 因 素 ，锚 头 采 用 ＯＶ ＭＤ （ ） ＳＫ ７ １ ９冷 铸 墩 头 锚 （ 横 梁 采 用 Ｏ —０ 边 ＶＭＤ （ ） — ２ Ｓ Ｋ ７ １ ７镦 头 锚 ） 吊 ，
杆 极 限承 载 力 为 ７ ０ （１ ２ｋ 。 吊杆 及 冷 铸 锚 头 锚 具 在 厂 家 加 ０ ５８ ６ ）Ｎ
１ ２ 梁 拱 组 合体 系 系杆 拱 ． 利 用 纵 梁 作 拉 杆 ， 梁 在 拱 脚 处 刚结 ， 可 细 化 为刚 拱 刚 拱 又 梁 、 拱 柔 梁 和 柔 拱 刚 梁 。 梁 拱 共 同 承 载 ， 部 简 支 ， 力 明 刚 外 受
钢管混凝土拱桥结构设计浅析
主 桥 上部 结 构 分 别 采 用 平 面 杆 系模 型 （ 算 软件 采 用 “ 计 桥 梁 博 士 系 统 Ｖ３ １ ） 空 间模 型 （ 算软 件 采 用 Ｍｉａ ６７的桥 型结构 。我国对钢 管混凝土结构 的研究是
从６ ０年代 开始 的 ，８ ０年代 时取 得 了重 大 成 果 并 应 用 于 建 筑 部 门 ，并 相 继 颁 布 了应 用于 建 筑 的设 计 与 施 工 规 程 ，但 是 桥 梁 的大 长 细 比 、 曲杆 及 交 替弯 矩 作 用 等 特 性 显 然 与 建 筑 中柱 子 的特 性 不 同 ，直 接 套 用建 筑 规 程 或 公 路 钢 筋 混 凝 土 结 构 设 计 显 然 不 尽 合 理 。 自 １ ９ 年 四 川 旺苍 建 成 第 一 座 钢 管 混 凝 ９０ 土 拱 桥 以 来 ，国 内相 继 建 成 ２ ０余 座 钢 管 混 凝 土 拱 桥 ，但 是 ０ 我 国钢 管 混 凝 土 结 构 应 用于 桥 梁 的设 计 理 论 与 施 工 技 术 研 究 远 远 滞 后 于 工 程 应 用 ， 目前 尚 无 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 设 计 、 施 工 规 范 ，致 使 钢 管 混 凝 土拱 桥 的 设计 无 标 准 可 循 ，对 钢 管 和
摘
要 ： 文 中 以滨 海 路 工 程 某 钢 管 混 凝 土 拱桥 为 背景 ，介 绍 了钢 管 混 凝 土 拱 桥 结 构 设 计 的 问 题及 对策 。
文 献 标 识 码 ：Ａ
关 键 词 ：钢 管 混 凝 土 拱 桥 ；组 合 结 构 ；套 箍作 用
中图 分 类 号 ： Ｕ８ ４２
概 述
文 章 编 号 ： １ ０－ ９３ （０ ２ Ｏ ０ ０ － ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）１ － ２ ４０ 本 桥 位 于 滨 海公 路 上 ，跨 越 一 天 然 山谷 ，路 线 设 计 线 处
钢管混凝土拱桥
钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱桥（Steel-Tube Concrete Arch Bridge）是一种以钢管作为主要构件、混凝土为填充物，采用拱形结构的桥梁。
由于其结构特点，该类型的桥梁具有较高的承载能力、稳定性和整体性能，因此在短跨度桥梁中广泛应用。
本文将从钢管混凝土拱桥的构造特点、设计与施工工艺、应用与发展等方面进行探讨。
一、构造特点钢管混凝土拱桥结构特点主要表现在两个方面：拱形结构和钢管混凝土材料。
拱形结构是钢管混凝土拱桥最显著的结构特点，该结构的力学特性为受力后整体形变，荷载集中于两端，相对于梁式桥梁更加稳定。
