钢管混凝土拱桥的研究
钢管混凝土拱桥徐变效应研究
钢管混凝土拱桥徐变效应研究全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:钢管混凝土拱桥是一种将钢管和混凝土结合成一体的结构形式,具有良好的抗震性能和承载能力。
在实际施工和运用过程中,钢管混凝土拱桥的徐变效应却成为了一个不容忽视的问题。
徐变效应是指在长期荷载作用下,材料会发生形状和尺寸的变化,从而降低结构的刚度和强度。
本文将对钢管混凝土拱桥徐变效应的研究进行探讨,以期为相关工程的设计和施工提供参考。
一、钢管混凝土拱桥的徐变效应1. 徐变现象徐变是指在恒定应力作用下,随着时间的推移,材料的应变会逐渐增加。
这种现象在高温和高应力下尤为显著,但在常温下也不可忽视。
徐变会导致结构的变形和破坏,影响其使用寿命和安全性。
2. 钢管混凝土拱桥的特点钢管混凝土拱桥结构复杂,受力状态较为严格,徐变效应对其影响较大。
由于拱桥的整体结构是由钢管和混凝土共同组成,不同材料之间的徐变特性不同,容易导致结构的失稳和破坏。
3. 徐变效应的影响徐变效应会导致钢管混凝土拱桥的结构变形和应力集中,从而降低其使用寿命和安全性。
徐变还可能引起结构的开裂和变形,影响桥梁的正常使用。
1. 国内外研究进展目前,国内外学者对钢管混凝土拱桥的徐变效应进行了一系列研究。
通过实验、仿真和理论分析等方法,揭示了徐变对拱桥结构的影响机制和规律,为相关工程的设计和施工提供了参考依据。
2. 重点研究内容钢管混凝土拱桥徐变效应的研究重点主要包括徐变机制、影响因素、预测方法等方面。
通过对钢管和混凝土材料的徐变特性进行分析,建立相应的数学模型,预测结构在长期荷载下的行为。
1. 优化设计方案在设计时,应合理选择材料、结构形式和截面尺寸,降低结构受力的不均匀性,减小徐变效应的影响。
考虑结构在长期使用过程中的变形和损伤,提高结构的安全性和可靠性。
2. 监测与维护定期对钢管混凝土拱桥进行结构健康监测,监测结构的变形和应力变化情况,及时发现并处理潜在的问题,延长结构的使用寿命和保障其安全性。
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。
钢管混凝土拱桥温度场及徐变效应研究的开题报告
钢管混凝土拱桥温度场及徐变效应研究的开题报告一、选题背景钢管混凝土拱桥具有结构性能优异、施工工期短、造价低廉等优点,在桥梁工程中得到广泛应用。
然而,钢管混凝土拱桥在使用过程中会受到外界温度的影响,可能出现温度变形、徐变等问题,影响其结构性能和使用寿命。
因此,对于钢管混凝土拱桥温度场及徐变效应进行深入研究,对于提高钢管混凝土拱桥的安全性、使用寿命和经济性具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 研究内容本文主要研究钢管混凝土拱桥在温度场作用下的受力、变形特性及徐变效应。
具体研究内容包括:(1)钢管混凝土拱桥温度场分析根据热力学基本原理,建立钢管混凝土拱桥温度场数学模型,探究温度场对钢管混凝土拱桥受力的影响规律。
(2)钢管混凝土拱桥徐变特性分析结合龙门架试验台实验数据,采用有限元方法建立钢管混凝土拱桥徐变模型,分析温度场和徐变对钢管混凝土拱桥的影响规律。
(3)钢管混凝土拱桥可行性方案设计根据研究结果,提出钢管混凝土拱桥的可行性方案设计,保障钢管混凝土拱桥的安全性和使用寿命。
2. 研究方法本文采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,具体包括:(1)理论分析运用热力学及弹塑性力学理论,建立钢管混凝土拱桥温度场数学模型,分析温度场对钢管混凝土拱桥受力的影响规律。
(2)数值模拟采用有限元方法和计算机模拟技术,建立钢管混凝土拱桥温度场及徐变模型,并通过模拟分析温度场和徐变对钢管混凝土拱桥的影响规律。
三、预期成果和意义1. 预期成果本文通过理论分析和数值模拟,研究钢管混凝土拱桥在温度场作用下的受力、变形特性及徐变效应,提出钢管混凝土拱桥的可行性方案设计。
2. 意义(1)为钢管混凝土拱桥的设计、施工、维护提供科学依据。
(2)提高钢管混凝土拱桥的安全性、使用寿命和经济性,避免桥梁的安全事故。
(3)丰富桥梁工程领域研究成果,推动桥梁工程发展。
钢管混凝土拱桥稳定性研究的开题报告
钢管混凝土拱桥稳定性研究的开题报告一、选题背景及意义:随着我国经济快速发展和城市化进程的加快,道路建设也在不断扩张。
钢管混凝土拱桥作为一种结构新颖、造型美观、经济实用的跨径大、适用于各种地形、地质条件的桥梁,已经逐渐成为城市道路建设中不可或缺的一种建筑形式。
然而在钢管混凝土拱桥的设计和施工过程中,桥梁稳定性一直是一个重要的问题,既影响桥梁使用寿命和安全性,又直接影响通行效率和舒适性。
因此,进行钢管混凝土拱桥稳定性研究,对于保证道路交通安全和提高道路运输效率具有重要的意义。
二、研究目的及内容:本研究旨在探究钢管混凝土拱桥的稳定性问题,分析桥梁在荷载作用下的承载能力和变形特性,并提出相应的改进措施。
具体内容包括:1. 分析钢管混凝土拱桥的工作原理、优点和缺点等,并比较各种类型的桥梁的稳定性特点。
2. 建立钢管混凝土拱桥的力学模型,探究桥梁在垂直力和水平力作用下的承载能力和变形特性。
3. 运用有限元分析软件进行数值模拟,得出钢管混凝土拱桥在不同荷载作用下的受力情况和变形规律。
4. 根据模拟结果,提出相应的改进措施,如优化拱桥构造,加固桥墩和桥墩基础等。
三、研究方法:本研究采用理论分析、计算模拟和实验研究相结合的方法,在理论分析的基础上,采用有限元分析方法对钢管混凝土拱桥进行数值模拟,并进行现场实验验证。
