中承式钢管混凝土拱桥

钢管混凝土徐变的实验研究
1）1967年Furlong第一次观察到了钢管混凝土徐变与收 缩变形； 2）1991年Nakai等对三个试件在不同含钢率情况下的轴压 变形试验，提出了预测圆钢管混凝土徐变的粘弹性模型； 3）1994年Terry等进行了包括圆钢管混凝土试件、素混凝 土试件和沥青包裹混凝土试件长期荷载作用下的变形试验， 结果表明钢管混凝土的徐变变形小于素混凝土的徐变变形； 4）1996年Morino等进行了包括6个轴压、1个纯弯和2个 压弯构件的试验，得出了只以持荷时间为变量的徐变变形 计算方程； 5）2001年Uy进行了6个钢管混凝土试件在长期荷载作用 下的变形试验，并将变形试验曲线与ACI模型进行了比较；
巫山长江大桥 湖北支井河大桥 宜昌长江铁路大桥
建成年份
1997 1998 1998 1998 1998 1999 1999 2000 2000 2000 2001 2001 2002 2002 2003 2003 2004 2005 2005 在建 在建
续上表
跨径(m)
150 160 46 270 240 220 238 288 360 302 245 236 220 200 308 202 335.4 280 492 430 264
1990年我国建成第一座钢管混凝土拱桥---四川旺苍东河大桥，此 后的近二十年间钢管混凝土拱桥迅速发展，据不完全统计，我国已建成 钢管混凝土拱桥已达200多座。
钢管混凝土拱桥简表
桥名
四川旺苍东河大桥 广东高明大桥
浙江新安江望江大桥 湖南郴州鲤鱼江大桥 河南安阳文峰路立交桥 四川峨边大渡河桥 广东南海三山西大桥 广西柳州文惠大桥 湖北三峡下牢溪大桥 湖北三峡莲沱大桥 湖北秭归青干河大桥 湖北三峡黄柏河大桥
广
赛
州
格
新
大
电
厦
视
塔
深圳彩虹桥
钢管混凝土拱桥优点：
1）提高材料强度，拱圈自重减轻，施工方便； 2）跨越能力大； 3）造价经济； 4）外形美观。
钢管混凝土拱桥的主要类型
按照钢管在结构使用阶段和施工阶段中所起的主要作用，钢 管混凝土拱桥可以分为普通钢管混凝上拱桥和钢管混凝土劲 性骨架拱桥。
根据拱状结构与桥面的相对位置，钢管混凝土拱桥可以做成 上承式、中承式、下承式拱桥。
基于已有试验研究，得到主要结果如下： 1) 钢管混凝土的徐变早期发展很快，60天后曲线减缓，一年
后几乎停止。 2) 一般认为徐变将会降低钢管混凝土的承载力。 3) 钢管混凝土的含钢率、应力级别、加载龄期等都会对徐变
产生影响。
2.2 钢管混凝土徐变的理论研究
徐变计算理论主要有有效模量法、老化理论、弹性徐变理 论、继效流动理论以及B3模型法。
115 100 120 80 135 140 200 108 160 114 256 160 80.5 80 150 120 100 136
桥名
四wenku.baidu.com高谷乌江大桥 天津彩虹桥
福建福安群益大桥 广西三岸邕江大桥
贵州落脚河大桥 广西六景郁江大桥
浙江铜瓦门大桥 重庆奉节梅溪河桥 广东广州丫髻沙大桥 湖北武汉汉江三桥 浙江三门健跳大桥 水柏铁路北盘江大桥 湖北恩施南泥渡大桥 重庆合川嘉陵江大桥 浙江淳安县南浦大桥 辽宁丹东月亮岛大桥 广西南宁永和大桥 广东东莞水道大桥
6）1993年王湛共进行了3组6个钢管混凝土试件的徐变试 验，得出了钢管混凝土的徐变曲线；
7）韩林海在2001年进行了矩形截面钢管混凝土轴心受压 构件变形和承载力的试验研究，提出了考虑长期荷载作用 影响时矩形钢管混凝土轴心受压柱承载力的简化计算公式。
目前国内外进行的钢管混凝土徐变试验中，共有58个 轴压试件和22个偏压试件。在这些试验中，徐变的影响因 素考虑得并不全面，试验手段也有待于提高。
1997年建成的重庆万州长江大桥，跨度为420m，最大跨度混 凝土箱形截面拱桥，以钢管混凝土肢管为劲性骨架
❖ 对于钢管混凝土拱桥，混凝土徐变会对结构产生 影响：
❖ 1）引起拱轴线的变形，降低拱的稳定和使用性 能；
❖ 2）在截面上产生应力重分布、在超静定结构中 产生内力重分布，或使混凝土产生局部应力；
❖ 3）在温度作用下产生附加内力的影响。 ❖ 如果不计入混凝土徐变的影响，则会对结构
变形和内力的计算结果带来不可忽视的误差，造 成主梁线形的偏差和结构的不安全。
❖需要开展钢管混凝土拱桥徐变研究
2. 钢管混凝土徐变的研究
钢管混凝土徐变的特点： 1） 由于核心混凝土的湿度变化受到钢管的限制，其干 燥徐变和收缩徐变比普通混凝土的小； 2） 钢管混凝土构件在工作过程中，核心混凝土受到钢 管的约束，使其经常处于三向受力状态，使得钢管混凝 土的徐变更加复杂； 3） 钢管与核心混凝土之间存在的应力重分布现象，导 致核心混凝土徐变减小。
江苏苏州尹山桥 广东广州解放大桥 江西景德镇瓷都大桥 陕西蜀河汉江大桥 黑龙江依兰牡丹江大桥 福建闽清石潭溪大桥
建成年份
1990 1991 1993 1994 1995 1995 1995 1995 1996 1996 1996 1996 1996 1997 1997 1997 1997 1997
跨径(m)
徐变对钢管混凝土拱桥静动力性能的影响研究
北京交通大学 王元丰
2008年5月18日
主要内容
1. 钢管混凝土拱桥的发展现状 2. 钢管混凝土徐变的研究 3. 徐变对钢管混凝土拱桥静力性能的影响分析 4. 徐变对钢管混凝土拱桥动力性能的影响分析
1. 钢管混凝土拱桥的发展现状
钢管混凝土材料的优点： 1）充分发挥钢材和混凝土材料的优点，弥补相互的不足 2）力学性能好：受压、抗震 3）便于施工 4）经济
1990年 四川旺苍东河大桥，我国第一座钢管混凝土拱桥， 跨度为115m ，下承式刚架系杆拱，由2φ800×10钢管混凝土 组成拱肋。
2000年 广州丫髻沙大桥，中承式钢管混凝土拱桥，跨度 为360m ，它由6根钢管混凝土管组成格构式拱肋。
2005年，巫山长江大桥，主跨492m，中承式钢管混凝土拱桥
混凝土徐变的继效流动理论
Creep strain Elastic strain
t0
t
在此模型中，混凝土徐变的表示为混凝土的弹性变形、 混凝土的不可复变形、混凝土的滞后弹性变形。