而且，拱形结构具有较高的承载能力，在短跨度桥梁中具有明显优势。
钢管混凝土材料则是钢管混凝土拱桥的创新之处。
该材料具有混凝土和钢管的优点，可以更好地发挥两种材料的特性。
钢管可以担任桥梁的主要承载构件，中空部分可以用来加入混凝土，提高承载能力；而混凝土可以保护钢管，延长其寿命，同时具备优秀的抗压强度和耐久性。
二、设计与施工工艺钢管混凝土拱桥的设计与施工工艺需要考虑到以下因素：钢管材料的选择、拱形结构的力学特性、混凝土的浇筑工艺。
钢管材料方面，需要选择品质良好、符合标准的钢管。
在拱形结构的设计中，需要通过建立数学模型，模拟荷载作用下的力学特性，对拱形结构进行优化设计，确保承载能力和稳定性。
混凝土在钢管中的浇筑工艺通常采用顶升法或压力法。
顶升法是将混凝土从一侧注入钢管内，同时在另一侧进行顶升，使混凝土在钢管内均匀分布；压力法是通过在钢管中注入高压水泥浆，将混凝土压入钢管内。
无论采用哪种方法，都需要保证混凝土充实度，避免产生空洞、裂缝等质量问题。
三、应用与发展钢管混凝土拱桥具有优秀的结构特点和性能，已经在我国的短跨度桥梁建设中得到广泛应用。
随着技术的发展，钢管混凝土拱桥在跨度和承载能力方面也已经有了较大的突破，越来越多的工程师开始将其应用于中长跨度桥梁的设计中。
同时，在钢管材料和混凝土浇筑向导方面也有了新的突破。
钢管混凝土拱桥设计
钢管混凝土拱桥设计钢管混凝土拱桥是一种采用钢管作为主要受力构件的混凝土结构桥梁。
它具有强度高、承载能力大、耐久性好等优点，在现代桥梁工程中广泛应用。
本文将围绕钢管混凝土拱桥的设计原理、结构特点和施工技术等方面进行论述，希望能够对读者有所启发和帮助。
一、设计原理钢管混凝土拱桥的设计原理是根据力学和结构力学的基本原理来确定桥梁的承载能力和稳定性。
在拱桥设计中，根据桥梁的跨度、荷载情况以及地质条件等，选取适当的拱形曲线和梁形，通过合理的弯矩分析和受力计算，确定拱桥的结构尺寸和截面形状。
同时，还需要考虑桥梁的自重和外荷载的影响，进行静力和动力分析，确保拱桥在使用过程中的安全性和稳定性。
二、结构特点钢管混凝土拱桥的结构特点主要包括以下几个方面：1. 钢管拱梁：钢管作为主要受力构件，具有较高的抗弯承载能力和刚度，能够有效地分担桥梁荷载，并提高桥梁的整体强度和稳定性。
2. 混凝土浇筑：钢管内注浆混凝土，形成钢管混凝土复合结构。
混凝土的浇筑需要注意控制浆液的流动性和凝结时间，确保混凝土能够充分填充钢管内部，并形成坚固的连接。
3. 施工工艺：钢管混凝土拱桥的施工工艺相对复杂，需要进行模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等一系列工序。
在施工过程中，需要注意对各个构件的形状和尺寸进行精确控制，确保各部分能够完美配合。
三、施工技术钢管混凝土拱桥的施工技术是确保桥梁质量和使用寿命的关键。
在施工过程中，需要严格按照设计要求和施工规范进行操作，采取合适的措施，保证每个施工环节的质量和安全。
1. 模板安装：首先需要进行桥墩和拱腿的模板安装，确保其几何形状和尺寸的准确度。
在模板安装过程中，需要密切监测模板的平整度和牢固度，防止模板变形和脱落。
2. 钢筋绑扎：在模板安装完成后，需要进行钢筋的绑扎工作。
绑扎钢筋时需要注意钢筋的位置和间距，确保钢筋能够充分发挥其受力作用，并与混凝土形成紧密的连接。
