考虑施工过程的铁路特大钢管混凝土拱桥结构分析
某钢管混凝土拱桥施工过程模拟分析
某钢管混凝土拱桥施工过程模拟分析钢管混凝土能实现大跨度拱桥经济、省料、安装方便和后期承载力高的目标，对于铁路桥梁有着独特的优势。
但由于钢管混凝土理论研究滞后于工程实践及施工技术，工程中出现不少问题。
因此，对钢管混凝土结构施工技术的研究具有实际意义。
本课题以向莆铁路某钢管拱特大桥为依托，对六四军用梁平台搭设钢管骨架、四环六面法浇筑混凝土、桥面荷载等施工过程，利用MIDAS CIVIL软件进行模拟和计算。
标签：钢管混凝土；劲性骨架；军用梁平台1 工程概况本桥位于福建省尤溪县境内，属于沿海内陆地区，本桥于DK400+806～DK400+916处跨越尤溪，河道与线路夹角为90°。
（1）主要技术标准：铁路等级：Ⅰ级；正线数目：双线；设计速度：200km/h；正线线间距：4.6m；设计荷载：中-活载。
（2）孔跨布置：孔跨布置：1-24m简支T梁+1-140m拱桥+1-32m简支T梁；桥全长：222.2m。
2 军用梁平台、劲性骨架及混凝土结构MIDAS模型建立2.1 军用梁平台实际构造简化军用梁为销接刚结构，标准三角及端构架单元内部焊接，单元与单元之间为销接。
若只考虑主要杆件受力可将其简化为完全铰接形式，且其力学行为与实际模型也较为贴近。
对于销结结构，其内力分布同桁架结构，其控制内力为杆件的轴力。
因此，若忽略销孔位移和非弹性变形可将其简化为铰接。
军用梁平台采用直接拼装的方法进行施工，在模拟拼装过程中，边界条件简化为一般支撑，将施工过程分为7个阶段，通过MIDAS/CIVIL的“激活”、“钝化”功能将以上约束条件在某一施工阶段激活或钝化，来实现真实模拟该施工阶段的边界条件。
吊装过程在模拟中不考虑。
2.2 劲性骨架实际构造简化拱肋劲性骨架的拼接是在军用梁平台上直接完成的。
由于平台强度、刚度都比较大，在进行荷载模拟时，直接简化为上部均布荷载，不再考虑施工荷载。
上部荷载包括模板和劲性骨架的自重。
2.3 混凝土浇筑过程的简化拱肋劲性骨架拼装完成后，将军用梁平台进行拆除。
钢管混凝土拱桥结构稳定分析
钢管混凝土拱桥结构稳定分析1 引言对于钢管混凝土拱桥结构稳定分析，目前都是采用有限元等数值计算方法。
从本构关系来考虑稳定问题可以分为弹性稳定与弹塑性稳定，而弹性稳定又从是否考虑几何非线性、初始缺陷等因素又分为线弹性稳定和非线性弹性稳定。
线弹性屈曲分析假设结构失稳状态为弹性小变形，结构内力与外荷载成比例关系，结构的稳定分析就转化为求特征值问题，求得最小特征值即为失稳临界荷载。
线性屈曲分析计算简便、概念清晰，但其理论基础是分支点稳定理论，只适用于理想结构。
由于施工环节会存在不可避免的施工误差，最后成形的拱轴线与设计的理想轴线会有偏离;此外，拱肋在结构自重及外荷载作用下，将产生较大的变形，稳定计算必须计入初始缺陷及大位移的影响，所以基于极值点失稳为理论基础的计入双重非线性的弹塑性稳定问题越来越来重要[1]。
本文对拱肋采用统一理论模型进行模拟，通过求解结构从加载开始到失稳全过程的结构响应，得到全过程荷载位移曲线[2]，从而探讨几何非线性和材料非线性对整体稳定性影响。
2 稳定理论及基于ANSYS的应用2.1第一类稳定分析第一类稳定可归结为如下特征方程：求解时，先对结构施加一个参考荷载，求出对应的几何刚度矩阵，然后代入（1）式，求解广义特征值，解出最小特征值，即可得出临界荷载。
且令为第一类稳定问题的稳定安全系数[3]。
在基于ANSYS进行线弹性屈曲分析中有以下几点需要注意：（1）线弹性屈曲稳定分析前要先进行线弹性静力分析，在此过程中必须要打开预应力效应开关，因为这样才能计入参考荷载所对应的几何刚度矩阵。
其对应的相应命令为：Pstres。
（2）第一类稳定问题在数学方法上可以化解成矩阵特征值的问题。
对于求高阶矩阵特征值，主要采用子空间迭代法（Subspace Method）和兰索斯分块法（Block Lanczos）[4]。
（3）特征值对所有的荷载都作相应的缩放。
如果某些荷载是常数，例如结构的自重，而其它荷载是可变的。
跨度430 m铁路钢管混凝土拱桥主拱设计
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。
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。
大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析
