大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计
跨径160m中承式钢管混凝土悬索线拱桥.PDF
Through the above steps, and strictly obey the traffic law about this kind of bridge design specification requirements, design a qualified bridge. Key words: concrete-filled steel tube arch bridge cable line; Multi-span continuous ChanXiangBan; Rigid beam method; Dr Bridge computer
第二步要对进行计算和验算。计算部分包括手算和电算，手算部分主要确定构件的内 力并对其配筋，采用多跨连续单向板计算桥面板内力，并通过配筋验算；采用了刚性横梁 法计算横梁及纵梁的内力，并且通过配筋验算。电算部分主要是为构件的验算服务；验算 部分主要包括建模正确性验算及全桥安全性验算。本部最为关键的便是建模，最后的计算 是否正确，在很大程度上取决于模型建的是否正确。本设计利用桥梁博士软件计算，定义 好截面尺寸、节点及单元。并将计算好的模型参数赋给模型结构单元。添加约束，输入荷 载后模型就建立完成，进入计算阶段。利用软件就可计算出结构各控制截面的内力。
The second step of calculation and checking. Calculate calculate part includes hand and computer calculation, hand part of the main component of the internal force and the reinforcement is determined, the bridge are calculated by use of a multi span continuous ChanXiangBan panel internal force, and through the reinforcement calculation; Adopted a rigid beam method to calculate the internal force of the beam and the longitudinal beam, and through the reinforcement calculation. Computer parts mainly for calculating the component services; Checking part mainly includes the modeling accuracy checking and the safety of the whole bridge calculation. Based modeling, the most important thing is the final calculation is correct, to a large extent depends on the built model is correct. This design USES a bridge software calculation, Dr Defined section size, node, and the unit. And will calculate a good model parameter is assigned to model structure unit. Adding constraints, input load model is built after the completion, entered into the phase of computing. Using the software can calculate the structure internal force of the control section.
钢管混凝土拱桥实例——巫山桥
设计
一、工程概况 巫山长江大桥是一座跨径460米，一跨跨 过巫峡口的中承式钢管混凝土拱桥。其钢管 管径达到1.22米，吊装重量达到180t，总投资 1.96亿元。是世界上同类桥梁中,跨径和钢管 直径最大, 吊重最重,造价最经济的桥梁。
二、设计 （一）大跨钢管砼拱桥结构构造的创新设
（4）吊装系统设计 缆索吊装将扣挂系统和吊装系铰接合一，因吊塔变位
大，扣塔要求变位小，为不相互影响，吊塔铰支于扣塔顶 端，且限制铰传递的水平分力，以控制扣塔顶的变位。
4、拱圈安装接头构造设计
为了便于拱肋悬拼时调整轴线，拱顶合龙前，拱脚 处设置了竖转铰.
为了控制拱肋线形及合龙温度影响，拱顶合龙接头 设计了瞬时合龙接头.
段为单肋安装，待上、下游同岸同一节段吊装就位后， 安装节段内平面连接横撑，即形成一个双肋节段单元。
5、钢管砼灌注方案设计 （1）钢管内砼接力灌注 采用C60高强补偿收缩砼，以泵压法自拱脚向拱顶