3. 混凝土浇筑：在钢筋绑扎完成后，开始进行混凝土的浇筑。
钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨
钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨摘要：对钢管混凝土系杆拱桥的特点进行了描述，对钢管混凝土系杆拱桥的设计和施工过程中不可忽略的因素——稳定性进行了归纳和总结，并且进一步对稳定性的影响因素进行了探讨。
关键词：钢管混凝土，系杆拱桥，稳定性1 引言钢管混凝土拱桥具有跨越能力强的特点，我国已建成的钢管混凝土拱桥有四川旺苍东河大桥、广东高明大桥、广州丫髻沙大桥等。
其中跨径110m的四川旺苍东河大桥是我国第一座钢管混凝土拱桥，其结构形式为的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥[1]；跨径112.8m、全宽26m的佛陈大桥是我国同类结构中在跨度和宽度上均具有代表性的一座下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥。
2 钢管混凝土系杆拱桥特点钢管混凝土系杆拱桥兼有钢管混凝土结构和系杆拱桥的特点：作为钢管混凝土结构，因钢管内填充了混凝土，增加了钢管壁受压时的稳定性，而且钢管壁对混凝土起套箍作用，使管内混凝土处于三向受压状态，充分发挥了混凝土的抗压强度、提高了混凝土的延性；作为系杆拱桥，系杆拱组合体系将拱肋的推力传给系杆，使体系成为外部静定、内部超静定的结构，系杆和拱肋均有一定的刚度，荷载引起的弯矩在系杆与拱肋之间按刚度分配，它们共同承担体系的轴力和弯矩。
系杆拱桥主要分为有推力和无推力组合体系，无推力系杆拱桥能够较好地适应不良地层和具有较小的建筑高度，主要由拱助、吊杆、系杆(梁)三部份组成。
根据上下部分结构的联接方式，系杆拱又可分为两种，一种是上下部之间刚接，一种是简支，如图1所示[2]。
(a )简支形式(b) 刚接形式图1 系杆拱形式3 稳定分析由结构力学知识可知，拱桥以承受压力为主，拱肋的受力情况为承受一定的弯矩、扭矩和剪力。
在对拱桥进行施工和运营时，若拱结构本身的刚度不足会发生失稳的情况，因此保证拱结构的稳定性是拱桥设计和施工需要考虑的一个不可忽略的因素。
钢管混凝土拱桥的失稳有两种性质不同的失稳形式：分支点失稳和极值点失稳。
分支点失稳，其平衡路径有一突变尖点，失稳前平衡路径稳定，失稳后平衡路径可能不稳定，如理想无缺陷结构的失稳。
对钢管混凝土拱桥施工技术的探讨
李 辉
（ 宿迁 市湖 滨新 区规 划建设 局 ，江 苏 宿 迁
摘 要 ：钢管混凝 土拱 桥在 城 市道 路 建设 中是 一道 亮
１ ． ５ 造 价 低
２ ２ ３ ８ ０ ９ ）
丽的风景线 ，具 有造 型 美观 、工期 快、跨 度 大的功 能。本 文就钢管混凝土拱桥 的 受力特 点和施 工 关键 技 术进行 了探
２ ０ １ ３ 年 第 ６ 期
第 ３ ９卷 总 第 １ ７ ６期
Ｓｉ ｃ ｈｕ ａｎ Ｂｕｉ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
Ｉ ・ Ｊ 之材
・２ ２１・
图 ２ 钢 管 混 凝 土 轴 心 受压 构 件
Ｏ
ｃ ． 钢 管混 凝 土
