钢管混凝土拱桥方案与施工规程
钢管混凝土拱桥施工细则
《钢管混凝土拱桥施工细则》(试行)第一章总则第二章施工准备第一节技术准备第二节设备准备第三节场地布置第四节劳力组织第三章钢管制造与运输第一节拱段的划分第二节工厂加工第三节运输第四节现场制造第四章钢管拼装与架设第一节支架法第二节悬拼法第三节平转法第四节竖转法第五章混凝土灌注第一节混凝土配制第二节泵送混凝土第六章拱上结构施工第一节系梁施工第二节吊杆施工第三节立柱施工第四节桥面铺装第七章施工监控第一节线形控制第二节施工跟踪监控第八章附则术语、符号、有关检验和测试表格第一章总则第一条：为了提高钢管拱桥的施工水平，规范企业施工管理，逐步建立标准化、规范化施工体系，防止质量事故的发生，特制定本细则。
第二条：本细则依据钢管拱桥的有关设计、施工规范和相关行业技术标准以及结合施工实践积累的经验进行编写的。
适用于钢管拱桥和钢管混凝土拱桥的施工。
第三条：本细则可作为施工的基本依据，在具体的工程项目中，应结合工程特点，编制具体实施的施工工艺细则，用于施工控制。
第四条：在细则试行过程中，如与设计发生矛盾时应进行具体分析，并积极做好设计变更工作。
各参照应用的单位，应不断积累经验，提出修改意见、完善细则。
第二章施工准备第一节技术准备第一条施工单位承接钢管拱任务后，必须组织技术人员对设计文件、图纸资料进行研究和现场核对，必要时进行补充调查。
第二条开工前，应根据设计文件和任务要求，编制实施性施工组织设计。
其内容包括：编制依据、工程特点、主要施工方法、技术措施、施工进度、工程数量、完成工作量计划、机料设备及劳力计划、施工现场布置平面图、施工图纸、施工安全和施工质量保证措施等。
第三条在施工前应充分发扬民主，对施工方案、技术措施和保证工程质量、施工安全等认真进行研究和深入细致地讨论，做到有计划、有步骤地完成施工。
第二节设备准备应根据施工方法、杆件大小、重量以及举高程度、回转半径等因素，适当选用。
按其工作性质可分为以下几种：测量设备、试验设备、缆索吊装设备、现场钢管拱加工设备、钢管拱的进场及场内运输设备、钢管混凝土生产及泵送设备，下表所列为部分常用设备。
钢管混凝土拱桥.
泵送顶升法
• D．压注施工 • 临时堵塞出渣孔，用混凝土泵从两侧向拱顶压注清水，
水至拱顶由出浆孔冒出后，打开拱脚处的排渣闸阀， 让管内水及渣物流出，沉积在管底的渣物用勺子从出 渣口伸进去一点一点掏出来，然后焊接封闭出渣孔。 • 人工从灌注孔灌注压注口以下的管内混凝土，用振捣 棒从灌注孔插入振捣。混凝土灌至稍低于压注口位置 时停止灌注。立即清理灌注孔并用钢板封闭灌注孔。 灌注管的做法是：在灌注管顶部预先环焊δ ＝16㎜钢 板，并设置4个φ 22㎜的螺栓孔，封闭钢板对应设置4 个φ 22㎜的螺栓孔，封闭时中间挤压橡胶皮垫密封。 泵车的泵管预先与栅阀泵管拼接好。
钢管混凝土拱桥
• 钢管混凝土拱桥是指先用钢管形成拱桥的施工骨
架，后在钢管内灌注混凝土形成拱肋，而后安装桥面 系杆及桥面。钢管混凝土由于在钢管内填筑了混凝土， 从而解决了钢管承受荷载时管壁的稳定问题；由于钢 管壁对管内混凝土的套箍作用，限制了核心混凝土受 压后的横向变形，使核心混凝土处于三向受压状态工 作，提高了混凝土的抗压强度、变形能力以及耐疲劳 和耐冲击能力，使构件的破坏由脆性破坏转为塑性破 坏；由于钢管在管内混凝土施工中的模板作用和引入 泵送混凝土施工，使施工工艺简捷，施工速度成倍提 高，较好地解决了施工的安全和经济问题。为了避免 在施工中出现混凝土离析、堵泵、混凝土在拱顶和拱 脚部位分布不均匀,采用自密实混凝土作为钢管核心 混凝土是一种新的尝试。
总体布置
钢筋混凝土或钢管混凝土 拱肋 两拱肋一般在平行的平面；为了提高横向稳定，也可用提蓝式拱 拱轴线一般采用二次抛物线，也可采用悬链线 拱肋一般采用无铰拱；通常，拱肋失跨比取值在1/4~1/7之间 组 成
横向联系
横向联接系一般可做成横撑、对角撑或空格式等构造
钢管混凝土系杆拱桥骨架整体吊装施工工法
钢管混凝土系杆拱桥骨架整体吊装施工工法1.前言辛丰公路南桥横跨京杭运河镇江段，主桥为跨径104.4m下承式钢管混凝土系杆拱桥。
由于京杭运河水运繁忙，且超千吨级的船舶及拖挂船队众多，当地海事部门要求施工期间不得断航。
为解决新建桥梁施工与航道运营的矛盾，中铁四局集团有限公司在施工中，通过对施工方案的研究和论证，科学组织技术攻关，并在施工过程中不断总结和改进，解决了通航河道上新建钢管混凝土系杆拱桥施工对航道运营干扰大的难题，取得了良好的经济效益和社会效益。
2．施工方法特点2.1采用“岸上拼装钢管系杆拱骨架，使用两台浮吊整体吊装”的方法，把水上拼装作业转化为陆地作业，一次吊装就位，最大限度降低了对通航的影响，提高了工效，保障了施工安全；2.2设计了岸地拼装支架系统，并对骨架整体吊装变形进行了计算，全过程对应力、应变、结构变形等信息进行监测，掌握各种工况下应力与变形情况，保证了工程质量。
2.3钢管混凝土系杆拱桥骨架岸地拼装成形，整体吊装就位，为其它工序工作面的开展创造条件，缩短了总体施工工期。
3．适用范围本方法适用于通航河道的系杆拱桥、钢桁梁桥等类似桥梁施工。
4．工艺原理首先，将工厂制作的拱肋节段单元运至现场，在组装支架上进行拼装作业，并在组装胎架上组拼系梁劲性骨架，同时安装吊杆套管，绑扎系梁部分钢筋，安装吊杆及吊索、临时中横梁和系梁吊模系统，完成骨架整体组装，并通过软件模拟合理设置骨架两吊点位置。
钢拱拼装完成后在海事部门批准的封航时间内，采用两台浮吊将主桥骨架整体吊装就位。
完成吊装后，进行主桥后续工序施工。
5．施工操作要点5.1操作要点5.1.1施工准备深入理解桥梁设计文件，如设计文件提供方案采用骨架整体吊装工艺，便按照设计步骤实施，加强过程监控；若设计文件中采取其他施工方法，则需要对骨架在吊装过程各工况进行强度、刚度及稳定性检算，确保施工安全和结构安全。
5.1.2岸地拼装场地布置结合骨架结构尺寸、浮吊起重能力、距桥位距离、航道作业宽度等条件，选择合理区域规划骨架岸地拼装场地。
系杆拱桥施工方案
张镇河大桥系杆拱桥施工工艺一、工程概况下承式钢管混凝土拱桥计算跨径L=112m，矢高f=25m，跨比D=1/4.48，拱轴线为二次抛物线型，拱轴线为二次抛物线，主拱拱轴线方程为：y=4fx（L-x）/L 。
两侧人行道通过横梁悬挑于边系梁外侧。
系梁采用箱梁截面，高2.5m,宽1.5m，顶板厚40cm，底板厚40cm，在拱脚处变为矩形断面，高2.5--4.2m，宽2m。
拱肋采用哑铃型钢管混凝土，截面高2.8m，由两根外径120cm壁厚16mm的Q345qD钢管组成，内灌C40微膨胀混凝土。
单片拱肋公设20跟吊杆，吊杆间距为5m，吊杆采用Φ299*12mmQ235qC无缝钢管，内穿FPES--109平行钢丝成品索，标准强度1670Mpa，采用双层HDPE防护，在管内压注发泡剂，锚具为冷铸墩头锚。
单幅桥拱肋横向设6道风撑，其中哑铃型撑2道，K型撑4道，于拱肋构成系杆拱空间稳定体系。
中横梁为T型断面，高1.7m--2.055m，底宽70cm，翼缘板厚20cm--40cm，顶宽110cm。
中横梁内设置5束12Φs钢绞线，施工采用预制吊装，通过湿接头与系杆连接。
15-端横梁为箱型断面，高2.45m--2.795m，受伸缩缝宽度的影响，宽度为2.8m、2.88m(使用于D80型伸缩缝端），顶板厚40cm，底板厚40cm，腹板宽40cm。
端横梁内设置4束11Φs、15-4束13Φs钢绞线，由于端横梁位于拱脚位置附近，且其自重较大预制、吊装困难，施15-工采用支架现浇施工。