按设计的压注顺序，按三级接力灌注钢管内砼。
（2）灌注中扣索索力调整值 根据钢管内砼灌注的不同阶段张拉扣索索力，
3、主拱圈截面构造形式设计 主拱圈截面由
两肋组成，每肋 由四根钢管构成 组合矩形截面柱； 平面上每肋两根 钢管由平行腹杆 钢管联接，纵面 上每肋两根钢管
两肋间的横撑桥面以下为 “米”字撑，桥面以上为“k”形撑， 加强了肋间横向联系，确保了全 桥横向稳定。
主拱圈节点处受力肢管最多为 三根，一般为两根，且肢管与主 管的夹角一般在50°左右。肢管 与肢管之间的焊缝间距均大于50 毫米。
端吊杆处，设置纵向撑，并在横撑及端吊杆处的横梁上设置 滑板支座，这样既满足了桥道梁的自由伸缩，又限制短吊杆 的大应变。
大跨度钢管混凝土拱桥设计与施工综述
金华职业技术学院学报
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接。为了比较这两种桥道系结构的力学性能与行车 条件， 这里选取一个节间的桥面结构用薄板有限元 理论进行分析， 连续桥道系简化为对边夹支对边自 由板， 简支桥道系简化为对边简支对边自由板。计 算结果 显示：
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的所有焊缝（ 包括拱脚三角铰在内） 应达到一级焊 缝标准， 其余均为二级焊缝标准。焊缝的内部质量 检验按以下要求进行： （ 对接接头焊缝应 $((, 进行超声波探伤， 并 $） 抽取不小于其焊缝长度的 $/, 进行射线探伤； （ 角焊缝应 $((, 进行超声波探伤； %） （ "）若经超声波探伤已可认定焊缝存在裂缝， 则应判定焊缝质量不合格； （ 若用超声波探伤不能确认缺陷严重程度的 0） 焊缝， 应补充进行射线探伤， 并以射线探伤为准。
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施工中
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施工中
! 设计
!"! 拱轴线的选择
拱轴线形状直接影响 主 拱 截 面 内 力 的 分 布 和 大小， 选择拱轴线的原则就是尽可能降低由， 必须用扣索斜拉到 塔架上， 拱肋分段长度要考虑到起吊能力和扣索的 拉力。缆索吊装系统和斜拉扣挂系统（ 图 %） 均是施 工临时设备， 但由于它们在大跨径拱桥施工中的重 要性， 必须单独设计计算和施工。千斤顶斜拉扣挂 悬拼 架 设 法 在 大 跨 径 钢 管 混 凝 土 拱 桥 施 工 中 普 遍 采用， 其主要优点 !&1 2#是： 采用强度高、 承载力大、 延伸量小、 变形稳 （ $） 定的钢绞线作斜拉索， 减小了架设过程中的不稳定 非弹性变形； （ %）采用千斤顶张拉系统对斜拉索加卸拉力、 收放索长， 张拉能力大， 行程控制精度高， 索力调整 灵活， 锚固可靠； （ 斜拉扣挂体系自成系统， 不受缆索吊装系 "） 统干扰； （ 可以准确计算悬拼架设过程中各施工阶段 0） 的索 力 、 延 伸 量 以 及 由 此 产 生 的 大 段 接 头 预 抬 高 量， 作为施工监测适时控制的依据。
大跨度中承式钢管系杆混凝土拱桥设计和体会
随着结构重量的增加逐步张拉系杆以平衡主拱所产
生的巨大水平力 ， 最终形成对拱座只有较小推力的
拱桥。朝阳市东大桥拱桥跨 度布置为 ３ｍ＋１ ｍ ０ ２ ０
＋ ０ 边跨与主跨跨度比为 １ ．５ 边跨 、 ３ｍ， ：０２ ， 主跨拱 脚均固结于拱座 ， 在两边跨端部之间设置钢绞线系 杆， 通过边拱拱肋平衡主拱拱肋所产生的水平推力 ， 每束系杆总长约 １５ 。 ７ ｍ
力系杆引起的边支座拉力。同时将边拱系杆施加的
纵向预应力分配给边拱 中肋 ， 以减小 中肋拱脚截面 的负弯矩。端横梁 的宽度为 ３５ 其它两根横梁的 ．ｍ， 宽度分别为 ０ ３ 和 ０ ８ 。纵 桥向隔板的厚度分 ．ｍ ．ｍ
别为 ３ｃ ０ｍ和 ５ｃ ０ ｍ两种 ， 板和底板 的厚度 均为 顶 ２ ｃ 。顶板 和横 梁在行 车道 ２ ｍ 的范 围 内设 置 ０ｍ ０ １５ ． ％横坡 ， 其它部分均保持水平。 ４２ ３ 拱上建筑及桥面系 ．． 除主拱拱上立柱采用钢结构外 ， 其余均采用钢 筋混凝土方柱构件 ， 尺寸为 ６ ｃ ８ｃ 。 ０ ｍ× ０ ｍ 主拱上设置 ｌ 对吊杆 ， ９ 间距为 ５ 采用配有纠 ｍ， 偏装置的冷 铸锚 式 吊杆系统。相应 的吊杆 为 Ｐ Ｓ Ｅ
（）竖 曲 线 最 小 半 径： 梁 凸 曲线 半 径 为 ６ 桥
６ ｏ ｍ。 ｏｏ
图 １ 朝 阳市东大桥 主桥 布置 图（ 除高程以 ｍ计外 ， 其余单位为 ｃ ） ｍ
（） ７ 桥下净空 ： 梁底 高于最高设计洪水位 ＞ ． ０
７ ｍ ５
４ 主桥 结构设 计
朝阳市东大桥主桥全长 １０ 采用 的是 自 ８ ｍ， 锚式 中承式钢管混凝 土拱桥结构 ， 采用 空间杆系有 限元
一
散堆积 ， 成份主要为块石 、 亚粘土和沙砾 ， 厚约 ４ ， ｒ ｎ
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。