将 图 ２中的 曲线分 为三段 ：Ｏ ａ段 为弹性 工作 阶段 ，ａ ｂ 段 为弹塑性工作阶段 ，ｂ ｃ 段 为强化 阶段 。以下 便是对 这三 个 阶段 钢管混凝 土的受力机理进行理论分析 。 １ ）弹性工作阶段 ：弹性工作阶段对应图 ２中的 Ｏ ａ段 ， Ｎ—ｅ 接近直线 。在弹性工作 阶段 ，钢材 的泊松 比在 ０ ． ２ ５— ０ ． ３ ０之间 ，而 混凝 土的泊 松 比随着应 力 的增 加从 ０ ． １ ６ ７— ０ ． ５ 。钢管混凝 土柱在受荷初期 ，核心混凝 土 的泊松 比小于
混凝土脆性 大 ，一旦 开裂 ，裂缝 迅速 发展 。而 注入 钢
管 内部 的混凝土则 由于钢 管侧壁 的有 效 约束改 善 了混凝 土
延性差 、脆性 大 的 弱点 ，表 现 出较 好 的 塑性 和 变 形能 力 。
此外 ，在地震作 用下 ，混凝 土 可 以吸收能 量而 不容 易丧 失 承载力 ，而且 由于混凝 土 刚度足 够大 ，钢 管不 宜产 生不 可 恢 复的变形 ，从 而使其 钢管 混凝 土结构 耗能 性能 好 ，具有
（ 宿迁 市湖 滨新 区规 划建设 局 ，江 苏 宿 迁
摘 要 ：钢管混凝 土拱 桥在 城 市道 路 建设 中是 一道 亮
１ ． ５ 造 价 低
２ ２ ３ ８ ０ ９ ）
丽的风景线 ，具 有造 型 美观 、工期 快、跨 度 大的功 能。本 文就钢管混凝土拱桥 的 受力特 点和施 工 关键 技 术进行 了探
２ ０ １ ３ 年 第 ６ 期
第 ３ ９卷 总 第 １ ７ ６期
Ｓｉ ｃ ｈｕ ａｎ Ｂｕｉ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
Ｉ ・ Ｊ 之材
・２ ２１・
图 ２ 钢 管 混 凝 土 轴 心 受压 构 件
Ｏ
ｃ ． 钢 管混 凝 土
将 图 ２中的 曲线分 为三段 ：Ｏ ａ段 为弹性 工作 阶段 ，ａ ｂ 段 为弹塑性工作阶段 ，ｂ ｃ 段 为强化 阶段 。以下 便是对 这三 个 阶段 钢管混凝 土的受力机理进行理论分析 。 １ ）弹性工作阶段 ：弹性工作阶段对应图 ２中的 Ｏ ａ段 ， Ｎ—ｅ 接近直线 。在弹性工作 阶段 ，钢材 的泊松 比在 ０ ． ２ ５— ０ ． ３ ０之间 ，而 混凝 土的泊 松 比随着应 力 的增 加从 ０ ． １ ６ ７— ０ ． ５ 。钢管混凝 土柱在受荷初期 ，核心混凝 土 的泊松 比小于
混凝土脆性 大 ，一旦 开裂 ，裂缝 迅速 发展 。而 注入 钢
管 内部 的混凝土则 由于钢 管侧壁 的有 效 约束改 善 了混凝 土
延性差 、脆性 大 的 弱点 ，表 现 出较 好 的 塑性 和 变 形能 力 。
此外 ，在地震作 用下 ，混凝 土 可 以吸收能 量而 不容 易丧 失 承载力 ，而且 由于混凝 土 刚度足 够大 ，钢 管不 宜产 生不 可 恢 复的变形 ，从 而使其 钢管 混凝 土结构 耗能 性能 好 ，具有
钢管混凝土拱桥的施工方法和结构设计
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。
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钢管混凝土拱桥结构设计探讨(新版)Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0331钢管混凝土拱桥结构设计探讨(新版)【摘要】钢管混凝土拱桥在我国的应用发展很快。
