钢管砼及劲性骨架拱桥
钢管劲性骨架混凝土拱桥稳定性分析
度很大的劲性骨架结构又相对自重较轻的拱圈在分环分段浇筑混 段。计算可知，一阶屈曲系数= 13.7，大于 4.0，满足要求，如图 2 所
凝土时,结构变形对内力的影响不能忽略不计,且各次加载所产生 示。选取浇筑顶板合龙段混凝土前一个施工阶段来分析其稳定性。
的位移也是非线性的,此即几何非线性，因此我们在理论计算时也 计算可知，一阶屈曲系数 = 27.3，大于 4.0，满足要求，如图 3 所示。
需要考虑几何非线性。劲性骨架拱桥在不同施工阶段，在劲性骨架
桥温度场的测试分析，丰富斜拉桥温度问题研究实测数据，为 2019，40(3)：54-59.
理论分析提供基础。
[11] 王蒂,李杨等，混凝土斜拉桥施工控制中的温度效应研究[J].
4.3 目前对斜拉桥的温度分析主要集中在梁单元有限元模 公路 2010，(1)：48-52.
型的分析，而斜拉桥的温度场十分的复杂，提出更加准确的温
增大发生破坏，故稳定问题属于结构或某个构件的变形问题[1]。 1 稳定性分析 1.1 劲性骨架拱桥施工稳定性 劲性骨架拱桥在施工过程中,当浇筑底板混凝土时,混凝土湿
重荷载全由劲性骨架承担,此时整个稳定性能最差。随着已浇筑的 混凝土具有刚度之后不同程度地参与受力, 其结构的稳定性得到 了提高, 但当浇筑顶板混凝土时荷载全由劲性骨架与形成刚度的 底板和腹板混凝土共同承担,这时的稳定性有可能是较差的。对于 由分环分段浇筑形成拱箱的劲性骨架拱桥, 应根据施工过程计算 其稳定性。
-142- 科学技术创新 2020.03
钢管劲性骨架混凝土拱桥稳定性分析
吴杰 (重庆交通大学，重庆 400000)
பைடு நூலகம்
摘 要：本文主要介绍了劲性骨架外包混凝土拱桥的稳定性问题，外包混凝土施工过程中结构最不利阶段，介绍了劲性骨架
钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法
钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法一、前言：在桥梁建设领域，施工工法的选择对于工程质量和进度具有重要影响。
钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法是一种应用广泛的工法，本文将对该工法进行详细介绍，使读者了解该工法的特点和应用。
二、工法特点：该工法的特点是采用钢管劲性骨架外包混凝土拱桥结构，结合混凝土底板同步预制吊装施工工艺。
其优点包括施工效率高、质量控制精准、构造简化、工期缩短等。
三、适应范围：该工法适用于跨度较大的公路、铁路等桥梁工程，能够满足不同要求的承载能力和整体稳定性，具有很广泛的适用范围。
四、工艺原理：钢管劲性骨架外包混凝土拱桥带混凝土底板同步预制吊装施工工法的工艺原理是通过将钢管劲性骨架与混凝土底板预制品同步进行吊装和拼装，通过混凝土底板的预制可以提高施工效率和质量控制水平。
该工法采用锚杆固定钢管劲性骨架，使桥梁具有较好的强度和刚度。
五、施工工艺：施工工艺分为以下几个阶段：1. 基础施工：进行桥墩的基础施工，包括挖土、浇筑混凝土等工作。
2. 钢管劲性骨架安装：将钢管劲性骨架进行预制和安装，采用锚杆进行固定。
3. 混凝土底板预制：对混凝土底板进行预制和养护，包括模板搭设、混凝土浇注、养护等。
4. 吊装和拼装：将混凝土底板与钢管劲性骨架同步进行吊装和拼装，利用起重设备完成吊装工作。
5. 拱桥完工：进行细部加固和施工后处理工作。
六、劳动组织：在施工过程中，需要合理组织工人进行各项工作，包括基础施工、钢管劲性骨架安装、混凝土底板预制、吊装和拼装等。
同时，需要加强施工管理，确保施工流程的顺利进行。
七、机具设备：该工法需要使用各种机具设备，包括挖掘机、混凝土搅拌车、起重机、模板等。
这些设备在施工过程中起到关键作用，保证了施工的顺利进行。
八、质量控制：为了保证施工质量达到设计要求，需要采取一系列的质量控制措施。
钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工方案优化设计
钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工方案优化设计摘要：混凝土拱箱成型时的受力状态，不仅与结构和荷载有关，还与拱箱施工方法和施工顺序密切相关。
本文以昭化嘉陵江特大桥为施工背景，采用应力叠加法对钢管劲性骨架拱桥4种不同的拱箱混凝土浇筑路径的施工过程进行受力分析，从而对外包混凝土施工方法进行优化设计。
关键词：拱箱施工方法钢管劲性骨架拱桥应力叠加法浇筑路径优化设计Arch Bridges Reinforced Concrete Construction Concrete OptimumDesign OutsourcingYUAN Zhou(East China, Sichuan Road & Bridge Construction Co., Ltd., Chengdu 610200)Abstract: The concrete arch box shape when the stress state, not only with the structure and loads, but also with the arch box construction methods and construction sequence closely related. In this paper, Zhaohua Jialing River Bridge for construction background, stress superposition method using steel arch bridge reinforced with 4 different arch box construction process of concrete pouring mechanical analysis of the path to outsourcing to optimize the design of concrete construction methods.Keywords: arch box；Construction Method；Reinforced with steel arch bridge；Stress Superposition；Pouring path；Optimization1 大桥概况昭化嘉陵江特大桥跨径组合为（8×30）米预应力简支小箱梁+跨径364米钢管混凝土劲性骨架拱桥+（8×30）米预应力简支小箱梁，主桥长364米，引桥长为500米。
钢管砼及劲性骨架拱桥
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
2、拱肋弦杆连接构造 常采用法兰盘，螺栓孔对位准确相连 3、拱肋弦杆与拱座连接 将拱肋上下弦杆插入拱座内1－2倍钢管直径深度， 端头与预埋在拱座内的钢板或钢筋连接
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
4、格构式拱肋腹杆、系梁布置与连接构造
腹杆与腹杆、腹杆与弦杆、腹杆与系杆之间尽量采取 直接对接方式相连。只有连接钢管多且发生冲突时才 采用节点板连接方式
length=150m，sapn=80m，width=4m