参考内容
基本内容
随着经济的发展和科技的进步，我国基础设施建设规模不断扩大，尤其是大 跨度桥梁的建设取得了长足的发展。大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的 重要类型，具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点，因此在公路、铁路和 城市交通领域得到广泛应用。
然而，大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂，涉及众多关键技术，如何确保 桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。本次演示旨 在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究，以期为类似桥梁工程建设提 供理论支持和实践指导。
参考内容二
一、引言
随着现代工程技术的不断发展，大跨度桥梁的设计和施工越来越受到人们的。 大跨度桥梁不仅在视觉上提供了宏大的景观效果，而且在功能上满足了跨越大型 河流、峡谷或其他复杂地形的需求。在众多大跨度桥梁中，大跨度钢管混凝土拱 桥因其独特的结构特性，如高强度、耐久性好、造价低等，而在桥梁工程中具有 广泛的应用。
在实验研究方面，学者们通过制作缩尺模型、全桥模型等进行了各种加载实 验，以探究拱桥的受力性能。这些实验表明，大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的 承载能力和变形性能，同时拱脚处容易出现裂缝。尽管实验研究在某些方面取得 了成果，但仍存在实验条件与实际环境有所差异等问题。
本次演示主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力性能，借助完善的理论和实 验设施，旨在探寻拱桥结构中应力、应变和强度等指标的变化规律。首先，运用 有限元软件建立大跨度钢管混凝土拱桥的数值模型，进行静力分析和模态分析， 以获取拱桥在自重作用下的应力分布和振动特性。
文献综述
大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震反应研究已经取得了不少进展。国内外 学者通过理论分析、实验研究及数值模拟等方法，对拱桥的地震响应进行了深入 探讨。已有的研究主要集中在以下几个方面：
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究剖析
2008年12月第12期(总123铁道工程学报JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERINC SOCIETYDec 2008 NO.12(Ser.123文章编号:1006—2106(200812—0066-06大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究・杨克鉴¨李凤芹张亚丽(铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300142摘要:研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂。
结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响。
因此,本文对此进行研究探讨。
研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式。
通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法。