本文对刚架系杆拱桥型、助供横向结构、拱助我面设计和桥面系构造等问题进行探讨。
【关键词】钢管混凝土拱桥结构设计探讨钢管混凝土拱桥近十年来在我国发展迅速，随着数量的增多，跨径与规模也不断增大，分布区域也越来越广，除了钢管混凝土拱桥具有材料强度高、施工方便、造型美观等优点的原因外，与我国正处于大规模的交通基础设施建设时期的大环境有密切的关系[2］。
本文将根据钢管混凝土拱桥在我国的应用情况与近几年的发展趋势，对结构的合理设计进行定性的讨论。
一、刚架系杆拱桥型钢管混凝土拱桥结构形式丰富多样，承载形式上、中、不承式均有。
按拱的推力，又可分为有推力供和无推力供。
无推力供又有拱架组合体系和刚架系杯供。
钢管混凝土拱桥以中下承式为主，有推力拱和元推力拱均占相当的比重。
在无推力拱中，以刚架系杆拱为主。
这些都是钢管混凝土拱桥的构造特点，与我国传统的石拱桥、钢管混凝土拱桥均有明显的不同。
刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中出现的拱桥新的结构形式。
我国建成的第一座钢管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥采用的就是刚架系杆拱。
与拱架组合体系不同，刚架系杆供中拱助与桥墩团结，不设支座，采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡换的推力，拉杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，而桥面系为局部受力构件。
这种结构由于拱和墩连接处为刚结点，属刚架结构，又带有系杆，故称之为刚架系杆拱。
刚架系杯拱为超静定结构，桥梁上部、下部以及基础甚至地基连成一体，结构的超静定次数较多，受力复杂。
由于其系杆刚度与供梁组合体系中的系杯梁刚度相比小很多，特别对于大跨径桥梁，系杆拉力增量将产生很大的变形，而供助、系杆和墩往团结在一起，根据位移交形协调条件，供的水平推力的增量主要由桥墩和拱助自身承受，因而考虑系杆变形后它是有推力的结构。
系杆的作用是对拱施加预应力以抵消拱的大部分水平推力（主要是恒载产生的水平推力），因此通常把系杯看成预应力体外索。
除去系杆承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般来说不大，还可以通过适当的超张拉给予最大限度的减小，从这个角度可以看成无推力拱。
刚架系杯拱由于系杆的存在，降低了对下部结构和基础的要求，使拱桥的应用范围从山区扩大到了平原和城市。
在施工方面，刚架系杆拱的施工可以像固定供一样采用无支架施工，因而桥梁的跨越能力也较大，也能够充分发挥钢管混凝土拱桥施工方便的优越性。
由于这些优点，这种桥型出现以后得到较广泛的应用。
目前已建成的下承式刚架系杯拱中跨径最大的是深圳北站大桥（150m），在建的跨径最大的是湖北武汉汉江三桥（跨径达280m）；带双悬臂半拱的中承武刚架系杆拱（俗称飞鸟式或飞燕式），已建成的跨径最大的是广东东南海三山西大桥（主跨ZDO刎。
在建的大跨径的有主跨达36（）的广州丫警沙大桥、主跨达280米的武汉汉江五桥和主跨达235m的江苏徐州京杭运河大桥。
由此可以看出，刚架系杆玖正成为大跨径钢管混凝土拱桥的主要桥型。
钢管混凝土拱桥同自架设体系，先架设空钢管供，再准筑管内混凝土，然后上横梁、纵梁等桥系构造，最后进行桥回铺装和人行道、栏杆等附属物。