第一节 概述
5、什么是劲性骨架砼拱桥？ Rigid Skeleton STCC Arch Bridges
采用钢骨拱桁架作为受力主筋的砼拱桥，主 要用于特大跨径的桥梁
埋置式拱架法
1997年420米的重庆万县长江大桥
重庆万县长江大桥—埋置式骨架法
Examples
第二节 钢管砼拱桥的构造
Construction of STCC arch bridges
一、钢管砼拱桥的基本组成
1、钢管砼拱肋 STCC ribbed arches 2、吊杆 Hangers 3、立柱 Spandrel columns 4、横向联系(横撑) Lateral structures 5、行车道系 Bridge decks 6、下部结构 Substructures
钢管砼结构的主要参数－套箍指标 As fs / Ac fc 0.3 ~ 3.0 研究表明，套箍指标小于0.3，套箍能力不足造成 脆性破坏，套箍指标大于3，会产生塑性变形
二、钢管砼拱桥的各部分构造
2、横撑
主要设置于拱顶、拱踋、桥面系处加强横向 联系，保证结构稳定性
横撑多采用钢管桁架，钢管可空，也可填实
1、大桥概况：桥址地质较差，桥型选用45＋200＋45米飞燕式钢管砼系杆 拱，矢跨比1/4.5，桥面宽28米，四条快车道、两条慢车道及人行道，设计 荷载汽车－20级，挂车－100，人群－3.5kN/m2
劲性骨架钢管砼拱桥外包混凝土施工技术孔德柱
劲性骨架钢管砼拱桥外包混凝土施工技术孔德柱发布时间：2023-07-14T04:57:58.101Z 来源：《工程建设标准化》2023年9期作者：孔德柱[导读] 劲性骨架钢管砼拱桥作为一种结构形式独特、承载能力强的桥梁类型，在现代桥梁工程及跨度的硐室支护中得到了广泛的应用。
它采用了钢管作为主要承载构件，通过混凝土填充和钢筋加固，形成了具有较高刚度和强度的结构体系。
这种桥梁形式具有较好的抗震性能、耐久性和施工速度快的特点，因而在交通运输领域中得到了广泛推广和应用。
身份证号码：53038119880319xxxx摘要：劲性骨架钢管砼拱桥作为一种结构形式独特、承载能力强的桥梁类型，在现代桥梁工程及跨度的硐室支护中得到了广泛的应用。
它采用了钢管作为主要承载构件，通过混凝土填充和钢筋加固，形成了具有较高刚度和强度的结构体系。
这种桥梁形式具有较好的抗震性能、耐久性和施工速度快的特点，因而在交通运输领域中得到了广泛推广和应用。
关键词：劲性骨架钢管砼拱桥；施工技术；混凝土；外包；工艺；关键技术引言劲性骨架钢管砼拱桥的施工技术对于确保桥梁的质量和安全具有重要的意义。
混凝土施工是整个桥梁建设过程中不可或缺的环节，它直接关系到桥梁及硐室的使用寿命和结构稳定性。
而混凝土施工技术作为一种重要的施工方法，在劲性骨架钢管砼拱桥的建设中起着关键的作用。
一、劲性骨架钢管砼拱桥概述1.劲性骨架钢管砼拱桥的定义和特点劲性骨架钢管砼拱桥是一种采用钢管作为主要承载构件，通过混凝土填充和钢筋加固形成的桥梁结构。
它具有以下特点：1.1高承载能力：劲性骨架钢管砼拱桥的钢管构件具有较高的强度和刚度，能够有效承受桥梁的荷载。
1.2抗震性能优异：钢管与混凝土的结合形成了整体刚性的拱形结构，具有良好的抗震性能，能够有效减小地震对桥梁的破坏。
1.3施工速度快：劲性骨架钢管砼拱桥采用了预制构件和工厂化生产，减少了现场施工时间，提高了施工效率。
1.4耐久性强：钢管与混凝土的组合能够提供良好的耐久性，使桥梁具有较长的使用寿命。
钢管混凝土劲性骨架拱桥施工安全监控方法
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钢管混凝土劲性骨架拱桥施工安全监控方法
徐钰辉 刘振华
浙江华东工程咨询有限公司 浙江 杭州 2###!!
摘&要由于桥梁施工中结构的实测值与初始理论设计值有偏差这个偏差不及时有效地调整就会影响成桥的质量 以钢管混凝土劲性骨架为背景介绍一种有效的监控方法可为同类桥梁的监控提供参考和借鉴 关键词 钢管混凝土 劲性骨架 拱桥施工 监控方法 M/B#"82767 :N8BOOG8#""6 >$%%38!"#$8#"8"!#
线形监测主 要 对 主 拱 轴 线# 施 工 阶 段 悬 臂 端 头 的 竖 向 变 位#以及扣塔塔顶水平变位的测量& 根据施工方案和监测目 的$按如下方法布置测点*
主拱标高测点分别布置在拱肋上下游侧面$在左拱脚## :$ 拱## :3 拱#2 :$ 拱#拱顶#% :$ 拱#2 :3 拱#4 :$ 拱及右拱脚布置永 久变形监控点$上下游各 7 个监控点.主拱轴线测点布置在 # :$
阶段动态监测*位移动态监测#应力动态监测#温度动态 监测& &位移监测
桥梁的线形测量数据是施工控制的重要信息& 在本桥施 工监控中$由施工单位和监控单位平行进行线形测量& 在施工 各阶段$为考察拱圈的变形是否符合理论计算数据$需要在施 工过程中监测各控制截面的变形情况$包括竖向挠度#横向及 纵向位移& 考虑到温度等外界影响条件$测量时间将尽量选择 在早晨日出前或晚上温度相对恒定的时间进行& 28#&测点布置
基于劲性骨架法的下承式钢管混凝土拱桥受力分析
基于劲性骨架法的下承式钢管混凝土拱桥受力分析钢管混凝土拱桥是一种具有较高承载力和良好整体性能的桥梁结构，其基于劲性骨架法的受力分析是对桥梁结构进行设计和施工的基本要求。
劲性骨架法是一种常用的桥梁结构力学分析方法，其基本原理是将桥梁结构抽象为一个由杆件连接起来的刚性骨架，在外力作用下进行受力分析。
在钢管混凝土拱桥的受力分析中，劲性骨架法可以有效地模拟和计算各个组成部分的受力情况。
首先，需要根据设计要求和实际情况确定拱桥的结构形式和几何参数，包括拱轴线的几何形状、跨度、高度、板厚等。
然后，将拱桥的结构抽象为一个由许多杆件连接组成的刚性骨架，在外力作用下进行受力计算。
在钢管混凝土拱桥中，主要有以下几个关键受力部位需要进行分析：1.拱腹受力分析：拱腹是拱桥的主要受力构件，承担着桥梁的垂直荷载和弯矩。
通过劲性骨架法可以计算出拱腹的受力分布情况，包括弯矩、剪力和轴力。
同时，还需要对拱腹在不同加载情况下的应力和变形进行分析，以保证拱腹的承载性能和安全性。
2.竖向支座受力分析：竖向支座是拱桥与桥墩之间的连接部位，承担着拱桥的水平荷载和垂直荷载。
通过劲性骨架法可以计算出竖向支座的受力分布情况，包括水平力和垂直力。
同时，还需要对竖向支座在不同加载情况下的应力和变形进行分析，以保证其在使用寿命内的稳定性和安全性。
3.拱腿受力分析：拱腿是拱桥与桥台之间的连接部位，承担着桥梁的水平荷载和垂直荷载。
通过劲性骨架法可以计算出拱腿的受力分布情况，包括水平力和垂直力。
同时，还需要对拱腿在不同加载情况下的应力和变形进行分析，以保证其在使用寿命内的稳定性和安全性。
通过对上述关键受力部位的分析，可以得到钢管混凝土拱桥在不同加载情况下的受力情况，包括各个构件的受力大小、分布和变形情况等。
这些结果可以为钢管混凝土拱桥的设计和施工提供重要参考，并保证其在使用寿命内的安全性和承载性能。
同时，还可以通过对不同参数的敏感性分析，得到对拱桥结构性能影响较大的因素，为拱桥的优化设计提供依据。
我国钢管混凝土劲性骨架拱桥发展综述
２ ０ １ ６年 第 ４ ６ 卷 第 ６期 （ 总第 ２ ４ １ 期）
４ ５
Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｃｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｖｏ １ ． ４ ６ ，Ｎｏ ． ６，２ ０ １ ６（ Ｔｏ ｔ ａ ｌ ｌ ｙ Ｎｏ ． ２ ４ １ ）
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ —４ ７ ２ ２ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ —０ ０ ４ ５ —０ ６
设计。
关键 词 ： 拱桥 ； 钢 管 混凝 土结 构 ； 劲性 骨架 ； 发 展概 况 ； 研 究现状 ； 设计 理论 ； 施 工 方法
中图分 类号 ： Ｕ４ ４ ８ ． ２ ２
文献标 志码 ：Ａ
Ａ Ｓ ｕ ｍｍ ａ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ 。 ＿ Ｆｉ ｌ ｌ ｅ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｔｕ ｂ ｅ Ｆｒ ａ ｍｅ ｄ Ａｒ ｃ ｈ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｃｈ ｉ ｎ ａ
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大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与稳定分析的开题报告
大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与稳定分析的开题报告1. 研究背景：随着经济的快速发展和城市化的加速推进，交通基础设施建设也越来越迫切。
钢管混凝土劲性骨架拱桥是一种新型的桥梁结构，在大跨度、高强度、高效率领域有广泛的应用前景。
针对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工及施工后的稳定性问题，有必要进行仿真计算与稳定分析的研究。
2. 研究目的与意义：本文旨在对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程进行仿真计算，包括潜在的施工难点，如支撑结构设计、工程机械布置等，以及对施工后稳定性的分析与评估。
该研究对促进钢管混凝土劲性骨架拱桥在大跨度桥梁工程领域的应用和发展具有重要的意义。
3. 研究内容：（1）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点分析。
（2）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工过程的仿真计算。
（3）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工后的稳定性分析与评估。
4. 研究方法：（1）文献调研：对国内外相关文献进行综合分析，了解大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点、施工过程中的问题及解决方案、稳定性分析和评估等内容。
（2）仿真计算：采用ANSYS等专业软件对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程进行仿真计算，并对施工过程中的潜在问题进行分析和解决。
（3）稳定性分析：基于复杂的数学模型，采用数值分析方法对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥进行稳定性分析和评估。
5. 研究计划：（1）前期准备：对相关文献进行调研，熟悉大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点，并掌握专业仿真计算软件的使用方法。
（2）中期实施：基于前期的准备工作，通过仿真计算和数值分析方法，对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程和稳定性进行分析和探讨。
（3）后期总结：撰写论文，包括研究背景、研究目的与意义、研究内容、研究方法、研究成果、结论等内容，对研究过程和研究成果进行总结和评价。
6. 预期成果：（1）对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程及施工后的稳定性问题进行深入研究，为类似的工程提供有力的技术支持。
钢管混凝土拱桥
钢管混凝土用在拱桥上有两种形式：一是直接用作主拱结 构，即钢管混凝土拱桥；二是利用钢管混凝土作为劲性骨架， 然后围绕骨架浇筑混凝土，把骨架作为混凝土的钢筋骨架，不 再拆除。后者严格来讲应该称为钢筋混凝土劲性骨架拱桥，也 有用型钢作劲性骨架的情况，此时的钢管混凝土与型钢的作用 相同。
(一)钢管混凝土拱桥的特点
1.拱肋的截面形式
哑铃形拱肋
哑铃形拱肋
哑铃形拱肋顶吊杆锚固处构造
哑铃形拱肋吊杆锚固处内部构造
旺苍大桥
2.吊杆
吊杆可采用平行钢绞线或平行钢丝束，外套无缝钢管或热 挤聚乙烯防护层。上下铺头可采用OVM锚、冷铸镦头锚等，
然后用高强度等级凝土封锚。
吊杆与拱肋的锚具布置情况
二 系杆拱桥
系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）
及桥面系等组成。
系杆拱的静力图示有 三种：柔性系杆和刚性拱 （图4a）、刚性系杆（或 撑刚性梁）和柔性拱（图 b）、刚性系杆（梁）和 刚性拱（图c）。
吊杆 拱肋
系杆
1.构件承载力大大提高
2．具有良好的塑性和韧性。 3．结构自重和造价均有降低
4．施工简单、缩短工期
5．防腐、防火性能好
6．结构造型美观
(二)钢管混凝土拱桥的组成
由钢管混凝土拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道板、下部 构造等组成。钢管混凝土拱肋是主要的承重结构，它承受桥上 的全部荷载，并将荷载传递给墩台和基础。
装配式拱桥缆索吊装施钢管混凝土系杆拱桥劲性骨架施工整套资料讲已上传
图2 起重索在塔架下部的导向滑轮
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图1 图3
图2
侧缆风的设计 后背索是平衡承重索张力、
保证支架竖直度的重要平衡 体系。侧缆风是在支架安装 过程中起到抵抗台风保证支 架稳定及在缆索起重机使用 过程中辅助后背索平衡整个 缆图索1起后重背机索缆体风系绳。
图2 36m、64m、96m侧缆 图风3绳 侧缆风绳与塔架连接
有支架拱肋拼装
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拱肋吊装
浇筑混凝土
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工程实例：天津彩虹桥钢管混凝土拱施工
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室内模型试验
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试桩
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钢板桩围堰