关键词:铁路桥;上承式钢管混凝土拱桥;设计中图分类号:U441文献标识码:AResearch on the Design of Large Span Deck Steel Tube Concrete Arch Bridge YANG Ke—jian,Li Feng—qin,ZHANG Ya—li(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,ChinaAbstract:Research purposes:Large span deck steel tube concrete arch bridge is very complicated in the stresses structure.The selection of structuretypeand construction method has great effects on the arch rib force,the design of jointless track on the bridge,the safety and stability of the train.The issues mentioned above are studied in this paper. Research conclusions:The deck arch bridge is suitable for crossing the mountain river and deep valley.Based on studying the design of deck steel tube concrete arch bridge,the following results are offered:(1The calculation results of the effect of type section of the arch rib,the crossing incline angle of arch rib,the architecture above the arch,span of the main girder,bearing arrangement method for the pier top and related parameter Oil the jointless track and dynamics of train,track and bridge;(2The results of the effect of the span ratio and parameters of the arch axis, erecting method of the steel tube.the sequence of concrete casting in the steel tube on the stress of the arch rib;(3A new design concept and thoughts.Key words:railway bridge;deck steel tube concrete arch bridge;design1概述篙釜晏李霪銮菱翥鋈是妻:i嚣要譬霉紊 1.1地形、地质、水文、冰凌资料情况位为5—8m,河床至轨面高为145.3m。
铁路136m跨钢管混凝土系杆拱桥拱肋截面形式设计研究
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。
混凝土拱桥施工
混凝土拱桥施工第一节认识拱桥一、拱桥的受力特点拱桥是桥梁结构体系中的一种形式，在我国有着广泛的应用。
和其他结构体系相比，拱桥有着不同的特点。
拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者受力性能有差别。
由力学知识可知，在竖向荷载作用下，梁式结构在支承处仅产生竖向支承反力，而拱式结构在支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。
由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱承受压力。
这样，拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建，而且还可以根据拱的这个受力特点，充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来修建。
这种由圬工材料修建的拱桥又称圬工拱桥。
1. 拱桥的主要优点（1）跨越能力较大。
（2）能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比，可节省大量的钢材和水泥。
（3）耐久性好，养护、维修费用少。
（4）外形美观，构造较简单，尤其是圬工拱桥，技术容易被掌握，有利于广泛采用。
2. 拱桥的主要缺点（1）自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基要求高。