在系杆张拉前的水平推力由洪和下部结构承担。
因水平位移对拱的受力的不利影响很大，通常要求下部结构有较大的抗推刚度、承受大部分的水平推力。
钢管混凝土拱先期架设的空钢管供的自重较轻，通常情况下其恒载水平推力较小．可以由下部结构承受。
但此后加上的恒载，如横梁、纵梁、桥面铺装等自重，应由系杆承受。
也就是说系杆应随上部结构的施工逐步张拉。
然而，近期出现的一些大跨宽桥，由于桥面纵坡的存在，使得系杆较难在横梁架设之前安装，因而在横梁架设之前的恒载水平推力要靠桥墩来抵抗。
对于宽桥，横梁的自重在桥梁恒载中所占比重很大，尤其是混凝土横梁，这就使得桥梁基础工程量急增，未能充分发挥这类桥型对下部结构和基础要求低的优势。
因此如何解决这一问题，是这一桥型应用与发展的关键之一。
刚架系杆拱供墩团结点的构造较为复杂，俄慢下承式。
拱助、桥墩、帽梁汇聚在这里，为不规贝消几何体。
其受力也较复杂，各方向的力也都集中于此点，且受系杯强大的集中力作用，容易在主技应力方向发生开裂；此外桥墩内也可能产生较大的主技应力。
这些都应引起重视。
【3】二、肋拱桥横向结构钢管混凝土拱桥均为助拱桥，由于其材料强度高，随着跨径的增大，横向稳定问题较为突出，所以其横向结构的合理采用至关重要。
上承式助供，可采用多助结构（多于二的），横向联系通常布置成等间距的径向根撑（或根系梁），其横向稳定主要取决于整桥的宽跨比。
对于中不承式拱，横向联系的布置在桥面附近受到行车空间的限制，同时对横向动力特性和美观也有很大的影响，合理布且尤为重要。
有时为加强其横向稳定性，将其两助内倾而成提亚扶。
与之相对应，一般助扶则称为平行肋供。
当然，对于跨径不是很大的城市桥梁，或出于景观考虑，也有做成无风撑的。
l横撑布置横撑布置对结构横向稳定的影响要大于其自身刚度。
研究表明，拱顶附近揭撑布置成与拱轴线正交、在其他地方与拱轴线相切，对提高横同稳定效果较好[4]。
这是因为，拱助横向先稳向面外恻倾时，拱顶处的债撑主要承受洪助的扭转变形，采用竖向布置的横撑增强了对拱肋在拱顶处的扭转变形的约束，能提高拱的面外稳定性。
在其他地方，尤其是L／4附近拱助侧倾时根撑要承受供助的相对错动，对核撑是横向湾矩，因此，采用切向布置（如K撑），对约束拱助的相对错动有较大的作用。
横撑在增加横向稳定的同时，由于它使得供的横向整体刚和质量的提高，特别对于中下承式拱桥由于重心的提高，使得拱对横向地震波的响应增大[5]。
对于钢管混凝土拱桥来说，在横向受力时，由于结构受力并不以受压为主，因此钢管混凝土抗压强度高的特点并没有得到充分发挥出.相对于宝钢管拱桥来说，钢管混凝土拱桥钢管内混凝土的质量加大了供的横向受力。
因此，正确处理钢管混凝土拱桥的横向稳定和抗横向地震作用力这一矛盾显得十分重要。
拱桥的横向基频与结构型式和横向构造有关。
中不承式拱的横向基频较上承式的低；在下承式中，拱架组合体系的横向基频较刚架系杆拱的低。
不同位置的根撑对助供的横向基频也有着不同的影响。
拱顶模搜数量和刚度变化较供脚的根撑数量变化，对面外基频影响要明显得多。
因此，对于中承式拱在拱脚采用较强的横向联系（如K撑、X撑）、在拱顶采用较少较弱的横撑，既能满足横向稳定要求，又有利于减小横向地震力作用，同时建筑造型也较佳。
由于目前钢管混凝土拱桥横向稳定计算和抗震设计方法的还不完善，一些设计者由于担心横向先稳而采用过强的横向联系，既造成浪费，也不利于抗震安全社，这在位于强震区的桥梁尤其有害。