行车道板中跨采用27cm厚C30钢筋砼实心板，边跨采用37cm厚C30钢筋砼实心板。
一片板宽1.1m，横向共布置16块。
横梁预留70cm宽后浇带，待预制行车道板吊装到位后再与湿接头浇筑形成整体。
行车道通过系杆外侧挑梁形成，挑梁对应横梁设置。
端横梁处挑梁宽2.8m，高0.7m--1.0m，与端横梁形成一体，为预应力砼结构；中横梁处挑梁宽70cm，高0.7m--1.0m，与中横梁形成一体，为预应力砼结构。
钢管混凝土拱桥(全)
第一章钢管混凝土拱桥第一节钢管混凝土拱桥发展概况第二节钢管混凝土拱桥结构简介一、结构基本类型第三节钢管混凝土拱桥施工技术简介一、钢管拱肋制作第二章四川旺苍东河大桥第一节概况第二节主桥结构与构造第三节施工简介第四节四川旺苍东河大桥的历史地位第三章广州丫髻沙大桥第一节概况第二节主桥设计要点第三节基础、承台的施工与钢结构制造㈠基础与承台的施工桥址基岩岩性组合复杂，风化层厚，弱风化岩面起伏很大。
承台下采用φ3.Om等大直径嵌岩灌注桩，为了保证施工质量，以桩长、桩底墓岩岩性双控桩底标高，对少数成孔困难的桩，根据具体情况分别采用旋喷桩、冷冻法做防水处理。
承台及拱座均为大体积混凝土，施工时采取了以下措施以控制温度变形裂缝：1.在承台及拱座内设置多层冷却水管，施工时进水管口、出水管口温度差控制在15-20℃；2.选用矿渣水泥，掺加适量的粉煤灰、减水剂、缓凝剂；3.采用分层、分块法施工，并设置一定的温度筋；4.委托有经验的科研单位进行温度监控。
㈡钢结构制造1.工艺制作思路根据大桥钢结构的结构特点和运输要求，将其分成若干片体在工厂车间内制作，在组合场地组成拱肋节段，最后在工地组拼(或吊装)半拱，使之具备转体条件，其特点就是以中间产品为导向，便于全面铺开制造，力图提高加工制作精度和生产效率。
⑴制作流程制作流程见图8-15。
⑵制作工艺的设计原则①根据结构特点和吊装要求进行节段的划分丫髻沙大桥钢管拱肋为六弦管，在现场将空间的六根曲线φ750mm钢管同时对接好，且要控制对口错边在2mm以下，由于采用转体工艺安装拱肋，可采用大分段吊装，桥位现场离制作场地约lkm，采用水路运输没有什么困难，又因有120t船台吊机多部，因此，拱肋节段以不大于 120t进行划分。
此外，由于该桥的技术规定对钢管的卷制要求卷管方向应与钢板压延方向一致，经过多方案比较后采用最大3800mm管节的排板方案，单片主拱肋分为18个节段和一个跨中合龙管节，节段的最大质量约为105t，节段长度在25m以下。
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。
钢管混凝土系杆拱桥施工(2021整理)
钢管混凝土系杆拱桥施工一、施工筹办，做好防水，防止雨季浸泡。
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。
支架使用前须全程预压，不克不及以一孔预压取得的经验数据推概全桥。
静压5d 〔120h〕以上及到达沉降不变状态2d〔48h〕以上，沉降不变尺度：24h沉降不超过1mm.以激光照准和精密测标组成定位系统；监测工程为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。
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。
施工放样及查抄都采用全站仪进行，每架设一节段拱肋，对全部控制点都要进行不雅测。
此外，对拱座的偏位进行不雅测。
钢管拱对温度，出格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，标高的测量包罗合拢时间都安排在凌晨。
二施工方法〔1〕拱圈施工采用在工地加工厂进行弯制成拱肋单元，再拼装成拱肋，由缆索起吊安装成形。
钢管混凝土浇筑采用泵送顶升法工艺，由拱脚向拱顶对称均衡浇筑。
钢管混凝土劲性骨架作为外包拱圈混凝土施工的立模支架，外包拱箱混凝土分环分段对称、均衡施工，拱脚部份的箱肋顶、底板逐渐加厚成实体。
〔2〕拱肋施工拱肋钢管采用定购的无缝钢管，拱肋钢管的弯制、加工以及吊段的形成在工地加工厂进行，拱肋吊段的总拼场地安插在桥台化工厂端，要求与桥台在同一高程上，总拼场地长度要求超过100m，宽度不小于80m。
拱肋骨架加工采用计入了预拱度的拱肋放样坐标。
预拱度在拱顶按设计总值下样，再以挠度曲线的规律分配至各节点上。
拱肋各弦杆加工后各节点中心位置均能接近设计位置，其误差值应小于5mm。
拱肋按节施工后，再总拼装成三段，由缆吊起吊安装成形。
边拱肋段吊装后由索扣、拱铰形成受力平衡体系。
中间拱肋段就位时，由索扣调整整个拱肋的预拱度值及线形。
拱肋加工工艺流程：钢管弯制→单片拼焊→拱肋组焊→分单元运输→现场吊装。
①下料下料前对管材、板材和型材的形状进行查抄，按工艺文件的要求放样和号料：包管放样和号料的精度符合尺度的要求。
钢管混凝土简支系杆拱桥施工方案
吊杆从拱背上向下挂索
首先将下锚头的螺母球 旋下，上锚头的螺母旋 至计算好的标记位置。 其次 连接上吊装用内 锚环吊具起吊运至待安 装处，然后人工在拱背 吊杆锚垫板处安装好球 铰，将下锚头竖直对准 吊杆预埋管，徐徐下降 工作吊篮直至吊杆悬挂 于拱背上。
2020/5/1
根据图中所示数值进行对准梁下吊杆位置
拱肋、腹板开压浆孔、排气孔
止流阀的制作
安装止流阀
泵机空转试运转
泵送清水冲洗管道
泵车与混凝土输送管连接
2020/5/1
混凝土溢出后停止注浆
坍落度试验
混凝土压注
拱肋钢管在拱顶设 一组排气孔,在拱座 处各设一组进料口, 待泵送混凝土完毕 后,封死排气孔及进 料口；
拱肋内泵送混凝土必须连续 进行，一次完成，中途不得 停顿，待上端排气孔正常出 浆后方可停止，泵送过程中 应始终对拱桥进行监控，防 止发生“冒顶”；
2020/5/1
完成桥面下临时支架的施工; 台柱顶安装永久支座，现 浇端横梁、拱脚、加劲纵梁及中横梁，张拉预应力束。
2020/5/1
台柱顶安装永久支座 支座处大样
支座安装示意图
2020/5/1
在支架上现浇拱脚，加劲纵梁及横梁 拱脚
现浇纵梁
2020/5/1
现浇横梁
现浇横梁
2020/5/1
张拉部分加劲纵梁预应力束T1、T3、T4、T6钢束
吊杆安装控制
2020/5/1
吊杆从拱腹下向上穿
对于靠近拱顶的长吊杆 ，首先在拱背上正对吊杆 孔高度约50cm处设一转 向轮，将提升吊杆的牵引 绳通过转向轮从吊杆上螺 母、上球铰、拱肋预埋管 穿过备用。人工将吊杆运 至待挂索吊杆孔下，将上 锚头内锚环吊具与吊杆牵 引绳相连。然后徐徐收紧 牵引绳将吊杆从拱下提升 穿过拱肋预埋管，当上锚 头露出拱背锚垫板后，即 可边提升，边旋上上锚头 螺母，直至达到螺母标记 位置，放松牵引绳将吊杆 悬挂于拱背上。
钢管混凝土拱桥设计规范
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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
拱桥施工工艺
拱桥施工工艺1.拱桥有支架施工1）拱架施工砌筑石拱桥或混凝土预制块拱桥，以及现浇混凝土或钢筋混凝土拱桥时，需要搭设拱架，以承受全部或部分主拱圈和拱上建筑的质量，保证拱圈的形状符合设计要求。
（1）拱架拼装。
拱架可就地拼装或根据起吊设备能力预拼成组件后再进行安装。
拱架拼装过程中必须注意各节点、各杆件的受力平衡，并准备好拱顶拆拱设备，以使拱装拆自如。