四、预期成果及应用价值:通过对钢管混凝土拱桥的稳定性研究,可以增进对桥梁结构力学特性的理解和认识,为钢管混凝土拱桥设计提供科学依据和技术支持。
同时,本研究的成果可以为国内外钢管混凝土拱桥的设计、施工和维护提供参考,促进技术进步和发展。
五、研究进度:已完成选题和文献阅读,正在着手进行理论分析和数值模拟。
预计明年年底完成大部分实验研究。
钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究
钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究钢管混凝土拱桥是一种结构优美、技术先进的桥梁形式,其拱肋施工线形控制技术对桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。
本文针对钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术进行了研究,旨在提高施工线形的准确性和施工效率。
一、钢管混凝土拱桥概述钢管混凝土拱桥是指以钢管混凝土为构件材料,以拱形结构为主体形式的桥梁。
它具有抗震、耐久、经济等优点,在桥梁工程中得到了广泛应用。
钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术对桥梁的整体稳定性和施工质量起着决定性的作用。
二、拱肋施工线形控制技术研究现状目前钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术主要存在以下问题:1.施工线形控制精度不高,容易造成施工误差。
2.传统的手工施工方式效率低,成本高。
3.缺乏针对性的施工线形控制技术研究,无法满足不同桥梁结构的施工需求。
针对这些问题,有必要开展钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术方面的研究,提出相应的技术改进方案。
三、拱肋施工线形控制技术研究内容1.施工线形控制理论研究:通过对钢管混凝土拱桥结构特点和施工要求的分析,建立相应的施工线形控制理论模型,探讨施工线形控制的关键技术和方法。
2.施工线形控制技术改进:结合现代化施工技术,研究钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制的先进技术和装备,提出高效、精准的施工线形控制解决方案。
3.施工线形控制案例分析:选取具有代表性的钢管混凝土拱桥工程项目,对其施工线形控制过程进行实地观测和数据分析,总结经验,提出改进建议。
四、拱肋施工线形控制技术研究展望1.利用先进的测量技术和数字化辅助设备,提高施工线形控制的精度和效率。
2.加强对施工人员的技术培训,提高他们对施工线形控制技术的理解和应用能力。
3.加强与相关领域的学科交叉,借鉴其他领域的先进技术和方法,推动拱肋施工线形控制技术的不断创新和发展。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究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。
本文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。
国内外相关领域的研究现状表明,大跨度钢管混凝土拱桥施工控制主要涉及拱桥的优化设计、施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面。
在已有的研究成果中,学者们对拱桥的优化设计进行了大量研究,涉及拱肋线型、吊装顺序、施工临时支撑等方面,取得了丰硕的成果。
然而,对于施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面的研究仍存在一定不足。
因此,开展针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制策略的研究具有重要的现实意义。
针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的难点和挑战,本文提出以下解决方案:设计方面:在拱桥设计过程中,应充分考虑拱桥的承载能力、稳定性、疲劳性能等因素,同时注意优化拱桥的施工工艺和施工顺序,以降低施工过程中的风险。
施工工艺及过程控制方面:选择合理的施工工艺和设备,严格控制施工过程中的关键环节,如混凝土的浇筑、钢管的拼接与焊接等。
还需制定应急预案,以应对可能出现的突发事件。
施工监测与数值模拟方面:利用先进的监测设备和数值模拟技术,对拱桥施工过程中的应力、应变、位移等参数进行实时监测和分析,以实现对施工过程的精确控制。
同时,通过数值模拟手段对拱桥的稳定性和承载能力进行预测和评估,为施工决策提供科学依据。
为验证上述施工控制策略的有效性和可行性,本文选取某实际大跨度钢管混凝土拱桥工程为研究对象,通过实验研究方法对提出的控制策略进行验证。
实验结果表明,所提出的施工控制策略能够有效提高拱桥施工过程中的稳定性和安全性,并且在实际工程中具有较高的应用价值。
钢管混凝土拱桥水平转体施工技术研究
平面 、 高程 的 略 微 调 整 , 最后 施工拱桥合拢 段 , 形 成 拱 桥 的 两 铰
结构 , 通过 浇筑转 盘后浇带 , 形成 拱桥无铰 结构 , 完成 拱桥 体系
、
转换最终形成拱桥受 力体系 。最后采用 泵送 顶升法完成 拱肋混
凝土的填筑 , 进行拱上建筑 的施工 , 完成拱桥 的施工任务 。