中承式钢管混凝土拱桥设计说明书
中承式钢管混凝土拱桥设计说明书拱桥指的是在竖直平面内以拱作为主要承重构件的桥梁，是我国公路上使用较广泛的一种桥型，在我国已经有1800年的历史了。
其与梁桥、刚构桥不仅外形不同，而且受力性能有较大差别。
拱式结构在竖向荷载作用下，两端将产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比较为均匀，因此可以充分利用主拱截面的材料的强度，使跨越能力大大增大。
其主要优点是可充分的就地取材（砖石、混凝土结构时2），可节省大量的钢材和水泥，而且其受力性能好，维修费用少，外形美观，构造较简单。
此拱桥为中承式钢管混凝土拱桥，净跨径225m，主拱圈线型为二次抛物线。
因为在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线为二次抛物线，而此拱桥自重集度较为均匀，且为大跨，故选用二次抛物线形式，其造型优美，构造较简单。
桥梁全长316m，起终点至拱桥桥台处选用等截面梁布置，在跨中位置设置桥墩以分配受力。
此拱桥拱肋截面为三角形桁式结构，主钢管为Φ610×13mm，连接钢管和横撑为Φ325×8mm，拱肋高3.7m，宽1.7m，吊索间距为6m，吊索下设30cm×30cm方形截面横梁。
此中承式钢管混凝土拱桥属钢-混凝土组合结构中的一种，主要用于受压为主的结构。
它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，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，从而具有更高的抗压强度和抗变形能力。
而且由于其承载能力大，正常使用状态是以应力控制设计，外表不存在混凝土裂缝问题。
另外，钢管本身相当于混凝土的外板，它强度高，质量轻，易于吊装或转体，同时钢管兼做纵向主筋在施工过程中，可作为劲性承重骨架，方便施工，可先将空钢管拱肋合龙，再压注混凝土，从而降低施工难度，省去了支模、拆模等工序，简化了施工工艺，并可适应先进的混凝土泵送工艺。
另外钢管混凝土使构件承载力大大提高，具有良好的塑形和韧性，降低了结构自重和造价，而且其防腐、防火性能好，结构造型美观。
中承式钢管混凝土系杆拱桥的设计
道路桥梁2016年10期︱99︱中承式钢管混凝土系杆拱桥的设计李 鑫中信建筑设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010摘要： 中承式钢管混凝土系杆拱桥以其景观优美、经济性好、地质要求低等优点得到广泛修建。
本文以一在建跨径布置为（30+120+30）m 三跨双飞雁中承式系杆拱桥为工程背景。
介绍该桥总体设计及受力特性。
桥面系采用纵横梁协作受力体系，确保了大桥因一对吊杆锈蚀断裂的极端情况下大桥不垮，可为该类桥梁今后的设计提供参考。
关键词：钢管混凝土结构；系杆拱桥；设计中图分类号：U448.22+1 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）10-0099-021 工程概况大冶湖特大桥是湖北黄石到阳新一级路跨越大冶湖上的一座特大桥，大桥桥跨布置为：67×30+(30+120+30)+59×30m，全长3967m。
其中通航孔主桥采用（30+120+30）m 的中承式钢管混凝土系杆拱桥，引桥采用T 梁。
其中主通航孔桥梁布置如下图1。
图1大冶湖特大桥主桥桥型布置图2 总体设计2.1 主要技术标准（1）桥面宽度：桥面总宽32.0m；净宽 2-14.75m；双向六车道。
（2）设计荷载： 公路－Ⅰ级；结构体系升温按25℃；体系降温-25℃考虑。
（3）地震烈度：基本地震加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度，按Ⅶ度设防。
2.2 拱肋主桥拱肋结构采用钢管混凝土和混凝土箱形拱；其中主跨桥面以上采用钢管砼桁构式肋拱；边拱肋及主跨桥面以下采用混凝土箱形截面；边拱肋端部设置一条端横梁；横梁采用预应力混凝土结构。
主拱轴线采用悬链线，拱轴系数m=2.0，净矢跨比f/L=1/4.0；边拱轴线采用圆曲线。
钢拱肋采用四肢全桁式结构，拱肋截面详见图2，横向肋间中距35.6m，拱肋高为2.7m，宽为2.0m，上下弦管为两根直径φ700×14mm 的 Q345D 钢管，上下弦杆通过横管和腹管连接，横管和腹管为直径φ300×12mm 的 Q345D 空心钢管。
大跨度钢管混凝土拱桥 设计施工初探(完整版)
大跨度钢管混凝土拱桥 设计、施工初探
东南大学建筑设计研究院交通分院
报告时间:约15分钟
概述：
钢管混凝土作为钢-混组合结构的一种, 一方面借助 内填混凝土提高钢管管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗 腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用, 提高了混凝土的抗压强度和延性,将钢材和混凝土有机的 结合起来；在施工方面：钢管混凝土可利用空钢管作为劲 性骨架甚至模板，架设方便,施工质量轻，进度快，用钢 量省，同时还不需要大量绑扎钢筋作业,混凝土泵送速度 快,以上优点使得在过去的20年内在结构工程(尤其是桥梁 工程)领域得到了飞速发展。