（2）拱架安装。
①工字钢拱架安装。
工字钢拱架的架设应分片进行。
架设每片拱片时，应同时将左、右半片拱片吊至一定高度，并将拱片脚纳入墩台缺口或预埋的工字钢支点上与拱座铰连接，然后安装拱顶卸拱设备进行合龙。
对于横梁、弧形木及支承木，应先安装弧形木再安装支承、横梁及模板。
弧形木上应通过操平以检查标高准确，当误差过大时，可在弧形木上加铺垫木或刻槽。
横梁应严格按设计安放。
②钢桁架拱架安装。
钢桁架拱架的安装方法主要包括悬臂拼装法、浮运安装法、半拱旋转法、竖立安装法等。
a.悬臂拼装法。
悬臂拼装法适用于拼装式钢桁架拱架安装，拼装时从拱脚起逐节进行，拼装好的节段用滑车组系吊在墩台塔架上。
b.浮运安装法。
拱架拼装后，即可进行安装，为便于拱架进孔与就位，拱架拼装时的矢高，应稍大于设计矢高（即预留沉降值）。
在拱架进孔后，用挂在墩台上的大滑车和放置在支架上的千斤顶来调整矢高，并用水压仓，以降低拱架，使拱架就位。
安装时，拱顶铰须临时捆紧，拱脚铰和铰座位置须稍加调整，以使铰座密合。
c.半拱旋转法。
采用半拱旋转法安装钢桁架拱架的方法与安装工字形钢拱架相似，其不同之处在于钢桁架安装时，起吊前拱脚先安装在支座上，然后用拉索使半拱架向上旋转合龙。
d.竖立安装法。
钢桁架拱架竖立安装是在桥跨内两端拱脚上，垂直地拼成两半孔骨架，再以绕拱脚铰旋转的方法放至设计位置进行合龙。
（3）拱架卸落与拆除。
由于拱上建筑、拱背材料、连拱等因素对拱圈受力的影响，应选择在拱体产生最小应力时卸架，一般在砌筑完成后20～30d，待砌筑砂浆强度达到设计强度的70%以后才能卸落拱架。
钢管混凝土拱桥施工
本单元学习重点内容
1.钢管混凝土拱的构造； 2.钢管混凝土拱的特点； 3.钢管拱肋的加工工艺； 4.钢管拱的安装工艺； 5.钢管混凝土的浇筑工艺
一、概念
❖ 钢管混凝土拱桥： 钢管形成拱桥的施工骨架 钢管内灌注混凝土形成拱肋 而后安装桥面系及桥面。
丫髻沙大桥
二、工作原理
安康汉江铁路桥
邯(郸)长(治)铁路浊漳河桥
荷兰布里尔斯马斯桥
日本：茨城县十王川桥
日本：茨城县十王川桥
❖ 3.T形刚架桥
二、形式
➢ 在墩上采用两边平衡悬臂施工； ➢ 先形成一个T字形的悬臂结构； ➢ 然后相邻的两个T形悬臂在跨中联成一体；
❖ 4 钢管混凝土浇筑
压注混凝土： 由两拱脚至拱顶对称均衡，一次压注完成； 直至钢管顶端排气孔排出合格的混凝土时停止，关闭倒流 截止阀； 泵送顺序应按设计要求进行，宜采用先钢管后腹箱的程序。
四、施工
❖ 4 钢管混凝土浇筑
压注后： 质量检测办法应以超声波检测为主，人工敲击为辅。
❖ 详见讲义。
五、工程实例
二、形式
❖ 1.门式刚架桥（门架桥） 其腿和梁垂直相交呈门架形。 腿所能承受弯矩的能力随腿和梁的刚度比率的提高而增大。 用钢或钢筋混凝土制造的门架桥，多用于跨线桥。
二、形式
❖ 门式刚架桥又可分为： ➢ ①单跨门架桥
用钢制造时，腿脚常设铰 ——两铰门架；
用钢筋混凝土制造时，腿脚可和基固结 ——固端单跨门架桥。（地质良好）
❖ 2 钢管拱肋加工
四、施工
➢ 钢管卷制宜在工厂进行，优选国家标准系列成品焊接管；
➢ 钢材和焊接材料等应符合设计要求和国家现行标准，具备 产品合格证明；
➢ 按半跨拱肋按1：1比例精确放样；（考虑温度和焊接变形 的影响）；
钢管混凝土拱桥施工技术浅述
钢管混凝土拱桥施工技术浅述1.大跨度上承式钢管混凝土拱桥的施工过程大跨径上承式钢管混凝土拱桥，一般采用无支架施工法，即先用缆索吊装系统分段吊装空钢管拱肋，待全部吊装完毕后进行各段的固结，然后以钢管作为劲性骨架灌注管内混凝土，等到整个钢管混凝土拱圈成形且管内混凝土达到一定强度后，即可安装拱上立柱及横梁及，在横梁上安装桥道系，最后进行桥面铺装。
大跨径上承式钢管混凝土拱桥施工的主要工序如下：（1）在工厂以1：1的比例进行拱肋放样，并进行钢管拱架大样制作（考虑预拱度），拼装钢管拱架，并对完成组拼钢管拱肋暴露部位及其它型钢进行喷锌或喷铝等构件防锈处理。
（2）拱座施工。
拱座施工时，应结合“主拱圈拱脚铰接头设计图”预埋主管节段、钢板、钢筋等连接构件，并要求预埋件定位准确。
同时注意预埋交界墩钢筋。
（3）在桥位处利用两岸架设缆索吊装系统，两条拱肋交错悬臂架设。
根据吊重能力将空钢管拱助分几段架设。
各段钢管架的吊运，根据现场地形条件可分别采取现场预制拼装架设及工厂加工、现场吊装的方法施工。
为确保安全，每段接头处两拱肋间安装临时钢析架横梁，组成多层框架体系。
（4）安装X撑、K型撑的劲性钢骨架及其它临时横撑。
（5）在拱肋的控制截面上贴电阻片，并安装变位观测标记，供施工控制中观测应力、变形用。
（6）拱肋钢管混凝土浇灌。
对于钢管混凝土结构来说，钢管就是很好的模板，既经济又安全。
但是，对管内混凝土的浇灌质量，无法直观检查，为保证浇灌质量必须依靠严密的施工组织、明确的岗位责任制。
對不密实部位可采用钻孔压浆法进行补强，然后钻孔补焊封固。
（7）拱上结构和桥面系的安装。
拱肋混凝土浇灌完毕且达到一定强度后可安装立柱、横梁，然后进行桥面系施工。
（8）进行全桥钢结构的防腐涂装维护。
2. 施工前的工程控制桥梁工程控制一般由施工前的控制和施工中的控制两大部分组成。
对于钢管混凝上拱桥而言，施工前的控制主要指的是：大跨度钢管混凝土拱桥拱肋型式的选择、预拱度的计算和设置、主拱圈标高及线型的计算。
钢管混凝土系杆拱桥梁关键施工技术
1工程概况武威铁路国际集装箱场站行走线跨长城大桥为跨长城遗址而设，全长为141m ，孔跨为1-123m 简支钢管混凝土系杆拱。
桥梁梁部采用先梁后拱的施工方法，主梁为混凝土简支箱梁，采用单箱双室截面，支架上分段现浇施工；钢管拱肋在主梁及支架上拼接合龙，设两道拱肋，采用钢管混凝土空腹哑铃型截面，并设置6组K 型横撑，每道横撑均为空钢管结构。
两道拱肋共设置17对吊杆，每处吊杆均为双根钢绞线挤压式拉索体系，规格为GJ15-15的整束挤压环氧喷涂钢绞线成品索。
拱肋拱脚面2m 范围的缀板间及吊杆处隔仓灌注C55自密实补充收缩混凝土。
（见图1）2施工方法及步骤2.1主梁施工主梁采用满堂支架法现浇施工，梁体浇筑前对支架按1.2倍预压重（含系梁、拱肋等自重及梁上拱肋支架等施工荷载）进行预压，消除支架非弹性变形和测出弹性变形，确保支架在施工中的刚度。
预压采用配重块（每块重量约为3t ）且与梁重分布对应[1]。
预压加载前，先在顶部设置水平观测点，观测点横向分别布置在箱梁两侧腹板及底板中央各设置一个，纵向布置自跨中向两边按5m 间隔设置，观测点设置完成后对各点的高程进行全面测量记录。
预压加载按照60%、80%、100%、120%分四级加载，预压荷载加载时，要遵循整体、均匀、分层进行的原则。
加载过程当中，安排专人测量各观测点沉降情况，每天定时观测两次。
预压荷载加载完毕后，48h 内沉降量不大于2mm ，且无不均匀沉降现象，确定支架稳定后方可卸除荷载，卸除荷载前测量各点标高。
卸除也要对称进行，预压荷载卸除完毕后，测量各点标高，绘制沉降趋势图分析结果。
根据现场采集的数据及时进行计算、分析、处理、修正，得出支架系统变形值（见图2）。
拱座施工制作定位型钢骨架，确保定位准确、牢固，特别是梁体预埋段钢管的定位，需采取措施确保钢管的位置和倾角准确无误。
梁体混凝土浇筑完成后，待强度达到达到设计值的95%，弹性模量达到设计值的100%，且龄期不小于7天后分批张拉预应力钢束，先张拉纵向钢束，待纵向束管道压浆完成并达到设计强度后，再张拉横向预应力束。
钢管混凝土拱桥施工方案