为 拱肋 横 截 面 图 。
转体磨 心结构、 上转 盘、 拱部结构等 , 形成 拱桥 水平转体 结构 , 并
采用扣 、 背索系 统 ( 高强度低松 驰钢铰线) , 扣 索锚 固端设于拱肋 的端部 , 张拉端 设于 背墙索塔塔顶 , 通过液压千斤顶 张拉扣索系 统与背索系 统, 将拱部 结构与转动体系上转盘 结合 , 形 成水平转 体转 动体系 ; 由于施工过程 中( 如混凝 土结构尺 寸偏差 、 拱肋安
水平转体施 工作 为拱桥跨线 、 跨 河的一种创新施工技术 , 近年 来在拱桥施 工中的运用变得越 来越广泛 。本文主要 阐述 了铜
管 混 凝 土拱 桥 水 平转 体 施 工 技 术 要 点 。
关键词 : 钢管 ; 混凝土 ; 拱桥 ; 水平 ; 转体 ; 施 工; 技 术
中图分类号 : U 4 4 5 . 5 7
建材发展 导向 2 0 1 4年 2月
交通建设
钢管混凝土拱桥水平转体施工技术研究
i ( 中铁二十四局集 团福建铁路建设有限公司 福建省 福州市 3 5 0 0 1 3 )
摘
要: 钢管混凝土拱桥具有承载 力大、 耐久性好 、 造型优 美的特 点 , 因而钢 管混凝 土拱桥 常常被 运用在桥 梁建设 中,
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。
钢管混凝土拱桥热脱空理论研究
钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程线形调整方法研究
钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程线形调整方法研究钢管混凝土拱桥,这个名字一听就有点高大上,感觉像是科学家在实验室里搞出来的高科技产品。
其实不然,它是一种特别实用的桥梁结构,通常用在跨越大江大河的地方,或者那些需要大跨度的地方。
说到钢管混凝土拱桥的吊装,嘿,那可真是一门大技艺!很多人可能觉得吊装就像在搭积木,随随便便就能搞定。
别笑,这个过程可不简单,特别是要调整桥拱的线形的时候,可得仔细了。
说到吊装,先别急着觉得这事儿简单。
别忘了,这可是关乎千里之遥的大工程,每一步都得小心谨慎。
得把钢管和混凝土这两种看似不搭界的材料,巧妙地结合成一个整体。
这个“搭配”,比调色盘上的颜色还要讲究,哪怕差了那么一点点,后果可能就大了。
钢管混凝土拱桥的吊装,最关键的一点就是拱肋的线形调整。
啥意思呢?就是让这座桥的拱肋在吊装的过程中,不仅要维持原本设计的形状,还得保持好那种弯曲度,不能一偏离就全盘失败。
调整线形的过程,讲真,有点像是给这座桥做“整形手术”。
你得在吊装的过程中,一边吊一边看,一边调整。
就像做饭时加盐一样,盐多了不对,少了也不行,得掌握好那个平衡。
要是调整不到位,整个桥拱就会变形,桥面就可能变得不稳定,搞不好还得返工。
这个问题就像是“拖泥带水”一样,一拖再拖,麻烦不断。
吊装的过程就像是一个团队合作的表演,不单单是吊车的活儿,其他相关的工序也都得紧密配合。
桥梁的拱肋每一次吊装,都是一场较量,斗智斗勇。
这不光是吊车司机的技术活,还是指挥员的眼力活。
说得通俗点,就是“你得在正确的时机拉对线”,这是一场考验耐心和精确度的比赛。
比如说,如果钢管拱肋的吊点不对,可能就会出现一边高一边低的情况,这就叫做线形调整失败。
这个时候,你得赶紧调整吊车的位置,不然整个桥拱都会“歪”得不成样子。
调整线形,尤其是在钢管混凝土拱桥的吊装过程中,除了精准,还得有点“临场反应”。
啥意思呢?就是你不能光依赖之前的设计图纸,也得结合现场的具体情况。
比如说,天气可能不太给力,风大了,吊装就得慢点;温度变化也能影响钢管混凝土的膨胀和收缩,你得随时掌握这些情况,才能及时调整。
基于现场测试的拱桥钢管混凝土拱肋徐变效应研究的开题报告
基于现场测试的拱桥钢管混凝土拱肋徐变效应研究的开题报告一、选题背景钢管混凝土结构是一种新型的工程结构形式,其具有耐久性、异形性和抗震性等优良性能,在工程实践中得到了广泛应用。
钢管混凝土拱桥作为一种典型的钢管混凝土结构形式,具有承受荷载能力强、施工简单、造价低廉等特点,因此在公路和铁路等领域广泛应用。
然而,在长期使用过程中,钢管混凝土拱桥存在着徐变效应的问题,即长期受荷作用下,随着时间的推移拱桥各构件的变形随之加剧,最终可能导致拱桥的失效。
针对这一问题,开展徐变效应的研究具有重要实际意义。
二、研究目的本项目旨在通过现场测试、有限元数值模拟方法等手段,探究钢管混凝土拱肋的徐变性能特征及其影响因素,并对其徐变效应进行定量分析,为钢管混凝土拱桥设计和安全评估提供科学依据。
三、研究内容和方法(1)拱肋的现场测试:使用钢丝应变计和位移传感器等仪器,对钢管混凝土拱肋的应力、应变、位移等物理量进行实时监测,并记录成组数据进行后续分析。
(2)材料试验:对应用于钢管混凝土拱肋中的钢材、混凝土等材料进行试验,获取其材料力学特性参数。
(3)有限元数值模拟:根据实测的物理参数,建立拱肋的有限元模型,探究钢管混凝土拱肋的徐变效应及其影响因素。
(4)定量分析:采用统计分析方法,对实验数据进行整理和分析,对钢管混凝土拱肋的徐变效应进行定量刻画。
四、研究意义钢管混凝土拱桥作为一种典型的钢管混凝土结构形式,在工程实践中应用广泛,其徐变效应的研究对于拱桥的长期安全运行具有重要意义。
本研究通过现场测试和数值模拟方法,较全面地掌握了钢管混凝土拱肋的徐变性能特征,为钢管混凝土拱桥的设计、改进和评估提供了可靠的实验依据和科学依据。
半穿式钢管混凝土拱桥设计研究
钢管混凝 土 由于钢 管 对 混凝 土 的 紧箍 作用 , 混 使