（2）施工工序较多，在圬工拱桥建筑中，目前还未能采用高度的机械化和工业化施工方法，因此需要的劳动力较多，建桥时间也较长。
（3）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价。
（4）与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立体交叉及平原区的桥梁时，因桥面高程提高，而使两岸接线的工程量增大，或使桥面纵坡增大，既增大造价又对行车不利。
拱桥虽然存在这些缺点，但由于它的优点突出，只要在条件许可的情况下，修建拱桥仍然是经济合理的，尤其是圬工拱桥有节省钢材的优点。
因此，在我国桥梁建设中，拱桥仍然得到了广泛的应用。
二、拱桥的基本类型及构造1. 拱桥的组成和分类（1）拱桥的组成。
拱桥是由上部结构（桥跨结构）和下部结构两大部分组成的，图7.1.1 为拱桥各主要组成部分的名称。
钢管混凝土拱桥结构分析与设计
能力。钢管混凝土拱桥就是 向钢管内填充混凝土，这时混凝土正好处于 段就考虑到产 品寿命历程 的所有 环节 ，将所有相关 因素在产 品设计时 三向受压状态 ， 从而使得混凝土的抗压强度显著提高 。 分 阶段得 到综合规划和优化 的一种设计理论 。 全寿命 周期设计意味着 ， 钢管还可 以作为施工模板 ，方便混 凝土 的浇筑。通常在施工过程 不 仅仅 要完成好整个工程 的设计 ，而且 要考虑到后续 的使用与 后期的 中， 钢管可 以直接用作承重骨架 ， 因为钢管的重量相对较小 ， 方便拆卸 ， 维护 ，这 涉及 到损 坏、检 查、修 护、再循 环利 用 的过程 。因此 ，桥 易于安装 ，可在任何环境下组合搭建 。桥梁建设中有 了钢管 的加入 ， 梁的全寿命设计方法可 以定 义为综 合统筹考虑桥梁寿命 周期 的主要阶 将大大提高工程效率 ，缩短工程 周期。 段， 均衡考虑各方面 问题 ， 通过成本分析寻求安全性 、 耐久性 、 美观性 ， 根据理论分析和 实验 论证 ，以钢管混凝土作为材料 的拱桥 ，承载 是一个基于全寿命周 期过 程的概念 。施工 的前 中后期都 要面面俱到 ， 力和抗震性 能大大 提高。按混凝土规范的相关计算公式可 以知道 ，两 安全性要达到规范要 求 ，成本控制在合理范 围内，对 周边生态环境无 者 的结合 ，较钢管和混凝 土分 别的承受力总 和要 提高 １ １ ０ 到２ ２ ０ 倍 的 不 良影 响。比如 ，钢 管混 凝土拱桥必须考虑钢管 拱肋、系杆、 吊杆和 范 围之 间。这种 巧妙的结合在力学构造上也具有非常大 的优 点 ，由于 其它金属结构 的防腐措施 ，应配合设计充分考 虑吊杆和系杆的维修 、 钢管混凝土 拱桥 具有处 于三向受压状态 的特点 ，因此抗压 能力相应提 更换等措施 ，以保证桥梁结构在运营期间的安全性和耐久性 。 高 。根据 相关实验数 据 ，钢管混凝土 轴向压缩到原 长的 ３ ／ ４ ，轴向表 面 已经被 破坏 ，但是仍然具有一定的载重能 力，显而 易见可以抵御一 ４ 结 语 定程 度的 自然灾害 。在桥身被压弯 的情况之下 ，水平 力与位移之 间的 本文通过 对钢管混凝土拱桥 的优 良特 性、结构设计 以及注意事 项 滞 回曲线 处于十分饱和的状态 ，吸能能 力相 当好 ，硬度退化削减的现 三方面 的简要分析 ，可 以看 出钢管混凝 土拱桥 是实际建设过程 中可操 象 几乎没有 出现 ，抗破坏 的能力相 当强大 。 作性 非常强的一种桥梁 ，多年 的经验和 理论成果也可 以证 明优秀 的钢 管混 凝土拱桥设计能够简化施 工工艺 ，缩短施工工期 ，提高桥 梁的使 ２ 钢管混凝土拱桥的结构设计 章程及标准 ，灵活根据现场 实际情况进行修正变通 ，合理 地按实施步 梁的功能性作用 。通过调研使用 率、车流量等等 ，进而决定桥梁 的建 骤进行施工 ，将理论与 实际相结合 ，及时整理相关操作 经验 ，为我 国 筑规模和承重结构 。规模根据其 主跨 径和矢跨比的不同可分为大 中小 钢管混凝土拱桥的进一步发展做 出贡献。 跨径桥梁 。一般来说常用跨径在 ８ Ｏ～ ２ ８ ０ ｍ的范 围内，常用矢跨 比为 １ ／ ５ ～１ ／ ４ 。 钢管混凝土拱桥主要 由拱肋 、 立柱或 吊杆、 横撑 、 行 车道 系、 下部构造等部分组成 。拱肋 的截 面形 式主要有六种 ，根据不 同规格 的 桥 梁 ，采用不同的截面形 式。像对于 大跨径的拱桥来说 ，用格构 式的