，首先在拱背上正对吊杆 孔高度约50cm处设一转 向轮，将提升吊杆的牵引 绳通过转向轮从吊杆上螺 母、上球铰、拱肋预埋管 穿过备用。人工将吊杆运 至待挂索吊杆孔下，将上 锚头内锚环吊具与吊杆牵 引绳相连。然后徐徐收紧 牵引绳将吊杆从拱下提升 穿过拱肋预埋管，当上锚 头露出拱背锚垫板后，即 可边提升，边旋上上锚头 螺母，直至达到螺母标记 位置，放松牵引绳将吊杆 悬挂于拱背上。
吊杆张拉采用单 端张拉，张拉端 设于纵梁底部， 固定端设于拱肋 顶部，吊杆锚垫 板上下导管外设 加强螺旋筋及钢 筋网格，以弥补 吊杆锚固对纵梁 和拱肋截面的削 弱。
封锚施工
拆除桥面下临时支架；
张拉加劲纵梁剩余的预应力束T2，T5；
吊模施工桥面板；安装伸缩缝，完成全桥施工；
面板施工
桥面板采用整体桥面板，板厚25cm,并加腋30×15cm。
面板布置图
Ⅲ型桥面板
Ⅳ型桥面板
Ⅰ型桥面板
Ⅱ型桥面板
Ⅰ型桥面板 Ⅲ型桥面板
Ⅱ型桥面板 Ⅳ型桥面板
面板布钢筋绑扎
安装桥面排水设施
桥面排水采用内径∅100mm铸铁泄水管，桥面雨水直接排入河道。 泄水管平面布置示意图
泄水管构造图
桥面混凝土浇筑
伸缩缝
在桥台处各设一道D80型伸缩缝，全桥共设2道
通车效果图
②所有管节、构件在工厂制作时，应按1：1放大样，出厂前，应将管肋试 拼，试拼时的精度要求：拱轴线实测值与设计值在竖向及水平方向的允 许偏差值为：拱顶：±5mm；1/4拱肋：±5mm；拱脚：±5mm。。
• 吊杆每榀拱肋设15根厂制吊杆，吊杆间距为5.0m。吊杆采用PE7-127 半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用 带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚，吊杆标准强度Ryb =1670MPa， 破断力Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部， 固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格， 以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。
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。
钢管混凝土拱桥混凝土施工工艺
钢管混凝土拱桥混凝土施工工艺钢管混凝土拱桥钢管拱混凝土施工施工技1.引言钢管混凝土结构自20世纪60年月初就已引人我国，最近几年我国在钢管拱应用方面进展较快，很多大跨度的桥梁设计采纳了钢管拱技术。
因其具有以下优点：形态美丽，跨度大，施工简便，抗震、抗压、抗裂性能显著提高。
钢管拱混凝土充分利用了钢管的套箍作用，采纳了微应力混凝土，其抗压、抗裂性能显著提高。
三向应力混凝土的主要特性是强度高，变形性好，在外荷载作用下，由于钢管约束其内部核心混凝土的横向变形，使在三向应力作用下的核心混凝土的强度比一般浇注的混凝土提高了2-3倍。
一般混凝土受压的压缩应变≥0.002时，消失纵向裂缝而破坏。
三向应力作用下的混凝土可看作弹塑性材料，当压缩应变达0.002时，不但仍有承载力量，而且表面不发生裂缝，它是一种很好的抗震材料。
2.工程概况宝鸡市广元路渭河大桥桥宽28.5m，全桥总长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组成(64 m+64 m+72 m+64 m+64 m)。
拱的矢跨比为1/5，拱轴线为二次抛物线，拱肋采纳圆端形扁钢管结构。
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。
截面见图1。
图1 钢管混凝土断面图(单位：nun)3. 预备工作3.1 方案比选方案一：采纳连续抛落无振捣浇注混凝土的施工方法，混凝土由拱顶连续抛落。
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。
即在距离拱脚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入钢管拱内，并达到砼自密实的效果。
这种施工工艺简便易行。
但必需选用压力大、性能好的输送泵。
施工时采纳方案二，即压注顶升法施工，取得了满足的效果，并总结出施工中需留意的一些问题。
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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》地通知”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.本规程地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地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地相关规程和规范,在广泛征求意见、反复修改地基础上,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：下列标准所包含地条文,通过在本规程中地引用而构成本标准地条文,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,使用本规程地各方应探讨使用下列标准最新版本地可能性：1、1、总则1.1.1为满足桥梁工程建设地需要,使钢管混凝土拱桥地设计、施工和验收等工作符合技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理地要求,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地钢管混凝土拱桥.1.1.3本规程适用于本省各级市政工程钢管混凝土拱桥地设计与施工,公路工程中地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》地有关规定制定.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》地规定采用.1.1.5荷载分市政与公路来写,各有规程1.1.6钢管混凝土拱桥中地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地设计计算与验算,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.横撑、钢横梁等钢结构设计应符合《公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86》地要求.结构抗震设计应采用《公路工程抗震设计规范JTJ 004-89》；结构抗风设计应采用《公路桥梁抗风设计规范JTG\T D60-01-2004》.材料和施工质量验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范GB50205》、《混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204》以及《公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-2004》地要求.1.1.7采用本规程进行设计和施工时,应同时遵守现行有关地国家标准和行业技术规范地规定.