● ● ● ● ● ● i● ● ● ◆ ◆ ● ◆
各工况 下 I号 墩 的 “ 交 弯 矩 ” 表 2所 示 , 斜 如 表
2中所 列 “ 轴 在 I号 墩 ” “ 轴 在 中 跨 跨 中 ” 指 重 及 重 均
构, 则荷 载分 布沿墩 横 向从 钝 角 向锐角 逐渐 减 小 。总 “ 交 弯矩” 斜 大小 应 由 自重 + 二期恒 载+ 基础相 对变位 +
[ ] 车宇 琳 , 云 成 , 琦 玮 , . 梁 设 计 常 用 数 据 手 册 [ . 京 : 1 冯 包 等 桥 M] 北
人 民 交 通 出版 社 ,0 5 20 、
[ ] T 】02 3 2O 铁路 桥 涵 钢 筋 混 凝 土 和 预 应 力 混 凝 土 结构 设 2 B 0 0 .~ O5,
4 2 14 2 2中桩顶力 组合作 为 输入 B 0计算 程序 的 . . 、. . 9 荷载 。事实证 明 ,斜 交弯 矩 ” “ 对桩 基 配筋 及桩 长均 有
一
定影 响 , 轴 线 与 梁体 横 向交 角越 大 , 斜 交 弯矩 ” 墩 “
越 大 , 计时不 可忽 视 。 设
参 考 文献 :
・
桥 梁 ・
半穿 式钢 管 混凝 土 拱桥 设 计 研 究
吴 文 华 , 雷晓峰
( 中铁 第 一 勘 察 设 计 院 集 团 桥 梁 隧道 处 ,陕 西 西 安 7 04 ) 1 0 3
摘
要 : 规 的 大跨 度 钢 管 混 凝 土 提 篮 拱 桥 , 常 由于 拱 上 立 柱 较
高 , 致 上 部 结构 的纵 向 与 横 向 刚 度 大 幅 度 降低 , 一 问题 制 导 这 约 了该桥 型在 铁路 桥 梁 中 的应 用 。 采 用 半 穿式 提 篮 拱 结 构 , 使
(完整版)钢管混凝土拱桥设计研究论文
钢管混凝土拱桥设计研究论文摘要:介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥(25m+64m+25m)的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点,施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。
关键词:钢管混凝土结构;拱桥;设计与施工;徐变控制;1概述苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位,与苏州河正交。
桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。
河道通航标准为通航水位3.5m,Ⅵ级航道,净宽20m,净高>=4.5m;两岸滨河路规划全宽20m (机非混行),其中机动车道宽8m;两侧非机动车道宽各3m;人行步道宽各3m;两岸滨河路机动车道净高>=4.50m,非机动车道净高>=3.50m,人行道净高>=2.5m。
桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥,桥梁全长114m,宽12.5m。
外部结构体系为连续梁,即拱脚与桥墩处以支座连接,内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。
2钢管混凝土拱桥设计2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新,桥梁造型与周围环境相协调,桥式方案力求新颖独特,并充分体现现代化大都市的节奏与气派。
拱桥是一种造型优美的桥型,它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能,而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土,由于钢管的套箍作用,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。
同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用,同时可作为施工模板,方便混凝土浇筑,施工过程中,钢管可作为劲性承重骨架,其焊接工作简单,吊装重量轻,从而能简化施工工艺,缩短施工工期。
苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证,最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。
以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋,以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆,通过边拱肋的重量,随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力,最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。
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。
提篮式钢管混凝土拱桥稳定性研究
第 一 类 稳 定 问 题 在 数 学 上 【是 一 个 齐 次 方 程 的 特 征 值 问 i 王
题 。 一 类 稳 定 分 析 计 算 简 便 , 念 清 楚 , 它 的 理 论 础 第 概 但 是分支点稳理论 . 只能 用 于 理 想 结 构 . 能 考 虑 各 种 初 始 缺 小
陷 的 影 响 。第 二类 稳 定 是 当 荷 载 达 到 一 定 数 值 时 , 即使 荷 载