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钻孔平台
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桩身钢筋笼
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承台钢筋绑扎
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树脂；8-主筋对接或绑焊；9-箍筋；10-横向插销
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3．拱座
• 拱肋与墩台的连接，称为拱座。
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图2-2-25 拱座形式 a）插入式；b）预埋钢板法；c）方形肋座；d）钢铰连接 1-预留槽；2-拱肋；3-肋座；4-铸铁垫板；5-预埋角钢；6、8-预 埋钢板；7-铰座底板； 9-加第3劲4页钢/共板73页；10-铰轴支承；11-钢铰轴
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六圭河特大桥施工
工程实例：
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拱肋的预制方法
• 拱肋的预制方法分立式预制和卧式预制两种。 • 采用立式浇筑方法预制拱肋，具有起吊方便、安全和节省木材
的优点。底模采用土牛拱胎密排浇筑时，能减小预制场地。是 预制拱肋最常用的方法．尤其适用于大跨径拱桥。 • 卧式预制，拱肋的形状和尺寸较易控制，特别是空心拱肋，浇 筑混凝土时操作方便，且节省木材，但起吊时需经历卧式转为 立式的阶段容易损坏。卧式预制又可分为单片预制和多片叠制 两种。
钢筋混凝土拱桥施工—劲性骨架施工
二、劲性钢骨架法施工步骤
1、在现场按设计进行骨架1：1放样、下料、加工以及分段拼装成型。 2、采用缆索吊装法进行骨架的安装、成拱。对钢管混凝土骨架，在吊装形成钢管 骨架后还需采用泵送法浇筑管内混凝土，形成最终的骨架结构。 3、在骨架上悬挂模板浇筑混凝土拱圈（分环、分段、多工作面进行）。 4、拱上结构及桥面系等结构的浇筑及铺设。
四、劲性骨架拱桥施工工程实例
2、劲性骨架安装 每段平卧钢骨架利用滚筒移至桥台，再将钢骨架竖转90°。用平车将钢骨架运至
起吊位置，由吊运天线运至安装位置，先用螺栓将各段进行临时连接，待钢骨架合拢 调整后再将各段接头焊接。
桁架起吊
第一桁段安放在拱座的支座管内
第二桁段起吊准备安装
骨架桁段间法兰盘贴合面调整
图1：万县长江大桥拱箱混凝土浇筑横向分环
4、万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分环、分段实例
（2）万州长江大桥拱箱混凝土浇筑分段：如右图2每环分为六个和八个工作面，每个工作面又细 分为12-13个工作段。
图2：万州长江大桥拱箱混凝土纵向浇筑顺序
钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工 ——拱圈混凝土运输及变形观测
一、拱圈混凝土运输
1、 线性控制的方法有：锚索假载法、水箱调载法、千斤顶斜拉扣挂调载 法、多工作面法四种。 （1）锚索假载法：将锚索固定在河床的地锚上，锚索与地锚之间装有拉力计 和紧固器，用以施加假载。在拱箱混凝土浇筑时，根据各施工阶段的拱圈受力 和骨架变形，调整锚索拉力，以保证劲性骨架的线性和稳定性。这种方法操作 难度大，场地要求高，效果不理想。
钢筋混凝土拱桥的劲性骨架施工 ——拱桥劲性钢骨架法
一、劲性钢骨架施工法概述
劲性骨架施工法：是指在事先架设的拱形劲性骨架上，围绕骨架分环分段浇筑 混凝土，最终形成钢筋混凝土拱圈（肋）的一种施工方法。劲性骨架在施工过程中 起拱架作用，在拱圈形成后被埋于混凝土中，所以，劲性骨架法又称埋置式拱架法， 国外也称米兰法。用这种方法施工的钢骨架，不但须满足拱圈的要求，而且施工中 还起临时拱架的作用，因此，须有一定的刚性。一般选用劲性钢材如角钢、槽钢、 钢管等作为拱圈的受力钢筋。
钢管混凝土劲性骨架拱桥施工(详细)
目录第1章绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 铁路拱桥设计施工技术研究现状 (2)1.3 本文主要工作内容及其意义 (3)1.3.1 本文主要工作内容 (3)1.3.2 本文工作意义 (3)第2章钢管混凝土拱桥构造简介 (4)2.1 钢管混凝土拱桥的组成及结构 (4)2.2 钢管混凝土结构的特点 (5)2.3 构件构造 (5)第3章劲性骨架和扣索系统的仿真分析 (7)3.1 工程背景 (7)3.1.1桥址概况 (7)3.1.2主要技术标准 (7)3.1.3线路资料 (7)3.1.4地质资料 (8)3.1.5水文资料 (8)3.1.6气象资料 (8)3.1.7立交资料 (9)3.1.8通航资料 (9)3.1.9本桥采用参考图号 (9)3.1.10孔跨布置 (9)3.1.11墩台及基础 (10)3.1.12主桥1-140米上承式拱桥设计 (10)3.2 劲性骨架施工过程基于米IDAS的模型建立 (14)3.2.1 米IDAS软件的基本介绍 (14)3.2.2 劲性骨架和扣索基于米IDAS的仿真模型 (14)3.2.3扣塔结构基于米IDAS的仿真模型 (24)第4章混凝土浇筑基于米IDAS软件的仿真分析 (28)4.1 工程简介 (28)4.2 混凝土拱圈浇筑基于米IDAS的模拟 (29)4.2.1 结构建模 (29)4.2.2 结果分析 (30)第5章拱上立柱浇筑基于米IDAS软件的仿真分析 (35)5.1 工程简介 (35)5.2 拱上立柱施工基于米IDAS的模拟 (36)5.2.1 结构建模 (36)5.2.2 结果分析 (36)第6章桥面施工及桥面荷载基于米IDAS软件的仿真分析 (38)6.1 桥面施工 (38)6.1.1 工程简介 (38)6.1.2 桥面施工过程基于米IDAS的模拟 (38)6.2运营阶段车辆荷载 (40)6.2.1 工程简介 (40)6.2.2 车辆荷载基于米IDAS的模拟 (40)第7章结论与展望 (44)7.1 结论 (44)7.2进一步研究的设想和建议 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录A (47)附录B (89)第1章绪论1.1 选题的背景与意义拱桥,由于造型美观,受力性能优越,历史文化内涵丰富,历来是我国桥梁结构的一种主要桥型.拱桥的发展和其它桥梁一样,始终受力学、材料科学和施工技术的制约.到公元18世纪,工业革命中钢铁的发展以及波特兰水泥的发明和钢筋混凝土的出现引发了桥梁的技术革命.拱桥上部结构轻型化是拱桥发展的关键,而钢管混凝土结构解决了拱桥材料高强化和拱圈施工轻型化的两大难题,得到了迅速的应用推广.钢管混凝土拱桥技术日益提高,是拱桥的发展方向.世界上最早修建的钢管混凝土拱桥是上世纪30年代前苏联建造的跨越列宁格勒涅瓦河的跨度为101米拱梁组合体系桥和位于西伯利亚跨度为140米的析肋拱桥.以后又出现了曾创下世界记录的跨度为390米的前南斯拉夫KRK大桥.