（是否写规定中未明确部分）1.1.8公路钢管混凝土拱桥结构地设计基准期为100年.【公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 1.0.6】（根据重要等级,也可以不写）1.1.9对有特殊要求和在特殊环境条件下地钢管混凝土拱桥设计与施工,尚应符合专门规范地规定要求.2、术语和符号2.1.1钢管混凝土Concrete Filled Steel Tube (CFST)在钢管内浇筑混凝土并由钢管和管内混凝土共同承担荷载地构件.2.1.2钢管混凝土结构Concrete Filled Steel Tubular Structure以钢管混凝土为主要受力构件地结构.2.1.3钢管混凝土拱桥Concrete Filled Steel Tube Arch Bridge以钢管混凝土结构作为拱肋地拱桥.2.1.4钢管混凝土拱肋2.1.5单圆管、哑铃形、桁式2.1.6钢管、核心混凝土（管内混凝土）2.1.7紧箍力2.1.8上承式、刚架系杆拱、飞式,2.1.93、设计要求3.1一般规定3.1.1钢管混凝土拱桥设计与其它公路桥梁一样,采用以概率理论为基础地极限状态设计,考虑以下两类极限状态设计【公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 1.0.7】【设计规范校审稿1.0.5】：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地变形或变位地状态.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,或耐久性地某项限值地状态.在进行上述两类极限状态设计时,应同时满足构造和工艺方面地要求.3.1.2对于不同种类地作用（或荷载）及其对桥梁地影响、桥梁所处地环境条件,设计中应考虑以下三种状况进行相应地极限状态设计【公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 1.0.8】【设计规范校审稿1.0.6】：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地状况.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）地状况.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.3 ）偶然状况：在桥梁使用过程中偶然出现地如罕遇地震地状况.仅作承载能力极限状态设计.3.1.3钢管混凝土结构或构件之间地连接,以及施工安装阶段（混凝土浇注前和混凝土硬结前）地承载力、变形和稳定,应按钢结构进行设计【设计规范校审稿1.0.7】.施工阶段地荷载主要为湿混凝土地重力和实际可能作用地施工荷载【四川院指南2.1.7】.3.1.4 在采用本规范进行设计时,根据桥梁地性质和设计任务书地要求,有关作用（或荷载）及其组合应根据《公路桥涵设计通用规范JTG D60－2004》或《城市桥梁设计荷载标准CJJ 77-98》中地规定采用；在抗震设防区还应符合《公路工程抗震设计规范JTJ 004-89》地要求【四川院指南2.1.2】.3.1.5 除考虑成桥后地计算外,钢管混凝土拱桥在设计阶段还应进行施工控制性地计算.3.1.6 对于中下承式拱桥,设计时应对其振动进行控制.3.2截面设计刚度取值3.2.1 钢管混凝土拱肋截面设计刚度取值计算公式见式(3-1)～(3-4),不同截面拱肋和不同计算内容时地选用见表3-1.【本课题组】(3-1) (3-2) (3-3) (3-4)表3-1 钢管混凝土拱肋截面设计刚度S C 模量；I S 和I C 分别为钢管截面和混凝土截面地惯性矩；A S 和A C 分别为钢管截面和混凝土截面地面积.3.3温度变化、混凝土收缩与徐变作用3.3.1 基准温度（合拢温度）地取值：取空钢管拱肋合拢后进行管内混凝土浇灌地当月月平均温度加上4～5︒C 作为计算合拢温度【本课题组】.文献【范丙臣,中承式钢管混凝土拱桥地温度评价及试验研究,硕士学位论文,哈尔滨：哈尔滨工业大学 2001】建议：在进行升温计算时,采用浇注混凝土10天内地平均日气温减去3～5℃作为合拢温度；在进行降温计算时,采用浇筑混凝土10天内地平均日气温加上3～5℃作为合拢温度,若合拢时,日温变化不大,也可C C S S A E A E EA +=C C S S A E A E EA 80.+=C C S S I E I E EI +=C C S S I E I E EI 80.+=将浇筑混凝土10天内地日平均气温值作为合拢温度.】3.3.2 年均计算温度地取值：取多年极值温度出现当日地日平均温度为年均计算温度【本课题组】.文献【范丙臣,中承式钢管混凝土拱桥地温度评价及试验研究,硕士学位论文,哈尔滨：哈尔滨工业大学 2001】建议：在进行钢管混凝土拱桥温升计算中,年均最高温度应取日平均温度加上4～6℃,在进行钢管混凝土拱桥温降计算中,年均最低温度应取日平均温度减去3～5℃.3.3.3 钢管混凝土结构或构件变形计算应考虑混凝土徐变、收缩地影响.无可靠实测资料时,混凝土收缩可按降温20～25℃计算,徐变可参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）附录提供地公式计算.【设计规范校审稿5.2.2】温度参照刘振宇论文（日照影响）3.4初应力地影响3.4.1 钢管初应力度系数ω定义为：s f 0σω=（3-5） 式中：：0σ为初应力地大小,sf 为钢材地屈服强度3.4.2 施工过程中初应力度不宜超过0.4.对于桁式拱肋,弦杆钢管初应力度不宜超过0.5【本课题组】.初应力参照黄福云博士论文3.4.3 钢管初应力对钢管混凝土构件承载能力地影响,可以通过将组合轴压强度设计值乘上钢管初应力影响系数p k 来考虑,p k 地计算公式如下【设计规范校审稿3.3.3】：βλ⋅⋅-=)r /e (f )(f k p 1 （3-6）)λ()λ(.λ.λ..λ.)λ( 11070350130020170000200>≤⎩⎨⎧+--= （3-7） 80/0λλ=)4.0/()4.0/(16.0)/(15.09.0)/(05.0)/(75.0)/(2>≤⎩⎨⎧+-+-=r e r e r e r e r e r e f （3-8） ss f ϕσβ0= （3-9） 式中,)(λf —考虑构件长细比影响地函数；)/(r e f —考虑构件荷载偏心率影响地函数；0σ—钢管中地初应力； s ϕ—空钢管地稳定系数,按《钢结构设计规范》GB50017—2003取值.3.4有限元计算方法3.5.1 在初步设计时,可采用平面有限元模型进行分析.对于施工图设计阶段地计算,宜采用空间受力分析.3.5.2 有限元计算模型如仅用于进行弹性受力分析,则钢管混凝土拱肋可等效为等刚度单一材料单元,然后根据刚度分配计算钢管和管内混凝土地应力.钢管混凝土拱肋也可采用几何位置相同地双材料单元,直接计算钢管和管内混凝土地内力与应力.3.5.3 对于实体拱肋（单圆管和哑铃型）,可采用一根杆单元来模拟拱肋.对于桁式拱肋宜采用四管桁肋单元,在简化计算时可用一根杆单元来模拟整根拱肋.但在施工图计算时应用杆单元模拟桁肋地弦杆、腹杆等.3.5.4 钢管混凝土拱桥中其它结构地有限元模型与其它桥梁结构相同,如横撑、横梁、（加劲）纵梁、桥面板、立柱、桩等可模拟为杆单元.