不 再 增 加 , 构 的变 形 也 自行 迅 速 增 大 而 使 结 构 破 坏 , 个 结 这 荷 载 称 临 界 荷 载 。但 是 , 为一 类 稳 定 问 题 在 力 学 上 比较 单 因
纯 明确 , 数 学 上 作 为特 征 值 问 题 也 比较 好 处 理 , 它 的 临 在
界 荷 载 义 近 似 地 代 表 相 应 的 第 二 类 稳 定 的上 限, 之 第 一 加 类
MP 。 吊索 问距 6 , 桥 共 2 a .i 全 0n 8根 , 具 为 冷 铸 锚 。 锚
3. 2有 限元 模 型 建 立
稳 定 问题 具 有 突 然 性 以 日前 仍 有 一 的 实 际 意 义 , 别 所 定 特 是 对 于拱桥 的 设 计. 很 大 参 考价 值 有
本 文 把 全 桥 离 散 为 6个 组 成 部 分 , 别 为 拱 肋 、 梁 、 分 系
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上承式钢管混凝土拱桥大体积混凝土性能研究的开题报告
上承式钢管混凝土拱桥大体积混凝土性能研究的开题报告一、研究背景及意义上承式钢管混凝土拱桥结构是一种在国内外较为普遍应用的桥梁形式,其有以下优点:1.钢管拱作为上承体,可以避免板梁疲劳问题;2.结构内部有架设施工平台,安全可靠;3.管房采用钢筋混凝土,既提高刚度,又节约钢材;4.施工效率较高,节省了施工周期。
由于上承式钢管混凝土拱桥有着如此多的优点,进一步研究其性能并对其完善具有非常重要的现实意义。
本研究旨在探讨上承式钢管混凝土拱桥的混凝土特性,包括大体积混凝土的配合比设计、混凝土的强度、硬化时间、收缩和渗透性等,为其性能评估提供科学依据和理论支持。
二、研究内容1.分析上承式钢管混凝土拱桥的结构特点;2.采用试验法研究上承式钢管混凝土拱桥的混凝土大体积配合比设计;3.研究混凝土的强度、硬化时间、收缩和渗透性等性能指标;4.对上述实验结果进行数据分析和处理,为混凝土设计和施工提供科学依据;5.编写研究报告。
三、研究方法1. 参考国内外相关文献,分析上承式钢管混凝土拱桥的结构特点,并确定实验所需设计参数;2. 通过试验法确定大体积混凝土的配合比和粘度调节剂的种类和用量;3. 采用标准实验方法测试混凝土的强度、硬化时间、收缩和渗透性等性能指标;4. 将实验结果进行数据分析和处理,形成科学合理的结论。
四、拟定计划第一阶段:1. 综合研究国内外相关文献,了解上承式钢管混凝土拱桥的结构特点,确定实验参数,设计大体积混凝土的配合比。
2. 确定所需试验设备、试验材料、试验方法等,编制试验方案。
第二阶段:1. 进行混凝土配合比试验,并确定配合比和粘度调节剂用量。
2. 进行混凝土强度、硬化时间、收缩和渗透性等性能测试。
第三阶段:1. 对实验结果进行分析和处理,形成科学合理的结论。
2. 整理实验资料,编写研究报告。
五、预期成果完成上承式钢管混凝土拱桥大体积混凝土性能研究,得到混凝土配合比设计、混凝土性能表现等有关数据,为设计和施工提供科学依据和理论指导。
钢管混凝土拱桥施工问题研究
科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008N O.18SCI EN CE &TECHN OLOG Y I NFOR M A TI O N 工程管理1施工控制原理桥梁施工控制的主要任务是桥梁施工过程的安全和桥梁结构线形与内力状态控制。
大跨径桥梁施工控制,经过最近多年的发展和设计施工实践,积累形成了自适应控制的思想。
目前在大跨径桥梁施工控制方面,主要采用自适应控制的思路。
在自适应系统中,涉及理想状态包括成桥状态和各施工阶段都可以在施工中进行调整,而施工实际状态除了包含施工误差和测量误差之外,还考虑参数误差。
其中参数误差依靠参数估计来修正,而最优实现状态与设计理想状态之间的差别也在随机性系统基础上增加了参数调整。
其主要工作原理在于,当结构测量到的结构几何状态和结构受力状态与模型计算结果不相符时,通过将测量误差输入到结构计算参数辩识系统中自动调节计算模型的参数,使模型的输出结果与实际测量到的结果一致,得到了修正的计算模型参数后,重新计算调整各施工阶段的理想状态。
一般而言,经过几个施工工况的反复循环辩识后,计算模型输出结果基本上与实际结构测量结果接近一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
因此,施工控制是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。
2施工控制误差分析2.1浇筑混凝土误差混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线形影响较大,特别是两侧出现不平衡超方时,影响就更大。
当结构悬臂伸长时,危害急剧增加。
施工过程中,通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的,也是可行的。
对悬臂施工的连续梁桥来说,由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小得多,所以,施工中出现两侧不平衡荷载时,可以考虑在轻的一侧增加重量,只要保持平衡,影响不会太大。
2.2结构刚度误差引起结构刚度误差的因素,一方面是混凝土弹性模量的改变;另一方面是截面尺寸的变化、都对刚度有所影响。
钢管混凝土拱桥温度问题研究综述