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
巫山长江大桥 主跨460m(世界最大跨度钢管砼拱桥)
巫山长江大桥 主跨460m(悬臂拼装)
*武汉晴川桥
主跨280m(下承钢管砼拱桥)
武汉晴川桥 主跨280m(下承钢管砼拱桥)
江汉五桥 主跨240m(中承钢管砼拱桥)
江汉五桥 主跨240m(中承钢管砼拱桥)
* 邳州运河桥 主跨235m(中承钢管砼拱桥)
天津彩虹桥 主跨168m(下承钢管砼拱桥)
钢管混凝土拱桥设计规范
------------------------------------------------------5
不断更新设计理念，提高设计可靠性
桥梁设计本身就是一项创造性的工作。 桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低 要求，更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及 桥梁长期使用安全、耐久性。设计中，需要重新认识桥梁“最 不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠 性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩桥
墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前
往（广东九江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的， 设计时必须留有足够余地，以便应对难以预料的风险。
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精细化设计，提高桥梁设计质量
桥梁设计是一项十分细致的技术工作。
杭州钱江四桥（2004年, 190m×2+85m×9）
------------------------------------------------------安徽太平湖大桥（2007年,352m）
世界上已建的10座最大跨径拱桥
序号 1 2 3 桥名 中国重庆朝天门大桥 中国上海卢浦大桥 中国合江长江一桥 美国新河谷（New River 4 Gorge）桥 美国纽约贝永（Bayonne） 5 桥 澳大利亚悉尼港（Sydney 6 Harbor）桥 7 中国重庆巫山长江大桥 8 中国肇庆西江铁路大桥 9 中国宁波明州大桥 10 湖北支井河特大桥 ------------------------------------------------------主跨 /m 552 550 530 518 510 503 460 450 450 430 结构形式 中承式钢桁拱 中承式箱拱 中承式钢管混凝土拱 上承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢管混凝土拱 钢箱拱 中承式钢箱拱 上承式钢管混凝土拱 建成 年份 2009 2003 2012 1977 1931 1932 2005 2014 2011 2009
中承式钢管混凝土拱桥
宝汉高速公路坪坎至XX（石门）段石门水库特大桥专项监理细则XX公路交通工程监理咨询XX宝汉高速公路汉坪段PH-J5监理工程师办公室二○一四年十月审批：目录第一章、工程概况 (5)一、工程概况 (5)二、工程地形地貌地质 (5)三、气象 (6)四、工程内容 (8)第二章、监理依据与目标 (10)一、监理依据 (10)二、监理X围 (10)三、监理内容 (11)四、监理方针 (13)五、监理目标 (13)第三章、监理人员与设备 (15)一、监理人员 (15)二、监理设备配置 (20)第四章、监理细则 (22)一、质量监理细则 (22)监理工作要点 (22)施工准备阶段监理 (30)施工阶段监理 (31)1、一般要求 (31)2、 (32)3、 (36)4、 (40)5、 (43)6、 (56)7、 (59)8、 (68)9、 (82)10、 (83)二、安全与环保监理 (84)1、安全监理 (84)2、环保监理 (84)三、工程旁站方案 (86)第一章、工程概况地理位置：石门水库特大桥是“XX定汉线坪坎至XX（石门）高速公路”的重要节点工程，该桥跨越316国道和石门水库，桥位距石门水库大坝约4km 。
石门水库是国家级水利风景区，位于XX市汉台区北18公里的褒河谷口。
桥位情况：大桥两侧分别接石门隧道与牛头山隧道，路线在此处为分离式，上下行相距35m。
桥位处路线与316国道与水库垂直交叉，桥面设计高程高出316国道路面约15m，316国道山体侧有滑塌，塌方碎石堆弃在国道靠近水库侧坡岸上。
水库水面宽约200m，水深20m左右，水库最高蓄水水位622.08m，水库不通航，水面两侧坡岸山体陡峭，有基岩出露。