钢管混凝土拱桥
钢管混凝土拱桥1. 引言钢管混凝土拱桥是一种结构简单、施工方便、承载能力强的桥梁形式。
本文将介绍钢管混凝土拱桥的概念、特点、设计与施工要点，并对该种桥梁形式的应用进行分析。
2. 概念钢管混凝土拱桥是指在桥梁结构中采用钢管与混凝土相结合的形式来承担桥面荷载的一种桥梁结构。
它由钢管和混凝土构成，钢管负责承担桥面荷载，而混凝土则起到保护钢管、均匀分散荷载的作用。
3. 特点钢管混凝土拱桥具有以下几个显著的特点：3.1 结构简单钢管混凝土拱桥的结构较为简单，由少量的构件组成。
通常，它由钢管和混凝土拱肋构成，桥面铺装在拱肋上。
这种结构形式使得钢管混凝土拱桥具有较高的施工效率，能够缩短工期。
3.2 承载能力强由于钢管负责承担荷载，混凝土起到保护钢管的作用，钢管混凝土拱桥的承载能力相对较高。
在设计时，可以根据实际需求选择合适的钢管尺寸和混凝土强度，以满足桥梁的承载要求。
3.3 预制施工钢管混凝土拱桥通常采用预制的方式进行施工，先预制钢管和混凝土构件，然后通过现场拼装完成桥梁的搭建。
这种施工方式不仅可以提高工程质量，还能加快工程进度，降低施工风险。
4. 设计与施工要点钢管混凝土拱桥的设计与施工需要注意以下几个要点：4.1 钢管选用在设计中，需要合理选用钢管，考虑到荷载要求、耐久性和经济性。
一般选择直径较大、壁厚较薄的钢管，以满足荷载要求的同时尽量减少构件的重量。
4.2 钢管与混凝土的粘结钢管与混凝土之间的粘结质量对钢管混凝土拱桥的性能具有重要影响。
在施工时，需要采取合适的措施，如表面处理和使用粘接剂，来保证钢管与混凝土之间的粘结质量。
4.3 混凝土的浇筑在混凝土的浇筑过程中，需要注意控制浇筑的速度和温度，以免造成混凝土开裂。
此外，还需要密实混凝土，并及时进行养护，以保证混凝土的强度和耐久性。
4.4 桥面铺装在桥面铺装过程中，需要选择合适的材料和施工方法，保证铺装层的平整度和耐久性。
通常采用沥青混凝土或水泥混凝土进行铺装，以满足桥面的使用要求。
高铁劲性骨架混凝土拱桥主拱施工过程受力分析
2021 年第 3 期
工程前沿
13
劲性骨架应力分布均匀、线形变化平缓均匀。一般情况下 劲性骨架沿着拱轴线纵向浇筑时段划分越细，越有利于结 构受力，但与此同时，会带来工期增加的问题。综合主拱 圈受力与工期等因素，该桥主拱圈拟采用“3 个环、4 个工 作面”的浇筑方案，如图 3、图 4 所示。
各施工阶段的受力情况，文章仅列出部分典型结果。 弦杆钢管最大应力随浇筑次序的变化关系如图 6 所示。
图 9 外包混凝土拱圈底缘应力随浇筑次序的变化关系 和横向风荷载，不考虑施工过程中设置风缆的作用。施工 过程中结构稳定安全系数随浇筑次序的变化关系如图 10 所示，最大稳定安全系数为 37.54，最小稳定安全系数为 11.29，满足规范所要求的稳定系数大于 4 的要求，结构整 体稳定性有较大富余。
图 10 施工过程中结构稳定安全系数随浇筑次序的变化关系 劲性骨架在斜拉扣挂施工至最大悬臂状态时的一阶失
2.2 有限元模型 针对主拱圈采用先劲性骨架后外包混凝土这一特点，
有限元建模简化时考虑劲性骨架采用梁单元，外包混凝土 采用板单元，扣锚索采用杆单元模拟并赋予张拉力。全桥 合计节点 1831 个，单元 4690 个，其中杆单元 136 个、梁 单元 3512 个、板单元 1022 个。劲性骨架弦杆钢管混凝土 采用共节点的双单元方式进行模拟。含施工临时扣塔及扣 锚索的全桥模型如图 5 所示。
作面分段、分环的施工方案可行，能保证拱肋在施工过程中的强度和稳定性满足规范要求。
关 键 词 ： 钢筋混凝土拱桥；高铁；劲性骨架；施工过程
中图分类：2096-2789（2021）03-0012-03
DOI:10.19537/ki.2096-2789.2021.03.005
为适应大跨径拱桥对材料性能和施工方法的要求，钢 管混凝土劲性骨架混凝土拱桥应运而生。此类拱桥跨度较 大，其劲性骨架外包混凝土若直接采用连续浇筑，施工过 程中主拱圈将产生较大变形与应力，施工控制困难，安全 风险大 [1]。在劲性骨架已经成拱的前提下，其外包混凝土 通常采用竖向分环、多工作面、纵向分段的浇筑方法 。 [2-3] 主拱在施工、运营过程中受力特性与外包混凝土浇筑方案 密切相关 [4-6]。文章通过研究主跨 275m 的高速铁路上承式 钢筋混凝土拱桥主拱施工过程，分析其外包混凝土浇筑方 案的有效性，揭示主拱在施工过程中的承载能力和特性。