钢管混凝土拱桥温度问题研究综述摘要:桥梁长期暴露于野外自然环境之中,不可避免受到环境温度、日照辐射等因素的影响,其温度效应较为显著,近年来国内外学者已开始关注温度作用对钢管混凝土拱桥的影响,普遍认识到温度作用会影响桥梁的线形、引起结构脱空、增加结构应力等,进而影响结构的安全。
关键词:钢管混凝土拱桥温度场温度效应1钢管混凝土拱桥温度场与温度效应研究现状钢管混凝土拱桥的大规模建设始于20世纪90年代,与混凝土桥梁不同,其核心混凝土被钢管外包,难以发现由温度应力引起的开裂、脱空等问题,温度效应造成的问题具有隐蔽性[1]。
同时钢管与混凝土材料的差异性导致其温度传导性也大不相同,其温度效应更为复杂。
因此,对钢管混凝土拱桥温度效应的研究也起步较晚,并且钢管混凝土拱桥在国外少有应用,相关研究主要集中于国内。
在温度场的研究方面,陈宝春等基于有限差分法对钢管混凝土截面温度场进行求解,并通过试验进行了验证。
范丙臣通过构件足尺试验得到了大气温度、日照等作用下的温度场,并对有效温度取值给出建议。
陈可、孙国富分别在实桥拱顶截面测得了日照下哑铃型截面单根管的温度场,并与有限元结果进行了对比。
李翔研究了位处高原山区的钢管混凝土拱桥温度梯度作用。
朱晓文对某四肢桁式钢管混凝土拱肋的截面日照温度场,通过理论与试验相结合的方式进行了分析,发现上哑铃截面温度要高于下哑铃。
刘振宇对一组横、竖放的钢管混凝土构件进行了日照温度场测试试验,也发现日照作用下构件的截面温度场有明显的非线性,且混凝土中心温度变化明显滞后于外界。
同样的,闫雯通过有限元分析与温度场实测试验,发现了钢管混凝土截面温度场突出的时变非线性和空间非线性。
在截面温度场的影响因素研究方面,汪鹤利用ANSYS建立拱肋截面平面模型,分析了截面倾角与直径等对温度场的影响,发现倾角对其影响不大,而直径越大温度变化越缓慢,且极值温度越小的规律。
金晓飞分析了不同方位对圆钢管、方钢管、工字钢3类钢构件表面日照温度分布的影响,得出构件与南北向夹角对温度场影响不大、构件截面面积与最大温度成正比的结论;然而刘红波却得出构件空间摆放方位对其温度场有很大影响的不同结论。
钢管混凝土拱桥施工问题研究
钢管混凝土拱桥施工问题研究摘要: 对钢管混凝土拱桥施工过程中的钢管拱架设方法、施工应力与变形分析、施工稳定分析、局部受力分析等方面的研究进展进行了综述。
关键词: 拱桥;钢管混凝土;桥梁施工;综述钢管混凝土拱桥已在我国得到广泛的应用[1 ] 、[2 ] 。
其施工方法、施工工艺与施工过程中的受力都有自身的特点,作者最近在主编《钢管混凝土拱桥实例集(一) 》时,收集了大量有关钢管混凝土拱桥施工问题研究方面的资料,并对其进行归纳整理,形成本文。
1 钢管拱架设方法研究钢管混凝土拱桥的施工方法本质上是劲性骨架方法,虽然钢管骨架较之钢筋混凝土轻许多,但跨径增大以后,钢管骨架本身的架设也具有很大的难度。
对于100 m 以下的跨径,钢管骨架一般分为3 段,吊装重量一般仅十几吨,可根据实际情况采用浮吊、汽车吊等进行吊装,边段用扣索扣住进行合龙,也可以采用少支架支撑。
当跨径超过百米以后,常用的架设方法,主要是缆索吊装和转体施工方法,在条件许可的地方还提出了整体吊装和分段吊装的施工方法。
缆索吊装施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。
在跨径较大的钢管混凝土拱桥中,由于钢管拱肋节段多、重量大,因此对传统的缆索吊装方法进行了改造与创新, 采用了一些新技术、新工艺。
在主跨为312 m 的广西邕宁邕江大桥中,钢管劲性骨架分9 段制作安装,最大节段重达59 t ,传统的卷扬机钢丝绳斜拉扣挂悬臂系统设备较多,拉力大,调整困难,施工难度大。
因此在该桥的施工中开发研究了千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法[3 ] 、[4 ] ,以千斤顶张拉系统实现钢管骨架标高调整时的扣索张拉和抬放。
这一方法还可于用调整灌注管内混凝土时钢管劲性的内力与变形。
跨径达420 m 的万县长江大桥[5 ] 、重庆合川大桥、武汉江汉五桥等钢管骨架的安装也都采用了缆索吊装千斤顶斜拉吊挂架设方法。
因此可以说,千斤顶斜拉扣挂技术为我国大跨径拱桥的施工提供了一个新的技术与思路。
钢管混凝土简支系杆拱桥系杆张拉力的控制研究
钢管混凝土简支系杆拱桥系杆张拉力的控制研究摘要:本文将详细介绍钢管混凝土简支系杆拱桥系杆张拉力的质量控制问题,并提出改进钢管防腐技术、提升焊接工艺、加强防腐技术、合理使用防水油脂、及提高系杆拱桥优化技术五项提升拱桥拉力的质量控制手段,基于系杆拱桥结构的复杂性,对其质量的防护是保障桥梁安全的关键。
关键词:钢管混凝土;简支系杆拱桥;系杆张拉力;质量控制前言:简支系杆拱桥通常是由系杆来平衡桥梁结构,其不仅造价合理,还造型美观,因而越来越受到人们的欢迎。
由于该种类型的拱桥结构复杂,若某些部分发生病害,将极易影响到桥梁安全,因而施工人员需了解该类拱桥的所有病害,并针对其所有病害采取科学化、规范化的质量管理工作,从而保障桥梁的使用寿命。
一、简支拱工程概况及结构形式(一)工程概况某地在建铁路桥,上跨规划Ⅲ级航道,孔跨布置为下承式1-88m简支系杆拱,全长91.2m(含两侧两端至支座中心各1.6m)。
与航道斜交,斜交角度92°,设计桥墩位于规划航道两侧河岸上,桥墩设计为圆端型形实体钢筋混凝土墩,墩高在6m~8m之间,立交要求:净宽70m×净高7m。
(二)结构形式1、系梁系梁采用单箱双室预应力混凝土箱形截面,顶宽15.5m(梁端拱脚处顶宽16.6m),梁高2.5m(梁端过渡到3.0m),底宽13.5(梁端拱脚处顶宽16.1m)。
底板厚度为0.35m,顶板厚度为0.4m。