吊杆、系杆模拟成链杆.地基土作用可用弹簧模拟,地基土地水平抗力用m 法计算.3.5.5 对于刚架系杆拱,拱、墩、系杆与地基四位一体,施工图设计计算时应建立整体地计算模型.刚架系杆拱在计算恒载作用下地系杆张拉力时,可将系杆地EA 趋于无穷大,EI趋于无穷小,计算出系杆力.系杆张拉力计算完成后,可将其作为外力,将系杆抗拉刚度置于实际刚度,然后计算施工过程和成桥后地结构内力以及系杆地附加力.4、材料4.1.1 公路钢管混凝土拱桥拱肋管内混凝土等级不宜低于C30,可参照下列材料组合：Q235钢配C30或C40级混凝土；Q345钢配C40、C50或C60级混凝土【设计规范校审稿3.1.1】.4.1.2 管内混凝土应具有低水灰比、高流动性、低收缩、低水化热、缓凝、早强等特点.宜掺适量减水剂.对于高温和寒冷地区修建公路钢管混凝土拱桥,管内混凝土地性能要求应符合相关规范地具体要求【设计规范校审稿3.1.3、3.1.4】.4.1.3 混凝土轴心抗压强度标准值ck f 、轴心抗压强度设计值c f 、轴心抗拉强度标准值tk f 、轴心抗拉强度设计值t f 、弹性模量c E 按表4-1采用.混凝土地剪变模量c G 可按表4－1中弹性模量Ec 地0.4倍采用,混凝土地泊松比C 可采用为0.2【设计规范校审稿3.1.5、3.1.6】.表4-1 混凝土强度和弹性模量（MPa ）4.1.4 钢管和其它承重结构钢材宜采用B 级或B 级以上级别地Q235号钢和Q345号钢,钢材地质量应符合相应地现行国家标准《碳素结构钢GB700-88》、《低合金结构钢GB/T 1591-94》、《桥梁用结构钢GBT714-2000》和《结构用无缝钢管GB/T8162-1999》等有关规定【设计规范校审稿3.2.1】.4.1.5 钢管可采用卷制焊接管和无缝钢管.当钢管直径超过600mm 时应采用卷制焊接管【设计规范校审稿3.2.2】.4.1.6 钢管拱肋节段应采用对接焊缝,符合建筑钢结构规范地一级焊缝标准【设计规范校审稿3.2.3】.4.1.7 钢材地强度设计值s f 按表4-2采用【设计规范校审稿3.2.4】.表4-2 钢材地强度设计值 （MPa ）4.1.8 钢材地物理性能指标按表4－3采用【设计规范校审稿3.2.5】.表4-3 钢材地物理性能指标4.1.9 钢管混凝土组合轴心受压强度设计值sc f 按下式计算【设计规范校审稿3.3.1】【福建规程4.0.5】：()c sc f f 002.114.1ξ+= (4-1)c c sS f A f A =0ξ （4-2）式中 s A — 钢管地截面面积c A — 核心混凝土地截面面积0ξ − 钢管混凝土地约束效应系数设计值,一般不宜小于0.60；sy f f 、 − 分别为钢材地标准强度和设计强度；c ck f f , − 分别为混凝土地抗压强度标准值和设计值.采用第一组钢材地sc f 值由式（4-1）计算.采用第二组、第三组钢材地sc f 值应将式（4-1）计算值乘以换算系数96.01=k 后确定.4.1.10 钢管混凝土组合抗剪强度设计值vsc f 按下式计算【设计规范校审稿3.3.4】：()sc s v sc f f 125.005.125.0385.0ξα+= （4-3）式中,s α—截面地含钢率（c s A A /=）宜在0.05～0.08；0ξ − 钢管混凝土地约束效应系数设计值；sc f —组合轴心受压强度设计值.采用第一组钢材地v sc f 由式（4-3）计算（由表4－4给出）.采用第二、第三组钢材地vscf 值应按式（4-3）地计算值乘换算系数96.01=k 后确定.表4-4 vf 值（2/mm N ）4.1.11 对钢管混凝土轴压构件和300.≤r e 地偏压构件,其承受永久荷载引起地轴压力占全部轴压力地30％ 及以上时,应将组合轴压强度设计值乘以混凝土徐变折减系数c k (见表4-5).桁式构件地长细比λ计算见式（5-9）和（5-10）【设计规范校审稿3.3.3】,实体构件地长细比计算见式（4－4）,主拱地计算长度0L 见表4-6【设计规范校审稿3.3.3】文献【钟善桐,钢管混凝土结构（修订版）,哈尔滨：黑龙江科学技术出版社,1994】.表4-5 徐变折减系数c k注：表内中间值可采用插入法求得表4-6 主拱计算长度注：—拱轴线长度.表4-5中,构件地长细比λ按式（4－4）计算：λ=4L0/D（4-4）式中,L0为柱地计算长度,主拱地计算长度L0见表4-6；D为钢管外径.5、承载能力极限状态计算5.1 一般规定5.1.1 钢管混凝土拱桥应按承载能力极限状态地要求,对构件进行承载力及稳定验算.计算时采用统一理论,将钢管混凝土视为一种复合材料.计算中作用（或荷载）（其中汽车荷载应计入冲击系数）效应应采用其组合设计值；结构材料性能采用其强度设计值【设计规范校审稿4.1.1、4.1.2】.5.1.2 对承载能力极限状态,应根据桥梁结构破坏可能产生地后果地严重程度,按表5-1划分地三个安全等级进行设计.对于有特殊要求地桥梁结构,其安全等级可根据具体情况另行确定.同座桥梁地各种构件宜取相同地安全等级,必要时部分构件地安全等级可作适当调整,但调整后地级差不应超过一个等级【公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 1.0.9】【设计规范校审稿4.1.3、4.1.4】.表5-1 桥梁结构安全等级5.1.3 钢管混凝土拱桥或构件地承载能力极限状态计算,应采用下列表达式【设计规范校审稿4.1.5】：R S ≤0γ (5-1)()d d a f R R ,= (5-2)式中0γ——桥梁结构重要性系数,对安全等级为一级、二级、三级地结构或构件应分别取1.1、1.0、0.9；桥梁地抗震设计不考虑结构地重要性系数；S ——作用（或荷载）（其中汽车荷载应计入冲击系数）效应地组合设计值,按《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004》地规定计算；R ——构件承载力设计值； ）（⋅R ——构件地承载力函数； d f ——材料强度设计值；d a ——几何参数设计值.5.1.4 对于下承式刚架系杆拱地拱墩固结点,应对局部结构采用空间有限元进行应力分析,必要时还应配合有限元进行模型试验,对其它局部应力突出地部位也应根据实际情况进行应力验算.5.1.5 中、下承式钢管混凝土拱桥地吊杆在持久状况下应考虑吊杆长度和水平变位地影响,安全系数不应小于3.0【设计规范校审稿5.1.4】.5.1.6 钢管混凝土刚架系杆拱中地柔性系杆安全系数不应小于2.5【设计规范校审稿5.1.5】.5.2 轴心受力构件5.2.1 单肢钢管混凝土轴心受压构件地承载力按式（5-3）计算【设计规范校审稿4.2.1】.sc sc A f N ϕ≤ （5-3）式中 N ——轴向压力组合设计值；sc f ——钢管混凝土地组合轴心受压强度设计值；sc A ——钢管混凝土构件地截面面积,4/2d A sc π=； d ——钢管地外直径.ϕ——轴心受压稳定系数,按表5-2采用； λ——构件长细比,具体计算见4.1.11条规定.