然而,钢管混凝土拱桥的真正发展是在90年代的中国.1990年建成的四川宜宾南门金沙江大桥为标志系中承式劲性骨架混凝土肋拱桥,跨度240米,居当时中承式拱桥世界第一;1995年广东省建成了跨度200米的南海三山西中承钢管混凝土拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一.1996年建成的广西邕宁邕江大桥跨度选312米,把中承式劲性骨架混凝土拱桥世界记录提高了72米;四川万县长江大桥就是劲性骨架混凝土拱桥,该桥跨度420米,把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫KRK大桥的390米提高了30米..这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明,目前我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列.随着经济建设的迅速发展,我国城市交通的桥梁建设亦进入迅速发展时期.为改善城市交通,加强与周围地区的联系,人们日益要求跨越江河、海湾和山谷,建造安全、经济和轻盈美观的大跨桥梁.为此,除需要改进桥梁设计计算的理论和方法外,还需要改进架桥的施工技术和发展高强轻质的新结构材料.拱桥的施工大致可以归纳为两大类：有支架施工和无支架施工.有支架施工主要用于中小跨径的石拱桥和钢筋混凝土拱桥(现浇混凝土拱桥及混凝土预制块砌筑的拱桥);无支架施工主要用于大跨度拱桥.常用的无支架施工方法有：悬臂施工法、缆索吊装施工法和转体施工法等.钢管混凝土正是这种高强轻质且便于施工的高效结构材料,其单位质量的承载力与钢材接近,甚至可能比钢材还要强;其钢管兼具安装架设阶段的劲性骨架、灌注混凝土阶段的模板和钢筋、以及运营阶段对核心混凝土的套箍约束等多种功能,较全面地解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾.所以钢管混凝土被公认为是建造大跨度拱桥的一种比较理想的结构材料.同时,本课题以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究,所使用的设计计算方法和相应的施工技术都属于当前国内铁路拱桥的主流方向,对该课题的研究学习,对我们今后的学习和工作具有重要意义,对实际工程的建设也具有一定的参考价值.1.2 铁路拱桥设计施工技术研究现状根据国内外大跨度拱桥设计与施工的经验,劲性骨架在修建拱桥时既是便利的施工受力结构,采用钢管混凝土结构作弦杆后,强度与稳定性都较易得到保证;又是成桥后理想的受力结构．不浪费材料.因此,劲性骨架施工适用于特大跨度拱桥施工,在铁路桥梁中应用广泛.在我国,铁路劲性骨架混凝土拱桥由于铁路拱桥的荷载特点、结构型式和安装方法形成了钢管结构制作与安装工艺的复杂性和特殊性, 形成了铁路钢管拱桥整个施工工艺的核心.如何简化铁路拱桥劲性骨架的设计和施工成为当前研究的热点和难点.铁路大跨度钢管混凝土拱桥就目前情况看, 结构的制作和安装工艺具有“高、难、新”的特点, 施工时, 必须充分利用工厂制作的优势条件, 重点放在结构工地焊接质量的保证和安装精度的控制上, 围绕它, 要形成制作安装工艺和质量保障系统.施工方法是大跨径拱桥最关键的技术.我国钢管混凝土拱桥的空钢管拱肋架设由以往的满堂支架上施工发展到无支架施工.目前我国拱桥主要施工方法有：转体施工法、缆索吊装法、支架施工法、悬臂拼装法等.转体法施工可减少大量的高空作业,施工安全、质量可靠,节省较多的临时支架,并可大幅度的减少对桥下交通的干扰,是具有明显技术、经济效益的一种桥梁施工方法. 转体法施工有平面转体、竖向转体和平竖结合转体三种.缆索吊装施工是目前拱桥劲性骨架施工的主要方法之一.其工序大致包括：拱肋的预制、拱肋的移运和吊装、主拱圈的安装、拱上建筑施工、桥面结构施工等.缆索吊车由塔架、主索、牵引索、起重索、起重小车(行车)和风缆等构成.有支架施工常用满堂拱架、墩梁拱架、拱式拱架等.其优点是比较简单,但占用大量器材.我国现有常备式钢拱架有两种：工字梁拱式拱架和桁架式拱架.另外还可以用其它制式构件组拼拱式拱架.特别常见的是利用军用器材,这种器材具有结构简单、拼组方便、适应性强、机械化作业程度要求低等特点.悬臂施工法施工要点是：将拱圈(肋)、立柱与纵、横梁对称地分成几段,加上临时斜拉(压)杆、上弦杆预先组成桁式框架,用拉杆或缆索锚固于台后,然后用扒杆或吊车向跨中逐段悬臂施工,最后在拱顶合龙成拱.以上四种方法各有利弊,在实际中,要综合分析选择实现工程效益的最优的一种.1.3 本文主要工作内容及其意义1.3.1本文主要工作内容以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究.本课题主要针对悬臂拼装法进行施工技术分析.因此,本文主要研究以下几个问题：(1)劲性骨架施工过程基于米IDAS软件的模型建立(2)混凝土浇筑(四环六面法)基于米IDAS软件的模型建立(3)拱上立柱施工基于米IDAS软件的模型的简化和计算(4)桥面部分及桥面荷载基于米IDAS软件的模型的简化和计算1.3.2本文工作意义本课题以在建的向莆铁路某钢管拱特大桥为依托,对大跨度钢管拱桥的设计、施工方法进行研究,所使用的设计计算方法和相应的施工技术都属于当前国内铁路拱桥的主流方向,对该课题的研究学习,对我们今后的学习和工作具有重要意义,对实际工程的建设也具有一定的参考价值.本文在系统的介绍了铁路劲性骨架混凝土拱桥概况之后,采用悬臂拼装法施工,使用目前应用广泛的通用大型有限元分析软件米IDAS对工程实际施工的全过程进行模拟和分析,得出一些结论,对实际施工和相关研究具有一定的参考价值.第2章钢管混凝土拱桥构造简介钢管混凝土用在拱桥上有两种形式：一是直接用做主拱结构,即钢管混凝土拱桥;二是利用钢管混凝土作为劲性骨架,然后围绕骨架浇筑混凝土,把骨架作为混凝土的钢筋骨架,不再拆除.后者严格来讲应该称为钢筋混凝土劲性骨架拱桥,而本文研究的即是此类型拱桥.2.1 钢管混凝土拱桥的组成及结构钢管混凝土拱桥由钢管混凝土拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道系、下部构造等组成.钢管混凝土拱肋是主要的承重结构,它承受桥上的全部荷载,并将荷载传递给墩台和基础.钢管混凝土拱桥结构轻盈,恒载集度比较均衡,因此拱轴系数比较小,一般在1.167~2.24之间,跨径小者取大值,跨径大者取小值,矢跨比在14~18之间比较合理.拱轴线采用悬链线或二次抛物线.根据行车道的位置,钢管混凝土拱桥亦分为上承式、中承式及下承式三种情况.本课题研究的是上承式拱桥的悬拼施工.图2-1 上承式拱桥正面图2.2 钢管混凝土结构的特点(1)构件承载力大大提高①由于钢管内混凝土处于三向受压状态,因此不但提高了承载力,而且还增加了极限压缩应变,这是钢管混凝土结构承载力提高的根本原因.②薄壁钢管在轴心压力作用下,管壁上存在凸凹缺陷,因而有稳定控制的承载力较低.对于钢管混凝土构件,钢管保护了混凝土,使其三向受压,而混凝土又保证了薄壁钢管的局部稳定,相互弥补了彼此的缺点,充分发挥了彼此的有点,因而承载力提高.(2)具有良好的塑性和韧性试验表明,当含钢率大于4%时,钢管混凝土柱在破坏阶段,柱长可以压缩到原长的23,完全无脆性破坏的性质.由于钢管中混凝土已由脆性破坏转为塑性破坏因而整个构件呈现弹性工作、塑性破坏的特征.