气象水文：年均气温14.8℃，最高气温38℃，最低气温-10.1℃，属温热地区，夏季受副热带高压影响，冬季，受极地大陆冷气团控制，多西北季风，形成寒冷干燥少雨的天气。
春秋为过渡季节，春暖少雨，秋凉多雨，气候湿润。
中承式钢筋混凝土系杆拱桥主拱肋施工
维普资讯
刘凤 兰一 中 承 式 钢 筋 混 凝 土 系 杆 拱 桥 主 拱 肋 施 工
型新 颖美 观 ， 开创 了在 平 原 地 区兴 建 大跨 度 拱 桥 的 先 例， 推动 了拱桥 技术 的发 展 。 该 桥主桥 桥 面总 宽 １ 其 中 １ ８ｍ， ５ｍ行 车 道 ＋ ２× １５ｍ 人行道 ； ． 主跨拱 肋凸出桥 面部分 ， 桥面宽度增 加到 ２ ． 主拱肋 是本 桥 的 主要 受力 构 件 ， 轴 线 为二 次 ０ ９ｍ， 拱 抛物线 ， 算跨径 Ｌ＝ ５ｍ， 算 矢高 Ｆ＝２ 矢 跨 比 计 ８ 计 ０ｍ， 为 １４ ２ 。拱 肋断 面为 工字 形 ， ２ｍ， １２ｍ（ 脚 ／．５ 高 宽 ． 拱
大 梁 兰（ ６ 学 士 。 高 工 牛 桥 工 专 １５ ）女， 级 程师，８ 年毕 西 。 通 ： 业 ９ － ， 学 程 １ ８ 业于 南交 一 ９ 工学
，
板 以使混凝 土 表面光 洁 。
铁道标准设计 Ｒ Ｉ Ｗ Ｓ Ａ Ａ Ｄ Ｄ Ｓ Ｇ Ａ Ｌ ＡＹ Ｔ ＮＤ Ｒ Ｅ Ｉ Ｎ 勇 ６ ９） ∞ （
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２ 主 拱肋 的施工 ２ １ 主 拱肋现 浇段 Ｉ ． 拱脚 段 ） 施工
文 章 编 号 ：０４—２ ５ ２０ ）０ —０６ —０ １０ ９ ４（ ０６ ９ ０ ０ ２
１ 概 述
加宽到 １７ｍ） 为减轻 自重 ， ． ， 内部 挖空 成 空心截 面 。设 计 每片 主拱 肋分 ５段 施工 ， 满 足 ３ 为 ５ｍ通 航净 跨 的要
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。
大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力特性分析
撑、 桥面以下每侧分别设置 ３ Ｋ 字横撑 ， 道“ ” 每道横 撑均为 空钢管桁 架 ， 由上 、 弦 ０ ０ 下 ５０×１ｍ 直 ２ ｍ（
撑） 和腹 杆 ０ ５ ３ １×ｌｍｍ组 成 ， Ｏ 主拱肋 共 设 横撑 １ ０ 道 。 吊杆 标 准 间 距 为 ７ Ｏ 采 用 镀 锌 高 强 低 松 ． ｍ， ２ ０ ５２ 铰线 ，Ｅ 防护 ， ５ １．钢 Ｐ 分别 锚 于拱 肋 的平 联 钢
桥 梁结构 的 自由振动 平衡 方程 为 ：
的抗扭频率较高， 满足刚度要求。
３ 动力 特性影 响 因素分析
［ ［ ］ ｔ ＋［ ］ ｕ （） ０ Ｍ］ ｕ （） Ｋ ［ ］ ｔ ＝ （） １ 式中：Ｍ］ ［ ］ Ｋ］ ［ 、ｃ 和［ 一分别为结构的质量矩 阵、 阻尼矩阵以及刚度矩阵； ［ ］ ｔ 、Ｄ （） ［ ］ ｔ一分别为结构体系各 ｕ （） ［ ］ ｔ 、ｕ （）
承式 钢管 混凝 土拱桥 的 自振动力 特性 。
３ １ 横撑 布置 形式 对 自振 特性 的影 响 ．
与（ ） １ 式对应 的特征值方程可表示为： （ Ｋ 一 Ｍ］ ｛ ＝ ［ ］ ∞［ ）ｕ｝ ０ （） ２ 由于位移是 任意 取值 的 ，２ 式必须 满足 （） ＩＫ 一１［ ｌ ０ ［ ］ －） Ｍ］ ＝ （ ： （） ３ 本文 采 用 子空 间 迭代 法 求解 特 征值 方 程 ， 出 得 该桥前 １０阶 自 ０ 振频率及主振型。表 １ 中列出了该 桥前 ｌ ０阶的频率 ， 图３中列出了前五阶的振型平视
８ １１ 扭转三阶 １ ２ 侧弯三阶 Ｉ ２ 侧弯三阶 １２ 扭转三阶 ． ０ ． ３ ． ３ ． ６ ９ １ ７ 扭转四阶 １ ２ 侧弯四阶 １ ２ 侧弯四阶 １３ 侧弯三阶 ． １ ． ３ ． ３ ． ２ １ １ ２ 侧弯三阶 １３ 竖弯四阶 １ ４ 竖弯四阶 １３ 侧弯四阶 ０ ． ３ ． ４ ． ３ ． ２
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制技术研究
离法 ， 扣索一端连接于拱肋 ， 一端锚 固于扣 塔上 ， 扣塔的另 在
一
侧设置背索与扣索进 行平衡 ， 背索锚 固于地 面。如新 龙门
采用 扣 塔 作 为 扣 索 锚 固 点 ， 于场 地 原 因 ， 往 扣 素 与 由 往
巫 山新龙 门大桥施工控制采用 几何 控制法为主 ， 内力调 整为辅的方式。几何控制 法就是 对柔度 较大 的桥 梁结 构体 系， 以反应灵敏 ， 综合性强 的几何 参数 为首要控 制 目标 进行
施 工 过 程 控 制 的 方法 。
ｌ 工 程 概 况
巫山新龙门大桥位于重庆市巫 山县大 宁河 ， 是重 庆至湖
【 摘 要】 大跨度 钢管混凝 土拱桥拱肋安装一般采 用无支架缆 索吊装斜 拉扣挂 法， 此方法的运 用会给
桥 梁结构 带来复杂的 内力和位移变化。以在 建的巫山新 龙 门大桥 为工程 背景 ， 工控制 的首要 任务就 是考 施