边腹板厚度为0.55m,中腹板厚度为0.4m。
吊点处设横梁,横梁厚度为0.35m。
梁端设置9.6m厚的实体段,梁端附近底板设置竖向进人孔。
拱脚高4.5m,横桥向1.6m。
2、吊杆吊杆顺桥向间距5.5m,全桥共设置13对单吊杆,吊杆采用PES(FD)ϕ7-127型低应力防腐拉锁(平行钢丝束),外套符合不锈钢管,配套使用冷铸墩头锚。
吊杆上端穿过拱肋,锚于拱肋上缘张拉底座,下端锚于腹板下缘处固定底座,各吊杆上端均设置一个磁通量传感器,用于检测吊杆力。
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钢管混凝土拱桥的应用和发展娄阳崇1(1.华中科技大学,湖北武汉430074)摘要:由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在土木工程中的应用越来越广泛,尤其在桥梁工程中的应用也越来越引起人们的兴趣与重视。
本文介绍了钢管混凝土的主要特点以及钢管混凝土拱桥在我国的应用概况,并提出目前存在的问题及未来的发展方向。
关键词:钢管混凝土;钢管混凝土拱桥; 应用;发展引言随着英国赛文铁路桥的桥墩首次采用钢管混凝土这种组合材料以来,国内外的专家学者对这种组合材料性能的研究一直没有停止过。
随着研究的不断深入,施工工艺的大幅度改进,工程应用日益广泛,高层建筑、工业厂房、桥梁及港口工程中均有应用,特别在桥梁上的应用更加突显了其优越的力学特性。
据2005 年年初统计,建成中等跨度以上的钢管混凝土拱桥多达230 座,其发展速度之快,为中外建桥史所罕见。
1 钢管混凝土的基本原理钢管混凝土,英文简称CFST。
它是将高强混凝土灌入薄壁圆钢管内而形成的组合结构材料,利用在一般的工作状态下,2 种不同力学性能的材料产生相互作用,即紧箍力来协调工作。
作者在此以工程中使用最多的圆形钢管混凝土短柱为例来介绍钢管混凝土的工作原理,如图1 所示。
钢材在弹性工作阶段,泊松比μs 变化很小,在0. 25 ~ 0. 3 之间, 可以认为是常数。
取μs =0. 283 ;而混凝土的泊松比μc 在受力过程中是不断变化的。
由低应力状态下的0. 167 左右逐渐增大到0. 5 ,当接近破坏阶段时,由于混凝土内部纵向微裂缝的发展,将超过0. 5。
对于钢管混凝土而言,在轴压力的作用下,μc 逐渐增大,并且迅速地超过钢材的泊松比μs 。
当μs =μc 时,钢管和混凝土的径向变形一致,相互间没有紧箍力存在;当μs <μc ,钢管限制了混凝土的径向变形,根据变形协调关系,相互间产生紧箍力;当μs >μc 时,此时钢管已进入塑性屈服阶段,相互间作用力只剩下粘结力。
由于紧箍力的存在,了承载力,而且还增大了其极限压应变;在轴心压力作用下,薄壁钢管的承载力是极不稳定的,实验证明,钢管实际承载力往往是理论计算值的1/3~1/5。
当在钢管内浇筑混凝土并达到一定强度后,混凝土保证了薄壁钢管的局部稳定,反过来,钢管又约束混凝土的径向变形,使它处于三向受压应力状态,延缓了受压时的纵向开裂,从而提高了钢管混凝土构件的承载力。
因此,钢管混凝土作为一种组合材料,具有独特的工作特性:弹性工作而塑性破坏,承载力高而极限压缩变形大。
其应力应变关系近似于钢材的性能。
图12 钢管混凝土的计算理论自从发现套箍混凝土比一般结构的混凝土承载能力有较大提高以来,国内外均开展了对这方面的系统研究,取得了丰硕的成果,出版、发表了大量的专著、论文,钢管混凝土则是其中比较突出的一种。
尽管如此,钢管混凝土结构力学性能的研究方法很多,主要区别在于如何估算钢管和核心混凝土之间的相互约束而产生的“效应”,从而比较真实地反映钢管混凝土结构实际的承载力。
根据对钢管混凝土组合结构理解的不同,目前主要有2 种分析方法:一种认为钢管混凝土是由钢管和混凝土2 种不同材料组成的组合结构,考虑钢管对混凝土的套箍作用,利用极限平衡原理导出相应的计算公式,该方法的优点在于避开了复杂的弹塑性阶段,无需确定材料的本构关系,直接根据结构处于极限状态时的平衡条件计算出极限状态的荷载数值。
由于钢管混凝土结构的受力路径非常复杂,所以导出的公式大多数是半理论半经验的;另一种认为钢管混凝土是一个结构,通过测定钢管和混凝土准确的本构关系,利用屈服准则,采用增量法逐步计算出钢管混凝土结构的荷载--位移曲线,在此基础上确定各种力学指标,公式以回归居多。
因为在本构关系中已经考虑了套箍效应,故其力学指标中也已经包含了套箍效应的影响。
上述理论已分别为国内有些部委所采纳,并编制了相应的规范或规程,如钢管混凝土本构关系,特别是处于三向受压状态的核心混凝土本构关系。
即使是最基本的钢管混凝土短柱试件,如钢管混凝土短柱的长细比值,钢管的纵向应变与核心混凝土的纵向应变不协调一致等尚未取得一致看法3 国内钢管混凝土拱桥的应用和发展钢管混凝土拱桥有两大类: 一种是内填型钢管混凝土拱桥,其钢管管壁外露,结构含钢率较高,可以充分利用钢管混凝土这种组合材料抗压强度高、抗冲击能力强的特点。
钢管作为核心混凝土浇注过程中的模板和支架,方便了施工,更重要的是其增大了跨越能力,另一种是内填外包型钢管混凝土拱桥,它主要解决大跨度拱桥的拱肋安装问题,首先架设自重轻,强度、刚度均较大的钢管骨架,然后在空钢管内浇注混凝土形成钢管混凝土,再在钢管混凝土骨架外挂模板浇注外包混凝土,形成钢筋混凝土结构,这种结构常称为“劲性骨架混凝土”。
在这种结构中钢管和随后形成的钢管混凝土主要是作为施工的劲性骨架来考虑。
成桥后,作为拱跨结构的一部分参与受力,但其国内钢管混凝土在桥梁工程中开始得到研究和应用是在20 世纪80 年代。