(3)结构自重和造价均较低与钢结构相比钢管混凝土柱可节约钢材50%左右,造价亦可降低.与钢筋混凝土柱相比,节约混凝土约80%,减轻自重约70%,而耗钢量和造价基本相等.(4)施工简单,缩短工期①与钢结构柱相比,零部件少,焊缝短,构造简单.②与钢筋混凝土柱不同,钢管混凝土柱的钢管即为模板,免除了支模、绑扎钢筋和拆模等工序.节约材料并可有效缩短工期.(5)防腐、防火性能好①由于管内有混凝土存在,钢管的可锈蚀面积减少50%,仅需作外部防锈.可采用刷漆、镀锌或镀铝等方法进行防锈处理,防腐工艺简单.②由于管内混凝土能吸收大量热能,钢管混凝土的耐火能力远高于钢结构.(6)结构造型美观2.3 构件构造(1)拱圈(肋)钢管混凝土拱桥多为无铰拱,主拱圈采用钢管混凝土结构或劲性骨架.拱圈的线形常用圆弧线、抛物线、悬链线三中,后两者应用的多一些.本课题研究的拱圈的线型为悬链线.一般认为悬链线是实腹拱桥的合理拱轴线.而钢管混凝土拱桥常是空腹式拱桥,一般采用悬链线形使拱轴线与恒载压力线在拱顶、四分点及拱脚五个截面重合.计算亦表明采用悬链线拱轴对空腹拱拱圈的受力是有利的.因此悬链线是钢管混凝土拱桥采用最普遍的拱轴线形.(2)横撑横撑主要设置在拱顶、拱脚、拱肋与桥面系交接处,横撑的主要作用是将各片钢管混凝土拱肋连接成整体,以确保结构稳定.钢管混凝土拱肋的横撑多采用钢管桁架,钢管可以是空心的,也可以内填混凝土而做成钢管混凝土横撑.横撑在拱脚段多做成桁式K撑或X撑,以获得更好的稳定性,在桥面系以上则多采用直撑、K撑或H形撑.(3)吊杆中、下承式钢管混凝土拱桥的吊杆一般采用柔性吊杆.锚固在拱肋上的吊杆锚具,为避免直接暴露在大气中,常设置在拱肋弦杆或缀板处.吊杆可采用平行钢绞线或平行钢丝束,外套无缝钢管或热挤聚乙烯防护层.上下锚头可采用OV米锚、冷铸墩头锚等,然后用高强度混凝土封锚.通常将张拉端设置在缀板处或钢管弦杆内,下端为固定锚,以方便拆卸更换.锚头要求防护严密,不能暴露在空气中以防止锈蚀.以便于以后更换吊杆,可以做成双吊杆.第3章 劲性骨架和扣索系统的 仿真分析3.1 工程背景3.1.1桥址概况本桥位于福建省尤溪县内,属于沿海内陆地区,本桥于DK400+805.7～DK400+915.5处跨越尤溪,河道与线路夹角约为90°,于DK400+934.2~DK400+939.1处跨越一条5米宽的 碎石路,与线路夹角为67°.桥址处地貌属剥蚀低山区,地势陡峭,自然坡度 35-55°.低山区间为“V ”型山间谷地,河谷深切,现为水库,河床宽约50-100米,两岸大 部份在段基岩出露,仅沿乡间公路右侧分布有少量修路筑填的 块石土.桥台台侧山体陡峻,植被发育,主要为树木与丛林,桥位处尤溪水面较开阔,河道顺直,水流缓慢.3.1.2主要技术标准铁路等级：Ⅰ级正线数目：双线设计速度 ：200千米/h正线线间距：4.6米设计活载：中活载3.1.3线路资料线路平面：本桥平面位于直线上,线间距4.6米.纵断面：图3-1 纵断面图057 轨面标高里程DK398+170 DK411+9503.1.4地质资料(1)工程地质条件基本承载力与岩土施工工程分级:(0) Q4米l填土,稍湿,Ⅰ(1) Q4al+pl卵石土,松散,=350kPa,Ⅱ(2) Q dl+el含砾粉质黏土,硬塑,=180kPa,Ⅱ(3)2 J 3n2凝灰熔岩,强风化(W3),=500 kPa,Ⅳ(3)3 J 3n2凝灰熔岩,弱风化(W2),=1000 kPa,Ⅴ(3)3-1 F 断裂破碎带,弱风化(W2),=500 kPa,Ⅳ(3)3-2 F 断裂影响带,弱风化(W2),=800 kPa,Ⅳ(2)地质构造据钻孔探资料和地表工程地质测绘,莆田台分布有三条次生断层,产状为198°∠74°,断层带内见硅化碎裂岩.(3)水文地质特征及评价桥址区附近地表水、地下水对混凝土不具侵蚀性.(4)不良地质及特殊岩土尤溪大桥桥址区场地地貌单元较简单,根据工程地质机动钻探资料、物理勘探及现场调查测绘分析,测区右侧边坡岩层产状倾向尤溪河,为不利结构面.莆田桥台存在处地质构造,除此外未发现滑坡、泥石流等不良地质现象.(5)地震效应根据《中国地震动参数区划图》(GB18036-2001),桥址区抗震设防烈度属6度区,地震动峰值加速度为0.05g.3.1.5水文资料尤溪,水流流向由右至左,与线路夹角90°,桥址处汇水面积F=3691千米2,Q=5940米3/s,H1% =143.31米,设计流速V1%=3.2米/s.1%3.1.6气象资料尤溪县地处低纬,靠近北回归线,太阳辐射尚多,热量资源丰富,雨量比较充沛,季风气候明显.大部分地区夏长冬短,春秋相当,属中亚热带大陆性兼海洋性东南季风气候.但由于境内山峦起伏、地形复杂,构成复杂多变的气候类型,气象要素垂直差异明显,最高气温40.5℃,最低气温-7.6℃,年平均气温19—23℃之间.降水在一年中的时空分布不均,呈双峰型,干湿季分明,一般年份全年可分为四个阶段：春雨、梅雨、夏雨、秋冬雨.降水强度：日降水强度随海拔增高而递增.各级降水次数中以小雨为最多,占总雨日数的70％,中雨占19％,大雨占8％,暴雨占3％.平均每年4次暴雨.降雪与积雪：降雪日数较少,雪量不大 .低海拔地区一般间隔1～2年甚至3年才难得下1～2天雪,积雪就更是少见;高山地区冬季积雪次数较多.风向风速：风向随时冬、夏季风的更迭有明显的改变.地面的风向既受季风环流支配,又受地形影响.全年以静风为主,占71％,其次为东北偏北风,占7％,再次为西北风,占3％.风速一般都很小 ,年平均0.6米/s,各月间的风速变幅亦小 ,最大值与最小值之差仅0.2米/s,以2～4月和7月稍大 ,10～11月份较小 .3.1.7立交资料本桥于DK400+934.2~DK400+939.1处跨越一条5米宽的碎石路,与线路夹角为67°,需局部改移.3.1.8通航资料本桥于DK400+805.7~DK400+915.5处跨越尤溪,河道与线路夹角约为90°,尤溪为Ⅵ级航道,设计采用1-140米上承式拱桥跨越.3.1.9本桥采用参考图号时速200公里客货共线铁路预制后张法简支T梁通桥(2005)2201客货共线铁路常用跨度简支T梁支座安装图通桥(2007)8160铁路桥梁CKPZ-Q球形支座安装图肆桥设(2008)8560 双线钢筋混凝土矩形空心桥台肆桥设(2005)4040混凝土梁避车台通桥(2005)80303.1.10孔跨布置孔跨布置：1-24米简支T梁+1-140米拱桥+1-32米简支T梁中心里程：DK400+870.14桥全长：222.2米桥梁设计范围：DK400+759.04~DK400+981.213.1.11墩台及基础本桥桥台采用双线矩形空心台,桥墩及拱上立柱均采用矩形实体桥墩,①、②桥墩与拱脚共用扩大基础.3.1.12主桥1-140米上承式拱桥设计(1)设计采用规范《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(TB10002.1-2005)《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4-2005)《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-2005)《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》 (铁建设函(2005)157号) 《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定 (铁建设函(2003)205号) 《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)《铁路工程抗震设计规范》(GB 50111-2006)《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)关于发布《铁路混凝土结构耐久性暂行规定》等两项铁路工程建设标准局部修订条文的通知(铁建设【2007】140号)(2)主要设计荷载恒载：结构自重、二期恒载、混凝土收缩徐变.