钢管混凝土系杆拱桥施工技术探讨
钢管混凝土系杆拱桥施工技术引言：近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点，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有关问题做简要阐述。
一、支承系统1.功能。
系杆拱桥支承系统宜选用WDJ齿碗扣型多功能支架，该系统具有支架竖向组合微调功能，主要以工具支架和特制微调座组成。
2.地基处理。
WDJ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上，地基须高出原地面0.5~0.8m，做好防水，避免雨季浸泡。
在立杆底部铺设垫层和安放底座，垫层可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或厚度≮5cm的木板。
3.预压。
支架使用前须全程预压，不能以一孔预压取得的经验数据推概全桥。
静压5d(120h)以上及达到沉降稳定状态2d(48h)以上，沉降稳定标准：24h沉降不超过1mm。
二、主拱肋拱轴线控制系统1.以激光照准和精密测标组成定位系统；监测项目为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。
2.建立测量控制网。
在每节拱肋端头设置固定的测量控制点，控制点设在拱肋中线位置。
施工放样及检查都采用全站仪进行，每架设一节段拱肋，对全部控制点都要进行观测。
此外，对拱座的偏位进行观测。
钢管拱对温度，特别是日照影响非常敏感。
为了减少温度和日照对线形控制的影响，标高的测量包括合拢时间都安排在凌晨。
3.施工控制。
(1)在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶，通过改变扣索的张力，并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方法来实现拱段接头标高的调整(跨径较小的拱肋可利用WDJ支撑系统高度及其竖向微调功能实现)。
(2)设置临时横撑固定拱肋。
每架设一节拱肋，就利用钢管拱的横联钢管临时焊接固定上下游拱肋，特别是在合拢段基肋端一定要设置临时支撑。
(3)在焊接拱肋接头外包板时，对称布置的焊缝，采用成双焊工对称施焊，这样可使各焊缝所引起的变形相抵消；非对称焊缝，先焊缝少的一侧，这样可使先焊的焊缝变形部分抵消。
钢管混凝土拱桥施工技术探讨
Engineering Technology and Application | 工程技术与应用 |·57·（中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏 连云港 222042）摘 要：文章结合以往成功的钢管混凝土拱桥结构案例，参考类似的工程实例，分析施工地点的实际情况，对其各个环节的施工工艺和养护质检进行讨论，供参考、指正。
关键词：钢管混凝土；拱桥；施工技术中图分类号：U445.57 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）09-0057-02作者简介：董云祥（1979—），男，工程师，研究方向：路桥工程。
随着施工技术不断发展和建筑建造模式不断更新，路桥的施工技术也不断更新。
钢管混凝土拱桥以其自身的优点成为迎合市场和艺术审美的桥型，它跨度足够大、结构足够轻，节省了材料，保证了外形的美观大方，是适合多种地形地貌和社会环境的一类桥型。
但钢管混凝土拱桥的工艺复杂，施工起来有较大难度，整个结构易存在安全隐患。
要想改善钢管混凝土拱桥的弊端，必须改进施工方式方法，无论是施工单位还是设计人员都务必实地考虑施工现场的社会环境，采用最适合的桥梁设计，充分考虑各种荷载，保障桥梁的耐久性和强度。
1 钢管混凝土拱桥的原理及应用现状钢管混凝土拱桥属于钢混结构的一种，利用钢管的径向约束，限制内部填充的混凝土的膨胀破坏，保证混凝土处于三方受压的环境下，从而大幅度提高混凝土的抗压能力，达到施工想要的强度。
钢管兼具纵筋和横向箍筋的双方作用，可当作施工模板，也可当作劲性承重钢骨架，焊接方便，方便现场浇筑混凝土。
对于造价方面，能够简化传统施工工艺，缩短工期，减少资金投入。
我国从第一所钢管混凝土拱桥建成至今已有近三十年的时间，单跨度超过200m 的拱桥就超过30座，相信未来还会有更多、更长、更美观的钢管混凝土拱桥建成。