虑 施 工 过 程 中各 种 因素 的 影 响 ， 保桥 梁建 成 后 的拱 轴 线 和设 计 拱 轴 线 相 吻 合 ， 力 合理 。 确 受
【 文献标识码】 Ｂ
确保成桥后结构受 力和线 形满 足设计要 求。新龙 门大桥施 工过程 中总 的控制原 则是 ： 在确保 拱肋稳 定 的情 况下 ， 以拱
肋线形控制为主 ， 顾应力 。 兼
准， 扣索 索力 和 预 抬 值 的 大小 关 系及 节 段 控 制 点 标 高 的
控制 。
【 关键词】 大跨度钢管混凝土拱桥； 斜拉扣挂法； 新龙 门大桥； 拱桥线形 【 中图分类号】 Ｕ ４．６ ４５４４
大跨度中承式钢管混凝土拱桥施工方案
大跨度中承式钢管混凝土拱桥施工方案渠江特大桥上部结构采用3*30+40+418.8+40+2*30m预应力砼T梁+中承式钢管混凝土拱桥，全桥长6557.8米。
下部结构桥墩采用钢筋混凝土柱式墩，钻孔桩基础。
桥台采用柱式台、扩大基础基础。
根据工程特点，结合工程的工作进度安排,大桥推荐方案全部工程（含引道和附属工程）工期为36个月。
1.1 总体施工方案（1）拱座基础施工主桥拱座基础施工涉及①基坑的开挖及围护；②混凝土浇筑施工等内容。
（2）钢结构加工根据桥位区的运输条件，拱肋及钢梁无法整节段运输至桥位的实际情况，因此采用厂内加工单根杆件运输到桥位临时组装场地，在临时场地将拱肋单元件组焊成吊装节段、试拼装，然后进行吊装。
（3）主拱安装主拱采用缆索吊斜拉扣挂施工。
吊装顺序为每节段内上、下游拱肋及相应横撑同步进行，即每节段上游拱肋（或下游拱肋）→每节段下游拱肋（或上游拱肋）→每节段内横撑，以上循环为一环，安装就位后再进行下节段的吊装，拱肋接头设计为先栓接再焊接，横撑接头设计为定位之后直接焊接的方式进行。
每一扣段的吊装节段就位后，应调整扣索力，使拱肋轴线位于设计标高，当安装误差满足规定要求后，即可焊接主拱钢管接头。
（4）钢管砼灌注拱肋合龙形成完整的拱圈，监控单位完成各项测试，并经分析满足计算及规范要求以后，即可灌注主拱圈上、下弦钢管内混凝土和设计指定的横联等构件内混凝土。
采用C60自密实补偿收缩高性能混凝土，以泵压法自拱脚向拱顶灌注主拱钢管内混凝土，灌注混凝土时应分不同阶段张拉监控单位指定的扣索及索力，在拱肋1/4处设置备用灌注孔。
横联管等构件钢管内混凝土采用泵压法，但应事先完成灌注工艺设计报告，请监理、业主审查批准。
施工单位需作灌注孔堵塞的应急预案。
（5）桥面系施工桥面系各构件用缆索吊装，施工单位在设计缆索吊装系统时，应充分考虑桥面梁的最大吊装重量。
为方便钢纵梁的运输和安装，钢纵梁在工厂分段制作运抵工地后，按设计要求以拼接缝分段连接、吊装。
大跨钢管混凝土拱桥总体设计与构造要求
大跨钢管混凝土拱桥总体设计与构造要求1总体设计1.1应根据桥位地形、地质、水文条件和使用要求，合理选择上承式、中承式、下承式、有推力和无推力钢管混凝土拱桥结构体系。
1.2主跨跨径选择应考虑桥梁防撞要求、拱座基坑开挖方案的影响。
1.3跨径大于150m宜采用桁式主拱，跨径大于300m宜采用变截面桁式主拱。
1.4主拱矢跨比、拱轴线、跨径比、主拱几何参数、吊索和拱上立柱间距、拱座类型选用，应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/TD65-06的有关规定。
1.5提篮式主拱内倾角宜为5°~10。
，中、下承式跨径大于400m宜采用平行拱。
1.6多孔钢管混凝土下承式刚架系杆拱系杆锚固和上承式制动墩设置、双肋式主拱布置和桥面梁体系、中承式和下承式行车道及防撞护栏布置、特殊细节构造的耐久性要求、附属工程设置等应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/TD65-06的有关规定。
1.7桥梁钢管结构的完整性设计、钢结构损伤控制原则和控制技术，应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG∕TD65-06的有关规定。
2上部结构2.1主拱斜支管节点构造、桁式构造和几何参数、抗疲劳构造、焊接接头、加劲肋构造、主拱接头应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/TD65-06的有关规定。
2.2拱肋主弦管宜采用等径管，并可根据受力情况在各节段采用不同壁厚，壁厚种类不宜大于4种。
当采用变径管时，管径类型不宜大于3种。
2.3拱肋间横撑宜采用一字式、K式、X式、米字式，与主拱宜采用焊接连接方式,其强度和刚度应满足本规程第6章和第7章要求。
2.4拱上立柱节段连接宜采用对接焊头，立柱柱脚及其与盖梁、基础连接构造应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/TD65-06的有关规定。
2.5吊索应采用平行钢丝成品索或钢绞线成品索，长度大于30m时宜提高吊索的抗拉刚度，中、下承式拱桥最短吊索自由长度应符合现行行业标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG∕TD65-06的有关规定。
某地样式为1-72米中承式钢管拱桥路桥设计图