2提篮拱提篮拱（又称X型肋拱）显然能提高洪的横向稳定性。
但提篮供随着倾角的增加，会使下部结构工程数量也相应增加。
对拱应直接坐落于基岩时，由于可采用分离式拱座，工程数量增加有限。
拱肋的倾斜也会给施工带来困难，因此，应选择合适的倾角。
有关研究认为采用X型肋拱其横向稳定性可比平性助拱提高12-20倍，同时也会降低供肋的面内极限承载力【6】。
所以，X型肋拱的内倾角也不是越大越好，一般控制在3度～15度之间，以10度附近为佳。
尽管我国一些学者在研究的基础上，提倡采用提篮拱，但由于过去以钢筋混凝土材料为主的拱桥在施工上的困难而极少采用。
1993年竣工的四川成渝高速公路上的内江新龙拗大桥，采用了提篮拱。
该桥为单跨钢管混凝土劲性骨架箱助拱。
目前在建的徐州一连云港高速公路徐州京杭大运河特大桥采用了提篮拱。
该桥为带悬臂的中承武刚果系杆钢管混凝土拱，跨径布置为57.5米＋235m＋57.5米，主拱断面为根哑铃形平行四边形行式，拱肋内倾9.934度，成提篮状。
应该指出，提篮拱在提高横向稳定性的同时，也使得造型较佳，然而对于宽跨比较大的桥梁，纯粹为了造型的原因而采用提篮拱是增加了下部结构和基础的工程量，增加了施工的难度，是不必要、不合理、也是不经济的。
3无风撑供无风撑拱指中、下承式肋拱，出于美观考虑，或当桥面较宽而跨径又不大时出于经济和美观考虑，将两肋之间的横撑（或称风撑）完全取消的肋拱桥，也有称之为做四拱的。
无风撑拱主要解决拱助的横向失稳问题。
解决这一问题的途径主要有两个。
一是提高拱肋自身的横向抗弯刚度；二是提高结构体系的横向稳定性。
采用横向圆端形截面（加浙江义乌篁园桥、杭州新塘桥）、横向双圆肋（如浙江义乌宾王桥）、横向底箱肋（如广东中山二桥）、三肢桁肋（如黑龙江依兰牡丹江大桥）等等，都是提高拱肋自身横向抗弯能力而采取的截面形式。
对于拱梁组合体系，宜作成刚性系杆刚性拱或刚性系杆柔性拱，系杆（梁）通常采用箱形梁，除自身有较强的抗扭、抗拉和抗弯能力外，与纵梁固结的桥面横梁也能极大地提高桥面系的刚度，这样为拱肋的横向稳定提供了较大的非保向力作用。
对于钢管混凝土中下承式拱桥，其桥面系一般为简单悬挂的结构，其自身的横向刚度不大，吊杆的刚度也很柔，所以桥面系对拱肋横向稳定的贡献与拱梁组合体系有很大的差别，因此，对于刚架系杆拱应慎用无风撑供。
三、拱肋截面构造钢管混凝土拱桥的拱助，当跨径不大时可采用单管截面。
单管截面主要有圆形和国端形，单圆管加工简单，抗扭性能好，抗轴向力性能由于紧箍力作用显示出优越性，但抗弯效率较低，主要用于跨径不大（80米以下）的城市桥梁和人行桥中。
肋拱桥中绝大部分为哑铃形断面，跨径从几十米到160m，以100m 附近为多。
哑铃形截面较之单圆管截面，截面抗弯刚度较大，类似于工字形截面，但由于两圆管的直径与高度之比在1/2.5附近，因而不能视为钢管混凝土格构式截面。
腹腔内的混凝土受钢板横向套箍作用机理复杂，缺乏研究，若采用钢管混凝土理论计算，计算将很复杂。
由于钢管混凝土拱桥设计理论滞后，现行的计算方法常将其作为钢筋混凝土结构，使这一矛盾并不突出，且考虑到腹腔内混凝土处于中和轴附近，设计计算常将其忽略，而只计及自重。
哑铃形截面的腹板与圆管相接的交角较小，而且上下两管弯曲成型后，腹板的焊接有较大的残余应力，所以加工较为困难，质量不易得到保证。
在灌注混凝土过程中，腹板受混凝土压力的作用容易外鼓，所以有时需有拉杆对拉或采用其他措施，这使得较为构造复杂。