但是，调查数据显示，在已经建好的很多钢管混凝土拱桥结构中，暴露了很多问题，也潜存着不少亟待解决的隐患，广大技术人员和施工人员都期待完善整个结构，使钢管混凝土拱桥结构成为更加适合市场和地域的桥梁形态。
公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥施工技术
探析公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术摘要：随着社会的不断进步，经济的高速发展，人们生活水平了很大的提高，公路桥梁事业异军突起，人们更多的关注到公路桥梁建设的施工质量和施工技术，在公路桥梁建设施工技术中，公路桥梁建设钢管混凝土拱桥的施工技术在公路桥梁建设施工技术中有着重要的地位并且起到了很大的作用，本文中，笔者就公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术进行浅谈。
关键词：公路桥梁建设钢管混凝土拱桥施工技术探析社会的不断进步带动了经济的高速发展，而经济的高速发展同时带动了人们生活水平的不断提高，在人们生活水平提高的同时，人们对于生活质量的追求度上升。
这就导致人们看待事物时最注重的就是该事物的质量问题，公路桥梁建设也是如此，保证公路桥梁建设的施工质量就要求有好的公路桥梁建设施工技术，在众多公路桥梁施工技术中，公路桥梁建设钢管混凝土拱桥的施工技术是公路桥梁建设的主流技术，下面笔者就公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术进行探析。
1、工程概况——以省内a桥为例a桥设计桥宽28.5m，桥梁总长585.56m。
主桥部分由五孔无风撑、双承载面下承式的钢管混凝土系杆拱公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术组成(64m+64m+72m+64m+64m)。
拱的矢跨比为1／5，拱轴线为二次拋物线，拱肋采用圆端形扁钢管结构。
拱肋高度72m 跨为0.9m，64m跨为0.8m，宽均为1.8m，钢管内填充c40微膨胀砼。
拱肋钢管材质q345d，厚度为16mm。
2、前期准备2.1选取方案方案一：采用连续拋落无振捣浇注混凝土的施工方法，混凝土由拱顶连续拋落。
但对距拱顶4m以下的混凝土仍需开天窗用插入式振动器进行振捣，且所浇注混凝土不易密实，施工难度较大。
方案二：压注顶升法。
在距离拱脚1.5－2m处的拱轴线处，两侧对称各开压注孔，利用混凝土输送泵的压力将混凝土从压注孔处焊接好的泵管连续不断地自下而上压人钢管拱内，并达到砼自密实的效果。
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各设 一道 Ｋ形横 撑 ； 上 吊点 间距 ５５ 全 桥共 设 梁 ．ｍ，
图 １ 中 一活 载 图 式
１ 对 吊杆 。 １
Ｉ４ ３
甘
肃
科
技
第 ２ 卷 ７
２ ２ 施工过 程 阶段 划 分 ．
个 ， 拉索 单元 ｌ 个 ， 图 ４所示 。 斜 １ 如
（） １ 在满布 支架 上 浇注 现 浇段 混 凝 土及 相 应 横
外 ， 管混凝 土拱肋 施 工快捷 、 度高 、 动小 、 性 钢 强 振 延
好、 养护费用低、 经济效益好 。值得指出的是 ， 钢管 混凝 土拱 桥在 施 工过 程 中存 在着 多次 体 系转换 ， 结 构的应力 和 变形处 在 不 断 的变 化过 程 中 ， 工 过 程 施 中的任何偏 差 ， 都将 影 响结 构 的最 终 应 力 状 态 和 线
后结构的 内力分布更为合理 。
关键词 ： 钢管混凝土拱桥 ； 施工阶段 ； 影响矩 阵法 ；Ｓ Ｓ 调 索 ＢＡ ；
中图 分 类 号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３２ ３
钢管混凝土是在薄壁圆形钢管内填充混凝土而 形成 的一种 复合 材 料 ， 一 方 面借 助 内填 混凝 土增 它 强钢管壁的稳定性 ， 同时又利用钢管对核心混凝土 的套箍作用 ， 使核心混凝土处于三向受压状态 ， 从而 使其 具有更 高 的抗压 能 力和抗 变形 能力 。钢 管混 凝 土本 质上属 于 套箍 混凝 土 ， 论分 析 和工 程 实 践 表 理
第２ ７卷 第 ９期 ２ １ 年 ５月 ０１
甘肃 科 技