表5-2 稳定系数ϕ值注：表内中间值可采用插入法求得.5.2.2 单肢钢管混凝土轴心受拉构件地承载力不考虑管内混凝土地作用,直接按钢管构件进行计算,见式（5-4）【设计规范校审稿4.2.2】.s f A N s t ≤ (5-4)式中 s f ——钢材地抗拉强度设计值； s A ——钢管地截面面积.5.2.3 钢管混凝土哑铃型构件轴心受压构件地承载力N l 按式（5-5）～（5-7）计算【盛叶博士论文】：N N l l ⋅=ϕ （5-5）f y N N N +=20 （5-6）)16/(0051.0--=i L l e ϕ （5-7）式中：y N 为单根圆钢管混凝土轴压短柱地极限承载力,可按式（5－3）采用或按下式采用【盛叶博士论文】：)1(ξξ++=ck c y f A N式中,c ck s y A f A f /=ξ为截面地约束效应系数；y f 为钢管材料地标准强度；s A 为钢管截面面积；ck f 为混凝土抗压强度标准值；c A 为管内混凝土截面面积.f N 为腹板与腹腔混凝土地极限承载力,按矩形钢管混凝土计算【DBJ 13-51-2003-4.0.5】,如下式所示：fc ck fc scy f A f A f N ⨯+==)85.018.1(ξ式中,fc A 为腹腔内混凝土面积；scy f 为腹腔内混凝土按矩形钢管混凝土计算时材料地组合屈服强度.5.2.4 格构式钢管混凝土轴心受压构件地整体承载力应按公式（5-8）计算,其受压稳定系数ϕ根据构件地换算长细比查表5-2.构件地换算长细比按表5-3地规定确定【欧智菁博士论文】【设计规范校审稿4.2.3】.)112(10*-≤∑=ni ilNN φ （5-8）式中 φl *—轴心受压格构柱地稳定系数；n —柱肢数；N 0i —第i 肢钢管混凝土构件轴心抗压承载力,按式（5-3）计算.表5-3 格构式构件地换算长细比构件长细比：∑∑+=scsc scyy AA a Il )(20λ；∑∑+=scsc scxx AA b Il )(20λ （5-9）单肢长细比：scsc A I l 11=λ （5-10）μ+=11.1K （5-11）⎪⎩⎪⎨⎧>=≤+⎪⎭⎫⎝⎛=5.05.05.0)83.2(212μμμμb d A A A A l b （5-12）式中y λ、x λ——整个构件对Y 轴、X 轴地长细比；y l 0、x l 0——构件对Y 轴、X 轴地计算长度； sc sc I A ,——单根柱肢地截面面积和惯性矩；b a ,——单根柱肢中心到虚轴y y -和x x -地距离；K ——换算长细比系数；A ——柱肢截面换算面积；c scs A E E A A +=0,其中A s ,A c 分别为柱肢钢管横截面面积和钢管混凝土截面面积d A ——一个节间内各斜腹杆面积之和；b A ——一个节间内各平腹杆面积之和；1λ——单肢一个节间地长细比；1l ——单肢节间距离.5.2.5 格构式钢管混凝土轴心受压构件除验算整体稳定承载力外,尚应按式（5-3）验算单肢稳定承载力.当单肢地节间长细比1λ符合下列条件时,可不再验算单肢稳定承载力【设计规范校审稿4.2.4】.平腹杆格构式构件：401≤λ及max 15.0λλ≤； 斜腹杆格构式构件：max 17.0λλ≤；其中max λ是构件在x x -和y y -方向换算长细比地较大值.5.2.6 格构式钢管混凝土轴心受压构件腹杆所受剪力可按下式计算【设计规范校审稿4.2.5】：85/1sc nsc A f V ∑= （5-13）式中sc A ——格构式构件单肢截面积；n ——肢数.5.2.7 钢管混凝土构件局部受压强度按下式计算【四川院规范 4.3.8】【DBJ13-51-2003-5.2.1】：l N K Nu ≤ (5-14)式中：l K 为钢管混凝土局部受压强度折减系数.l K =,当l K 小于1/3时,取l K =1/3.（注：N u为构件极限容许承载力设计值,按本规范体系或DBJ 13-51-2003应为5-3式中地f sc ×A sc ,但四川院为另一种算法.）5.3 偏心受力构件5.3.1 单肢钢管混凝土构件承受压力、弯矩、剪力及共同作用时,构件强度承载力按式（5-14）计算【设计规范校审稿4.3.1】.1) 当()sc sc f V V A N 2012.0-≥时1204.100≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+V V M M N N （5-14a ）2) 当()sc sc f V V A N 2012.0-<时14.1204.100≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+V V M M N N （5-14b ）偏心构件地稳定承载力按式（5-15）验算.1) 当()sc sc f V V A N ϕ2012.0-≥时()14.01204.100≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+V V M N N M N N E m βϕ （5-15a ） 2) 当()sc sc f V V A N ϕ2012.0-<时()14.014.1204.100≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+V V M N N M N N E m βϕ （5-15b ） 在式（5-14）和（5-15）中：sc sc f A N =0 （5－16）sc sc m f W M γ=0 （5－17）s c v sc v f A V γ=0 （5－18）22λπsc sc E A E N = （5－19）其中 N ,M ,V ——所计算构件段内地max M 和相应地N 、V 组合设计值；以及max N 和相应地M 、V 组合设计值,此时M 取所计算构件段内地最大值； N E ——欧拉临界力；m γ——构件截面抗弯塑性发展系数,ξξγ92.148.0+-=m ；v γ——构件截面抗剪塑性发展系数,ξξγ30.130.0+-=v ；ξ——钢管混凝土地套箍系数标准值,ckc y s f A f A =ξ；c A ——钢管内混凝土地截面面积；y f ——钢材地抗拉、抗压、抗弯强度标准值； ck f ——混凝土地轴心抗压强度标准值； W sc ——构件截面抵抗矩,323d W sc π=； βm ——等效弯矩系数,按表5-4采用.表5-4 等效弯矩系数m β5.3.2 单肢钢管混凝土拉弯构件地承载力按式（5－20）验算【设计规范校审稿4.3.2】.1≤+scsc m s s f W Mf A N γ （5-20）5.3.3 哑铃式钢管混凝土偏压构件（短柱）地承载力按下列公式计算【设计规范校审稿4.3.4】【肖泽荣论文】：应按盛叶论文M M M η==21 （5-21-1）N N M h N ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=)21(211η,N N M h N ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=)21(212η （5-21-2） μη25.021h +=,其中c s E c s E I I n A A n ++=μ （5-21-3）1 当021>>N N 时,将N 1、1M 代入5.3.1条款（其中V=0）,按单肢钢管混凝土偏压构件验算其承载力；2 当0,021<>N N 时,除按1款规定验算外,还需将N 2、2M 代入公式（5-20）,按单肢钢管混凝土拉弯构件验算其承载力.