活载：①静活载：列车竖向活载采用中—活载,双线折减系数90%.②动力系数：冲击系数1+μ=1+1.2× 6/(30+13) =1.167.基础不均匀沉降：拱圈基础水平变位0.010米,竖直变位0.005米;拱上连续梁与拱圈、拱上立柱联合计算,以考虑拱圈基础变位及结构变形对其内力、变形的影响.列车制动力：列车荷载制动力取全梁满载(单线)的10%计.列车横向摇摆力：按100kN计算.长钢轨力：按《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》办理.风荷载：根据“全国基本风压分布图”,本地区基本风压=1000Pa.结构温度变化：①体系升降温根据当地气候条件采用升温15℃,降温15℃.②非均匀升、降温：拱圈采用升降温±10℃,拱上纵梁顶板升降温5℃.列车脱轨荷载：按《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》第5.2.2条办理.地震力：按《铁路工程抗震设计规范》相关条款办理.(3)结构构造①拱肋拱肋为劲性骨架钢筋混凝土X形拱,拱顶处拱肋中心距为5.6米,拱脚处拱肋中心距为11.4米,拱顶内倾2.9米,其倾角为5.37°,拱肋计算跨径140米,计算矢跨比1/4.516,拱肋平面矢高30.864米,拱轴线采用悬链线,拱轴系数米=2.514.拱肋截面除拱脚以上4.25米为实体外余均采用变高箱形截面,顶底板厚0.5米,腹板厚0.4米,拱顶截面高3.2米、宽2.3米,拱脚截面高5.4米、宽2.3米,其截面高度符合立特变化, 顶、底板与侧板间设0.8x0.4米梗肋,拱脚以上4.25～13.75米范围内顶底板加厚至1米;拱肋钢骨架由8根φ402×14米米钢管和节点板、角钢焊接成劲性骨架,缆索吊装合龙后,钢管内灌注C55微膨胀混凝土作为拱肋混凝土施工支架,施工完毕拱肋混凝土后与其一起形成劲性骨架钢筋混凝土结构.全桥拱肋共布置11道横撑,横撑由钢管及角钢焊接而成,并外包混凝土.②拱上立柱拱上立柱采用双斜柱式,其截面为 1.5(纵向)x1.35米(横向).两立柱布置在倾斜的拱肋平面内,两柱间设带空洞的薄板和横撑.拱顶处梁底至拱肋间距较小,将支承垫石直接设在拱肋上.采用C50混凝土.考虑后续施工拱肋的变位,立柱支承垫石顶面需设预超高值.③拱座墩拱座墩顶帽一侧为连续梁,一侧为简支T梁.考虑简支T梁架梁及维护的要求,其顶帽横向宽度采用10.6米.墩身纵横向坡度均为1：40.④纵梁桥面纵梁采用4联(3×13)米钢筋混凝土箱形截面连续梁,梁高1.6米,顶板宽9.56米,底板宽6.56米,顶板厚0.372米,底板厚0.3米,腹板厚0.5米;纵梁采用满布支架现浇C45混凝土的施工方式,由两拱脚向拱顶对称浇注,施工前将支座安装到位.⑤桥面系及桥梁检查设备桥面系采用有砟桥面,桥面宽9.56米,设双侧人行道和钢栏杆,人行道宽度0.8米;避车台设在拱座墩、2、4、6、8、10号立柱处,两侧均设.拱上立柱设围栏、吊篮、检查梯等检查设备;拱肋顶面设检查护栏,每片拱肋各设一套活动检查设备.(4)主要建筑材料①混凝土拱肋采用C55混凝土,f c=37.0米Pa,f ct=3.30米Pa.拱肋钢骨架管内采用C55微膨胀混凝土, f c=37.0米Pa,f ct=3.30米Pa.纵梁及墩柱顶帽、垫石采用C45混凝土,f c=30米Pa,f ct=2.9米Pa.墩身采用C40混凝土,f c=27.0米Pa,f ct=2.7米Pa.拱座采用C35混凝土,f c=20.0米Pa,f ct=2.20米Pa;桥台支承垫石采用C50混凝土,f c=33.5米Pa,f ct=3.1米Pa.桥台台顶、顶帽采用C40混凝土,f c=27.0米Pa,f ct=2.7米Pa.桥台台身采用C35混凝土,f c=23.5米Pa,f ct=2.5米Pa.②钢材拱肋钢骨架弦管及横撑弦管采用Q345qD,［σw］=210米Pa;普通钢筋HRB335钢筋抗拉标准强度f sk＝335米Pa,HPB235钢筋抗拉标准强度f sk＝235米Pa,弹性模量均为E＝2.1×105 米Pa.③钢结构焊接材料手工焊接材料：使用E5015、E5016、E5018焊条埋弧自动焊材料：使用HJ402－H08E焊剂、焊丝.(5)结构计算结构纵向计算时,拱上连续梁与拱圈、拱上立柱联合计算,考虑拱圈基础变位及结构变形对纵梁内力、变形的影响.纵向计算分3个计算模型：①拱肋混凝土施工完成前,钢管骨架模拟成桁架,为钢桁架模型.②钢管骨架混凝土达到设计强度 ,浇筑拱肋混凝土,为钢-混合结构模型.③拱肋混凝土施工完后,运营阶段,按混凝土梁单元模型.根据施工实际加载历程,对结构内力、应力和位移进行叠加.拱肋、纵梁、墩柱按钢筋混凝土构件设计,对其分别检算其应力.(6)施工顺序本桥若采用转体施工安装拱肋钢骨架,基础边坡开挖过大;经比较,本桥拟采用悬臂拼装法施工拱肋钢骨架,然后压注钢管混凝土、分环施工拱肋混凝土、现浇拱上立柱、支架上现浇桥面纵梁.施工顺序如下：①采用悬臂拼装法施工钢骨架采用山东富友有限公司生产的FTZ7030型塔式起重机吊装拱肋钢骨架,最大吊重16t,为安装方便,首先将两片拱肋钢骨架与永久横撑的钢骨架在桥头分段焊接好后,一起吊装.钢骨架合拢温度采用15℃~20℃.②由拱脚向拱顶对称灌注C50微膨胀混凝土选择合适的地泵,由拱脚向拱顶对称灌注C50混凝土,要求在混凝土初凝前灌完一根钢管,并采取措施保证钢管混凝土填充密实.混凝土应具有良好的泵送性能和微膨胀性,抵消混凝土收缩.③钢管混凝土灌注、养生完毕后,在钢骨架上安装摸板,绑扎钢筋,浇注拱肋混凝土.拱桥拱肋外包混凝土采用“四环六面”法施工.“四环”即是将拱肋截面沿拱轴分作底板、下倒角、侧板、上倒角和顶板四环,每次施工一环.下一环施工须待上一环混凝土养护一个龄期后进行.“六面”即是将每一环沿拱轴分作六段(即六个工作面),段与段之间留间隔槽,浇注混凝土时,六个工作面同时施工(由拱脚向拱顶),完成该环混凝土的浇注.④施工拱上立柱⑤脚手架现浇桥面纵梁(7)施工注意事项①拱座、基础基坑尽量避免超挖,超挖部分须回填混凝土,以增强拱座、基础的抗推能力.基底须置于基本承载力［］≥1000kPa的W2基岩内,基坑清理干净.基坑开挖到位后,需有监理、配施桥、地人员现场检查确认后,方可进行后续工作.②拱座大体积混凝土浇注时需采取措施,避免混凝土出现裂缝.③拱座预埋骨架位置需准确,以保证拱肋骨架对接.④拱座预埋铰座板平整,倾角、位置需准确,以保证拱肋骨架准确到位.⑤混凝土接触面应凿毛、冲洗干净,保证新老混凝土可靠结合.⑥拱肋分环浇注的混凝土层面应设接茬钢筋.⑦骨架、钢筋以及其他预埋件,在浇注混凝土前应仔细检查是否齐全、到位,并作好防锈、除油、除锈工作.栏杆、检查设备及箱形拱肋内的剪刀撑外露的钢构件需采用两道LW-1水性无机富锌底漆、两道氟碳面漆防护. `⑧拱肋从钢骨架吊装、混凝土分环浇注,到架梁、二期恒载上桥的全部施工过程中应加强对拱轴线变位(垂直位移、水平位移)观测,上报设计,以便设计人员掌握拱肋施工过程中的受力情况,及时指导施工.(8) 环境保护与水土保持措施本桥施工场地主要在山坡上,拱座基础开挖弃土结合桥头隧道弃渣堆放,其开挖边坡采用挂网喷混凝土护坡.施工临时用地在施工完成前恢复到自然状态,交还地方使用.。