1990 年10 月建成首座钢管混凝土拱桥———四川省旺苍县东河大桥,跨度115 m ,拱肋由上下2 根钢管2Φ 800 ×10 mm 组成哑铃形断面,内灌C30 混凝土,Q235 钢材。
此后,在10余年时间内,钢管混凝土拱桥在我国得到迅猛发展,国各地大量地建成了采用钢管混凝土的大跨度拱桥。
如1995 年竣工的广东省南海三山西大桥,为中承式拱桥,L = 200 m ,两端各带1 个45 m 的上承式半拱,主跨拱肋由4 根Φ0. 75 m 的钢管混凝土组成1. 8 ×3. 5 m 的四边形组合截面,用预应力钢绞线作为系杆,平衡主拱与边跨的不平衡推力,开创了在软土地基建造大跨度拱桥的先例。
1993 年竣工的浙江省新安江望江大桥,为3 跨中承式钢管混凝土拱桥,主跨L = 120 m ,主跨拱肋为2 Φ 900 ×(12~16)mm 钢管混凝土组成哑铃形截面,截面高2 m ,Q345钢,内灌C40 混凝土,首次采用钢管变厚度的办法来减小主跨拱脚处的水平推力,并利用边跨来平衡此推力。
1996 年建成的长江三峡工程3 座公路拱桥———黄柏河大桥、下牢溪大桥和莲沱大桥, 跨度分别为160 m、160 m 和114 m ,它们是属于多拱肋上承式拱桥,每片拱肋皆采用2 个钢管混凝土组成的哑铃形截面。
2000 年建成的广州丫髻沙大桥,主跨达360 m ,是迄今世界上已建成的跨度最大的钢管混凝土中承式拱桥,该桥首次选用6 管式拱肋截面,每肋由6 Φ 750 mm 钢管混凝土组成,由横向平联板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架,其中内侧、外侧钢管为Φ 750 ×18 mm ,中间钢管Φ 750 ×20 mm ,钢管间的横向平联板总厚500 mm ,内、中、外3 根钢管通过平联板形成能共同受力的类似肋板式的结构,上下排钢管间通过Φ 450 ×12 mm 及Φ 351 ×10 mm 的腹杆组成稳定的空间结构,沿拱轴采用变高等宽截面。
相继建成的还有武汉江汉三桥(主跨280 m) 、广西三岸邕江大桥(主跨270 m) 等多座大跨钢管混凝土拱桥。
以上介绍的均属于钢管混凝土拱桥的第1 种类型———钢管内填混凝土。
钢管混凝土的第2 种类型———钢管内填外包型。
已建成的有四川内江新龙坳大桥、广西邕宁邕江大桥、江西德兴太白桥、四川盐源金河雅砻江大桥、攀枝花倮果金沙江大桥和万县长江大桥等,其中最mm ,Q345 钢材) ,吊装成拱后, 向管内灌C60 混凝土,然后挂模板浇筑混凝土,成为高7 m、宽16. 0 m 的单箱三室箱形截面拱肋,桥面总宽24 m。
这是迄今为止全世界跨度最大的以钢管混凝土为劲性骨架的公路拱桥。
在建的巫峡长江大桥,是一座主拱净跨达460m 的钢管混凝土中承式拱桥,拱肋拱顶截面高7m ,拱脚截面高14 m ,肋宽4. 14 m ,每肋上下各2 根Φ 1 220 ×22 (25) mm、内填C60 混凝土,钢管混凝土弦杆,下弦杆通过横联钢管Φ 711 ×16 mm 和竖联钢管Φ 610 ×12 mm 连接而构成钢管混凝土桁架。
该桥的修建将会再次刷新钢管混凝土拱桥的世界记录,它将是钢管混凝土在拱桥中应用的一个新的里程碑。
在这短短的20 多年时间里,我国建造了近200多座跨度不一的钢管混凝土拱桥,究其原因,从钢管混凝土拱桥自身而言,可归纳为以下几个方面:(1) 跨度适应能力强。
中国幅员辽阔,地形复杂,江河山谷众多,需要建造跨度各异的桥梁。
实践证明,钢管混凝土拱桥在100~400 m 以内具有很强的适应性和竞争力;(2) 承载能力大,施工快捷。
钢管混凝土利用内填混凝土增强管壁的稳定性,又利用钢管对核心混凝土的套箍作用,使钢管混凝土的优越性能得到充分发挥,具有很高的抗压强度和抗变形能力,非常适合以偏心受压为主的拱桥。
施工时,钢管充当很好的模板,无需额外的脚手架和模板,又起到劲性骨架的作用。
另一方面,桥梁基坑开挖、基础与混凝土浇筑、钢管加工、吊杆制作、横梁和桥面板预制可同时进行,模块化程度高,节省了施工工期,与同等跨径的其它体系桥梁相比,可节省工期30 %以上;(3) 地基适应能力强。
钢管混凝土拱桥可根据不同的地质条件和桥位断面,设计成有推力的拱桥(上承式和中承式拱) ,也可设计成无推力的系杆拱桥(下承式或带半跨边孔的飞雁式组合拱) ;(4) 造型优美。
优秀的桥梁建筑,除实用的功能外,还应是一个高雅的建筑艺术品,成为一个城市或地区的标志(象征) ,如举世闻名的美国旧金山大桥、悉尼港大江两岸,配合恰当的灯光设计,令人赏心悦目;(5) 有较成熟的施工技术作支撑。
中国是建造拱桥最多的国家,经过长期的探索,已掌握了成套的施工技术,如无支架缆索吊装法,转体施工法。
前者配合千斤顶由高强钢绞线做扣索,具有索力和拱轴线型控制精度高,并且突破了只适用于5 段以内的限制,能用于多节段拱肋吊装;后者的平转和竖转技术也已相当谙熟,已成功地用于多座钢管混凝土拱桥的安装。
(6) 大直径钢管(Φ 1 000 以上) 卷制工厂化。
有力地促进了我国钢管混凝土拱桥的发展。
4 钢管混凝土拱桥目前存在的问题钢管混凝土拱桥的发展迅猛,但其相应的理论研究滞后,具体问题表现在以下几个方面:①刚度取值问题。
现有的规程对于拱肋的轴压刚度、弯曲刚度和剪切刚度,没有形成统一的理论计算公式。
②初始应力问题。
钢管混凝土拱桥采用自架设方法,首先完成拱肋的安装、合龙,然后浇注管内混凝土,在形成钢管混凝土之前,钢管中集聚了初始应力,这种初始应力对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响尽管开展了对于单圆管拱和哑铃形拱方面的研究,但对于桁拱的研究还有待今后开展。