Ｇａ ｕ Ｓｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｎｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ
０ ２ ｒ ７ ｔ
Ⅳ０ ９ ．
Ｍａ ． ２ １ ｙ ０ １
考 虑 施 工 过 程 的铁 路 特 大 钢 管 混 凝 土 拱桥 结构 分 析
形标 准 。为此 ， 对某 铁 路 钢 管 混凝 土拱 桥 施 工 全 程
梁部采用双主纵 横梁体 系， 主纵梁高 ３０ 高 ．ｍ， 跨 比 １２．７ 梁端附近宽 １８ 跨 中附近宽 １４ ／ ６６ ， ．ｍ， ． ｍ， 桥面板厚 ０２ ｍ， ．７ 端横梁高 ３Ｏ 宽 ２５ ２— ．ｍ， ． ｍ， ６号 和 ７一ｌ ０号 中问横 梁 高 ２ １ 宽 ０３ ｍ， 余 中间 ． ｍ， ．５ 其 横 梁高 ２ １ 宽 ０４ ｍ； 四 道 小 纵 梁 ， 纵 梁 高 ． ｍ， ．５ 设 小 １０ 宽 ０ ３ ． ｍ， ． ｍ。 拱肋 采 用 钢 管 混 凝 土 哑 铃 形 拱 ， 管 直 径 拱 １０ 管壁 厚 １ｍ 矢跨 比 １５ 拱管 内灌 注 Ｃ ０ ．ｍ， ６ ｍ， ／， ５
土和水 泥 用 量 以及 构 件 自重 也 相 应 减 少 一 半 。 另
图 ３ 长 大 货物 列车 荷 载 图式
桥孔 布置 为 １— ０ 简支 拱 梁 ， 长 ８ ．ｍ（ 两 侧 ８ｍ 全 ２５ 含 梁 端 至 边 支 座 中 心 各 １２ｍ） 挡 渣 墙 内 侧 净 宽 ．５ ，
８ ８ ｍ， 顶面 宽 １． ｍ。 ．６ 梁 ６２
梁 、 面板 和小纵 梁混 凝土 ； 桥
（） ２ 浇注后浇段 ， 张拉部分纵向预应力钢束 ； （） ３ 顶升 钢管 混凝 土拱 ； （ ） 除拱肋 支架 ， 装 吊杆 ， 吊杆 施加 初 张 ４拆 安 各 力 １０ ｋ ０ ０ Ｎ； （） ５ 张拉剩余预应力钢束 ； （ ） 除梁部 支架 ； ６拆 （） ７ 调整 各 吊杆张拉 力终 值 ；
补偿 收缩 混凝 土 ， 轴线 采用二 次抛 物线 ， 下拱 管 拱 上 之 间设 置 腹 腔 ， 腔宽 ０６ ｍ， 厚 ２ｒｍ， 腹 ．０ 壁 ０ ａ 在腹 腔
进行了仿真分析 ， 以期为施工过程控制提供依据。
１ 工 程概 况
列车竖 向静 活 载采 用 中 一活载 图式 ， 图 ｌ所 如
乔 世奇 乔世 刚 ，
（ ． 州交通大学 ， １兰 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ；． ３０ ０ ２ 中铁七 局集团第 Ｚ Ｓ ． Ｅ程有限公 司 ， 陕西 西安 ７ ０ ３ ） １０ ２
摘
要： 详细分析 了某铁路特大钢管混凝土拱 桥的施工 过程 ， 点计算 了受力最 为不利 的两阶段结 构的 内力 、 重 应力
示 ， ２为特 种 活 载 图式 ， 期 恒 载按 １９ Ｎ ｍ 计 图 二 ７ｋ ／
算。横 向分析时取特种 活载 ， 轮重分布宽度纵向取 １５ 。梁部按长大货物列车检算， ．ｍ 其荷载 图式如图
３所示 。
内， 吊杆位置处设置 ＋ ０ ８０×１ｍ 钢管 ， ６ｍ 其余位置 处间隔 ２ ｍ左右设置 ＋ ６ ５０×１ｍ 钢管 ， ２ｍ 腹腔内不 灌注混凝土 ； 两拱肋中心距 １． ｍ， １８ 拱肋之间的横向 风撑 采 用 ＋ ５ ８０×１ｍ 的 钢 管， 向风 撑 采 用 ４ｍ 斜 ＋０ ７０×１ｍｍ的钢管 ， ４ 中间设 一道一 字形横 撑 ， 两端
以及位移 ， 并介绍 了运 用 Ｂ Ａ Ｓ Ｓ有 限元模型模拟 、 分析钢管混凝 土拱 桥施工过 程的方法 。本 结构为 外部静定 的多次
超静定结构 ， 整个施 工过程中要经 过多次体 系转换 ， 在 而且 ， 每一 次对 吊杆索力 的调 整都会 影响到 结构的 内力 分布
以及梁体 、 拱肋 的线性 ， 可谓 “ 牵一发 而动全 身” 。利用影 响矩 阵法对 施工过 程 中的 索力 调整进 行 了优化 ， 使得成 桥
明， 在保持 结构 自重 力 相 近 和 承 载能 力 相 同 的条 件
２＜ Ｎ ２￣ ２
２０ Ｎ ２ ｋ
２ ０ Ｎ ２ ．ｋ
圈 ２ 特种活பைடு நூலகம் 圈式
下， 可节省钢材约 ５ ％ ， ０ 焊接工作显著减少 ； 与普通
钢筋 混凝 土相 比， 保 持 钢 材用 量 相 当 和承 载 能 力 在 相 同的条件 下 ， 可减 小 构 件 横 截 面积 约 ５ ％ ， 凝 ０ 混