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大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计陈勇勤1,邢 燕2,杨洁琼1,胡亚琴1(1.浙江省公路水运工程咨询公司,浙江杭州310004;2.大连市政设计院有限责任公司,辽宁大连116011)摘 要:以大连市开发区滨海路四号桥为例,介绍大跨度中承式钢管混凝土拱桥的总体设计、平面静力分析、空间静力分析、稳定分析和施工工艺的要点。
关键词:拱桥;钢管混凝土结构;系杆拱;桥梁设计中图分类号:U444.22;TU528.59文献标识码:A文章编号:1671-7767(2007)03-0018-03收稿日期:2007-02-01作者简介:陈勇勤(1975-),女,工程师,1998年毕业于重庆交通学院桥梁工程系,工学学士,2001年毕业于重庆交通学院桥梁与隧道工程专业,工学硕士。
1 工程简介大连开发区滨海路,是继大连市内滨海路之外的又一条著名滨海景观旅游线路。
滨海路四号桥位于这条旅游线路的中部,桥梁走向南北,背靠山峦,面临黄海。
建设单位对该桥的景观要求极高,同时要求尽量降低造价,减少维修养护费用。
该设计以美观、靓丽、新颖、独特为出发点,同时兼顾到实用经济、安全合理。
该桥的自然条件如下。
(1)水文:桥址与海岸的距离为200m 左右,潮汐对该桥没有影响。
(2)气象:桥位紧靠黄海,历年最大风速为29m/s ,发生在4月;极大风速为48.7m/s ,发生在8月。
通常夏季盛行东南风,其它时节以西北风为主。
8月平均最高气温为27.5℃,1月平均气温为-5.5℃,属寒冷地区。
最大冻结深度0.5m 。
(3)地质:桥址处为沟谷,设计桥面和谷底的最大高差约15m ,沟谷边坡坡度为1∶2,谷底为旱地。
该地区石英岩广泛分布,地质钻孔由上至下依次为素填土、碎石、强风化石英岩、中风化石英岩。
其中,中风化石英岩岩面较浅,岩层稳定,是良好的持力层。
综合考虑地质条件和周围景观环境,在方案设计中,共选择3个方案:自锚式悬索桥、V 形墩连续梁桥、中承式钢管混凝土拱桥。
上述方案经开发区有关领导及专家讨论评审,最终选定主拱为160m 跨的中承式钢管混凝土拱桥,采用单索面、异型拱肋。
桥面系采用三跨连续梁体系,桥梁全长180m ,主跨150m ,两边跨各15m 。
滨海路四号桥布置示意见图1。
图1 滨海路四号桥布置示意2 总体设计2.1 主要设计技术标准(1)桥面宽度:桥面总宽18.5m 。
(2)设计速度:60km/h 。
(3)荷载标准:车辆荷载为公路-Ⅰ级;人群荷载为2.5kN/m 2;温度影响力按年均升温15℃、降温25℃考虑;风载:基本风压强度取750Pa ;地震基本烈度为6度,按7度设防。
2.2 拱肋拱肋中段采用圆端形钢管混凝土[1],肋高1.5m 、宽3.2m 。
拱轴线为二次抛物线,抛物线方程为Y =6.6X 2/1000(坐标原点位于拱顶中心线位置)。
拱肋两端为人字形,拱轴线为直线,采用直径为2m 的圆形钢管混凝土。
中拱肋和边拱肋的拱轴线在相交处相切。
该中承式钢管混凝土拱桥计算跨径160m ,拱肋矢跨比1/4.32,矢高37.036m 。
81世界桥梁 2007年第3期钢拱肋内填充C40微膨胀混凝土,拱肋钢材采用Q345C。
2.3 吊索吊索采用<7mm镀锌钢丝束,外包PE防护,冷铸镦头锚具。
吊杆在拱肋上为锚固端,在主梁上为张拉端。
吊索间距:拱端6.4m,梁端8m,共15根。
2.4 桥面系主桥桥面系采用连续梁体系,分别支承在2个桥台和2个桥墩上。
主梁采用预应力混凝土箱梁。
箱梁横桥向为单箱单室断面,梁高3.0m。
箱梁顶板厚25cm;底板厚22cm;斜腹板厚20cm。
箱梁挑臂长3.5m,底板宽6m。
箱梁每隔4m(局部区域为3m)设有斜撑,在吊索锚固处均设有加强型斜撑。
梁端部和桥墩处设有横隔梁,厚均为1.5m。
桥梁横断面构造见图2。
图2 桥梁横断面示意在箱梁底板和顶板中,施加纵向预应力;在顶板中施加横向预应力,横向预应力钢索等间距0.5m 布置;斜撑中布置预应力粗钢筋,斜撑为预制结构,预制时留出张拉孔,预应力粗钢筋现场张拉,采用一端张拉,张拉端设在箱梁顶面。
箱梁顶面铺装采用厚8cm塑料纤维混凝土(FC30)找平层和厚5cm中粒式沥青混凝土,在找平层之上做防水处理。
2.5 下部结构全桥共有4个拱座,每个拱座基础采用1根<2500mm的挖孔桩,桩尖进入中风化石英岩。
拱座往桥台侧设有撑杆,以平衡拱肋纵桥向水平推力。
撑杆采用混凝土实心断面,尺寸为2.5m×2.5m。
每侧2个拱座之间用预应力混凝土横向拉杆连接,以抵抗拱肋横桥向水平推力。
拉杆长近35m,下部采用2根<1200mm挖孔桩支承,以支承拉杆的自重,桩尖进入中风化石英岩。
拉杆采用1.6m×1.2 m实心断面。
桥墩基础采用<1500mm的挖孔桩,桩尖进入中风化石英岩。
桥台采用盖梁式桥台,基础采用4根<1500mm的挖孔桩,桩尖进入中风化石英岩;台帽采用钢筋混凝土结构。
3 结构分析计算3.1 平面静力分析平面静力分析采用“桥梁结构线性、非线性分析综合程序系统BA P”和“桥梁结构线性、非线性施工分析系统FWD”进行。