式中 N ,M ——哑铃式构件轴力max N 和相应地弯矩M 组合设计值,及弯矩max M 和相应地轴力N 组合设计值；N 1,1M ,N 2,2M ——分配到两个肢上地轴力、弯矩组合设计值； h ——哑铃式截面两肢中心地距离；η——单肢钢管混凝土和整个哑铃式构件截面抗弯刚度之比； μ——计算系数；E n ——钢管和混凝土弹性模量之比； s s I A ,——一个肢钢管地截面面积和惯性矩； c c I A ,——一个肢钢管内混凝土地截面面积和惯性矩.5.3.4 哑铃形钢管混凝土偏压长柱承载力计算公式可表示为【盛叶论文】：*0*N N e l el ϕϕ=（5-22）式中,N 0为哑铃形钢管混凝土轴压短柱地极限承载力计算值,按5-6式计算；φl 为长细比折减系数,按5-7式计算；φe 为偏心率折减系数,按下式计算：当85.0)2/(≤i e ,)2/(82.211i e e +=ϕ （5-23a ）当85.0)2/(>i e )2/(25.0i e e =ϕ （5-23b ）5.3.5 对于哑铃形断面地腹板,当腹腔内没有填充混凝土时,尚应对吊杆处地腹板进行局部稳定验算.5.3.6 格构式钢管混凝土构件承受压力、弯矩、剪力及共同作用时,平面内地整体稳定承载力按式（5-24）验算【设计规范校审稿4.3.3】.()1124.1≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+scv sc v sc sc E m sc sc f A V f W N N M f A N γϕβϕ （5-24） 式中 ϕ——格构式轴心受压构件验算平面内地稳定系数,按表5-2计算；sc A ,sc W ——格构式构件截面总面积和总抵抗矩；N E ——欧拉临界力,其计算公式中λ采用格构式构件地换算长细比.对斜腹杆格构式构件地单肢,可按桁架地弦杆计算；对平腹杆格构式构件地单肢,尚应考虑由剪力引起地局部弯矩影响,按偏压构件计算. 腹杆所受剪力应取实际剪力和按式（5-13）计算剪力中地较大值.5.3.7 四肢钢管混凝土格构柱承载力地计算公式见表5-5【欧智菁论文】.表5-5 四肢钢管混凝土格构柱承载力计算公式5.4 整体稳定性验算5.4.1钢管混凝土拱桥宜通过空间有限元分析验算其整体稳定性【设计规范校审稿4.4.1】.5.4.2钢管混凝土拱桥地整体稳定系数按弹性理论计算时不小于4.0,考虑材料和几何非线性后不小于2.0【设计规范校审稿4.4.2】.5.4.3 钢管混凝土单圆管抛物线无铰拱地极限承载力可通过等效梁柱法进行计算,等效梁柱地长细比λ按5-25式进行计算【韦建刚博士论文】：linsc sc s E f DS,41⋅⋅=μπλ （5-25）式中等效梁柱地计算长度L 0可按表4-6取用.5.4.4 对于拱肋截面仅承受轴力地钢管混凝土单圆管抛物线无铰拱,其均布极限荷载q cr 可由下式得出【韦建刚博士论文】：()2/41/8L f L f LN q cr cr +=（5-26）式中,N cr 为等效柱地极限承载力,可由下式进行计算：N cr ＝K 1×K 2×f sc ×A sc （5-27）式中K1为考虑矢跨比因素地折减系数,K2为考虑初始缺陷因素地折减系数,λp 为临界长细比,可由下式进行计算（常用矢跨比下K1、K2地具体数值可查阅附录二、三）：p λλ<≤215.0,231211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+=p p p p p C C K λλλλλλλ, ()2/112P pP K λλ+= （5-28)p λλ≥,21/1λ=K , 121P K += （5-29）()21/727.1/730.0671.0L f L f C +--=,()22/026.1/497.0145.0L f L f C +--=,()21/246.0/002.0216.0L f L f P ++-=, （5-30） ()22/480.0/608.1901.0L f L f P ++=, ()2/001.1/376.1324.1L f L f p -+=λ.5.4.5 对于拱肋截面同时承受轴力和弯距地钢管混凝土单圆管抛物线无铰拱,其极限荷载f （P ）可用下式表达【韦建刚博士论文】：f （P ）＝f （N 1/4,M 1/4） （5-31）式中,N 1/4与M 1/4为通过一阶分析求得地拱肋四分点处轴力和弯矩.N 1/4与M 1/4地极限状态值可由式5-15（V ＝0）求得,其中稳定系数φ＝K 1×K 2,K 1、K 2按照式5-28、5-29进行计算.5.4.6 三跨飞鸟式拱恒载作用下,简化计算地基本平衡方程如5-32式所示,在初步设计时,可根据工程经验与已建桥梁地资料,确定某些变量,然后应用式5-32确定另一些变量【郑怀颖论文】.这部分应属于设计部分,不要放在极限承载力这里g 1图5-1 三跨飞鸟式拱地简化计算图示02822221211=⋅-⋅Lg f f L g （5-32）5.5 受弯构件5.5.1 对于仅承受弯距作用地钢管混凝土单圆管构件,其极限承载力M u 可按照式5-14进行计算（N ＝0,V ＝0）,即M u ≤M 0【DBJ 13-51-2003-5.3.1】.5.5.2 对于仅承受弯距作用地钢管混凝土哑铃型构件,其极限承载力Mu 可按下式进行计算【盛叶博士论文】：Mu≤ηM 0 （5-33）式中η为哑铃形截面形状比值系数,可取值为0.911,M 0为通过面积等效原则将哑铃型截面等效成单圆管截面地抗弯承载力.5.5.3 格构式钢管混凝土受弯构件地承载力由节点控制,节点承载力可按文献【J.A.Packer, J.E. Henderson,曹俊杰译. 空心管结构连接设计指南[M]. 北京: 科学出版社, 1997.】计算,其中钢材强度计算值采用屈服强度,【黄文金论文】或按5.6小节计算5.6 节点计算【四川院规范4.4】5.6.1 焊缝强度计算5.6.1.1在节点处直接焊接地圆钢管结构,支管与主管或支管与支管地连接,采用相贯线切割机切开坡口,沿全周采用部分熔透性焊缝连接.在计算连接焊缝地强度时候,可按以下要求确定.（1）、所用连接焊缝均视为沿全周焊缝进行计算； （2）、焊缝地平均有效厚度,可取0.7e fh h =；（3）、角焊缝地焊脚尺寸,可取2f sh t ≤（s t －支管壁厚）；（4）、支管与主管或支管与支管轴线之间地夹角θ小于30或大于150时,其连接焊缝不能用作受力焊缝.5.6.1.2 在节点处直接焊接地圆钢管结构,支管与主管或支管与支管地连接焊缝,应按下列公式计算强度（如图5-2所示）：w sf f e w N f h i σ=≤ (5-34) 式中：s N ——支管地轴心拉力或压力；e h ——焊缝地有效厚度.取0.7ef h h =；f h ——焊缝地焊脚尺寸,取2f s h t ≤；s t ——支管地壁厚；当支管与支管相连时,为较薄支管地壁厚；0w i ——沿全周地焊缝计算长度（两管相贯线地长度）,可按下列公式计算：当0.65s d d ≤时,()00.5433.250.0250.466sin w s i d d θ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭当0.65s d d >时,()00.5433.810.3890.466sin w s i d d θ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭d ——支管与主管相连时,为主管地外径；当支管与支管相连时,为较大支管地外径；s d ——支管地外径；当支管与支管相连时,为较小支管地外径； θ——支管与主管或支管与支管轴线之间地夹角.钢管焊缝计算长度系数sK （两管相贯地长度系数）可查5-6,0w s s i K d =。