主梁按三跨连续梁计算,结构离散时,共划分183个单元。
根据实际情况,将主桥的施工过程模拟为以下几个施工阶段:(1)满堂支架就地分段浇筑箱梁,张拉主梁预应力筋。
(2)在主梁上搭设支架,分段安装钢管拱段并焊合,灌注钢管拱内混凝土。
(3)安装吊索,吊索在拱肋上锚固。
(4)拆除梁上支架,在主梁内,从中间到两边,用千斤顶对称张拉吊索,一次到位。
(5)拆除全部临时支架,安设中央分隔带、人行道缘石、步道板、栏杆等附属设施。
(6)铺装桥面、安装伸缩缝。
经计算分析[2～4],该桥在施工阶段、营运初期、营运后期(考虑成桥3年后的收缩徐变)的受力和变形均满足规范要求。
3.2 空间静力分析空间静力分析的目的是确定结构横向和横撑等构件的受力特点,确定横向预应力钢筋的布置,同时验算平面计算的正确性。
采用有限元计算软件ANS YS建立该桥的有限元分析模型。
全桥设置空间节点3156个,划分各类单元3706个。
其中拱肋采用空间梁单元模拟,拱肋钢管和填充混凝土分别采用2个单元模拟,在节点处相连接;主梁采用壳单元模拟;吊索采用空间杆单元模拟。
经计算分析[3],该桥在不同工况下各主要构件的最大、最小拉应力均满足规范要求。
3.3 稳定分析稳定分析计算说明:①采用静力分析中的模型与边界条件;②采用静力分析中的吊索内力;③不考虑结构中施加预应力的影响;④采用线性屈曲分析法进行求解。
计算结果汇总于表1。
计算结果表明[3],在不同工况下该桥第1阶稳定系数均大于规范要求的最小值4.0。
因此,该桥稳定性满足规范要求。
91大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计 陈勇勤,邢 燕,杨洁琼,胡亚琴表1 稳定分析计算工况 第1阶稳定系数第2阶稳定系数第3阶稳定系数恒载 4.5809.1379.552恒载+人群荷载 4.4238.9169.174恒载+静风荷载 6.1539.1369.6724 施工工艺4.1 钢拱肋加工拱肋的加工须严格按《钢结构工程施工质量验收规范(G B50205-2001)》执行。
4.2 拱肋油漆工艺本桥地处沿海地带,对钢结构有较高的防腐要求。
防腐涂层的使用寿命应不小于15年。
4.3 拱肋混凝土的浇筑拱肋应分别在拱脚和分叉交接点处开设灌浆孔,孔径与灌浆设备相对应;在拱顶开设排气检查孔;拱肋泵送混凝土应对称进行,自4个拱脚同时开始,各分叉直线段须一次浇完,并立即从分叉交接点处的浆孔向桥跨中央对称泵送混凝土,直至拱顶压满为止[4]。
5 结 语随着对钢管混凝土研究的深入,应用钢管混凝土建成的拱桥越来越多。
就国内建成的中承式钢管混凝土拱桥来看,单拱肋多应用在桥宽不大的桥梁中;桥面较宽的情况下,多采用平行的双拱肋或提篮拱或多拱肋,吊索为双索面或多索面。
单索面、异型拱肋形式的拱桥,曾出现在人行桥和小跨径景观桥上;该桥型用在大跨径且桥面宽度较宽的车行桥中,在国内尚属首次。
参 考 文 献:[1]钟善桐.钢管混凝土结构[M].北京:清华大学出版社,2003.[2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996.[3]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京:人民交通出版社,1999.[4]CECS28∶90,钢管混凝土结构设计与施工规程[S].Design of Long Span H alf2Through Concrete2Filled Steel Tube Arch B ridgeCH EN Y ong2qin1,XI N G Y a n2,Y AN G J ie2qiong1,HU Y a2qin1(1.Zhejiang Highway and Water Transportation Engineering Consulting Corporation,Hangzhou310004,China;2.Dalian Municipal Engineering Design Institute Co.,Ltd.,Dalian116011,China)Abstract:Taking t he4t h Binhai Road Bridge in t he Develop ment Zone of Dalian City as an example,t his paper p resent s t he key point s of t he overall design,plane and spatial static analy2 sis,stability analysis and const ruction technology of long span half2t hrough concrete2filled steelt ube arch bridge.K ey w ords:arch bridge;concrete2filled steel t ube st ruct ure;tied arch;bridge design02世界桥梁 2007年第3期。