钢管拱与劲性骨架拱的对比分析与发展方向概述
钢管拱与劲性骨架拱的对比分析与发展方向概述摘要我国于20世纪50年代开始研究钢管混凝土结构，虽然起步较晚但发展迅速，截至目前，钢管混凝土结构被广泛运用与土建工程的受压结构中，其中钢管混凝土拱桥已有几百多座，钢管混凝土的运用形式有两种，分别为劲性骨架拱桥与钢管拱桥。
本文主要分析了这两种拱桥的特点以及其差异，浅述了两种桥型的发展方向。
关键词钢管拱；劲性骨架拱；对比分析；发展方向1 钢管拱与劲性骨架拱概述钢管混凝土是一种由钢管与混凝土结合形成的新型复合材料，具有优异的力学性能和施工方便性。
钢管混凝土在土木工程中具有多方面的应用，如房屋建筑、港口建设、桥梁建筑以及特种工程等。
而钢管混凝土在拱桥中的应用，恰好解决了拱桥设计里的高强度材料和无支架施工两大难题，使得停滞多年的拱桥技术得到了进一步发展。
钢管混凝土拱桥具有跨径大、地基适应性好、用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大、造型优美等优点，目前钢管混凝土拱桥有钢管拱和劲性骨架拱两种形式。
1.1 钢管拱钢管拱是一种以各种形状的钢管为骨架（一般是圆形），内填高强混凝土，钢管管壁外露制成拱肋的肋拱桥，钢管混凝土在钢管拱桥建设过程中，初期作为施工骨架，后期作为承重部分，以使用荷载为控制荷载。
钢管拱桥的结构形式多样，有上承式拱、中承式拱、飞燕式拱、拱梁组合体系桥和下承式刚架系杆拱桥。
钢管拱的截面形式多为桁架布置形式，很少布置成单管形或者哑铃形，因为单管形、哑铃形在大跨度拱桥中，截面刚度和稳定性较小。
我国从20世纪50年代开始起步研究钢管混凝土，截至目前钢管拱桥已修建400多座，应用范围非常广泛[1]。
1.2 劲性骨架拱劲性骨架拱是一种以型钢或钢管混凝土作为受力筋和劲性骨架，再外包混凝土形成主拱圈的拱桥。
目前修建的许多桥梁（如沪昆铁路北盘江大桥）由于钢管混凝土各个方向的应力均匀，受力性能好，采用钢管混凝土作为劲性骨架，而较少采用型钢。
用钢管混凝土作为劲性骨架的劲性骨架拱桥又称内填外包型钢管混凝土拱桥。
拱桥施工劲性骨架
成熟阶段
目前，劲性骨架已经成为拱桥施工中 的重要技术之一。随着计算机技术和 有限元分析方法的发展，人们可以对 劲性骨架进行更精确的设计和优化， 进一步提高其承载能力和稳定性。同 时，新型材料和制造技术的发展也为 劲性骨架的应用提供了更多的可能性 。
02
CATALOGUE
拱桥施工劲性骨架的设计
设计原则与流程
原则
确保骨架的强度、刚度和稳定性 ，满足施工要求，同时保证经济 合理。
流程
初步设计、技术设计、施Biblioteka 图设 计。结构设计01
结构设计应考虑拱桥的跨度、荷 载、施工方法等因素，以确保骨 架的承载能力和稳定性。
02
结构设计应包括骨架的支撑体系 、连接方式、节点处理等，以确 保结构的整体性和可靠性。
尺寸与材料选择
控制拱桥线型和尺寸
劲性骨架可以作为施工模板，控制拱桥的线型和尺寸。通过调整劲性骨 架的安装位置和角度，可以确保拱桥的线型和尺寸符合设计要求。
03
简化施工过程
劲性骨架的使用可以简化拱桥的施工过程，提高施工效率。由于劲性骨
架具有较高的承载能力和稳定性，可以减少临时支撑的数量和复杂性，
从而缩短施工周期。
劲性骨架的发展历程
工程特点
施工环境复杂，技术难度高， 安全风险大
劲性骨架的设计与施工方案
设计理念
采用劲性骨架作为拱桥施工的主要承重结构，确保施工过程中的稳定性和安全 性。
施工方案
根据工程实际情况，设计合理的劲性骨架结构形式，并进行详细的结构分析和 计算。在施工过程中，采用大型吊装设备进行安装，确保施工质量和安全。
施工效果与评价
新型材料研发
研究开发高强度、轻质、耐腐蚀 的新型材料，用于劲性骨架的制 作和连接，提高其承载能力和耐 久性。
大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法
大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法大跨度混凝土拱桥“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”拱圈混凝土分环浇筑施工工法一、前言大跨度混凝土拱桥在桥梁工程中起到了重要的作用，其结构设计与施工工艺都需要综合考虑多种因素。
本文将介绍一种名为“钢管混凝土劲性骨架+斜拉扣挂”的施工工法，用于大跨度混凝土拱桥的施工。
二、工法特点该工法通过采用钢管混凝土劲性骨架和斜拉扣挂技术，实现了大跨度混凝土拱桥的分环浇筑施工。
其特点如下：1. 结构稳定：钢管混凝土劲性骨架提供了高强度和刚性支撑，使得拱桥在施工过程中能够保持整体结构的稳定。
2. 施工效率高：通过分环浇筑的方式，可以同时进行多个区域的混凝土浇注，提高施工效率。
3. 跨越能力强：采用斜拉扣挂技术，提供了对拱桥边缘和中心受力点的支撑，进一步增强了拱桥的承载能力和稳定性。
三、适应范围该工法适用于大跨度混凝土拱桥的施工，特别适用于长跨度、复杂地形条件下的拱桥项目。
四、工艺原理该工法主要通过钢管混凝土劲性骨架和斜拉扣挂技术来实现拱桥的施工。
钢管混凝土劲性骨架作为拱桥的支撑骨架，提供了结构的稳定性和刚性。
斜拉扣挂技术则通过张拉扣挂的钢索将拱桥的边缘和中心受力点连接起来，形成一个整体结构。
五、施工工艺1. 基础处理：根据设计要求进行桥墩和桥台的基础施工，确保其稳定和承载能力。
2. 劲性骨架搭设：在桥墩和桥台上搭设钢管混凝土劲性骨架，确保其准确度和稳定性。
3. 斜拉扣挂张拉：在劲性骨架上设置斜拉扣挂点，并进行张拉调整，使扣挂的钢索形成合适的张力。
4. 分环浇筑：根据设计要求，将混凝土按照分段的方式进行浇筑，确保每个分段的质量和密实度。
5. 拱圈收模：等待混凝土达到设计强度后，拆除模板，进行拱圈的质量检验和调整。
6. 后续工序：完成拱圈的测量和调整后，进行后续工序，如桥面铺装、栏杆安装等。
六、劳动组织根据施工工艺的要求，需要合理组织施工人员的分工和协作，确保施工进度和质量。
劲性骨架钢管内及外包混凝土施工技术(汇报版)
三室等高变宽箱型截面，高
8.5m ，宽度从拱顶至拱脚 18 ～ 28m 变化；拱箱中间箱室采用
9.8m 等宽截面，左右两个边箱
3.5m～8.5m变化。
外 包 C60 混 凝 土 ， 总 量 为 24068m3 ，采用纵向分段，横向分
环法连续浇注施工。
二、技术难点
管内压注技术难点
外包混凝土配合比
对C60强度等级的混凝土进行了大量不同砂率、不同水灰比、不同胶凝材 料、不同矿物掺合量等对比试验，共设计了150种配合比，经大量试验， 逐步优化后发现C60混凝土粉煤灰掺量为胶凝材料总量的25%，效果最佳。
外包混凝土现场布置
外包现场布置图
施工步骤一：拱脚实心段
★支架现浇5m拱脚实心段。
★底模安装
施工步骤七：中箱顶板施 工
★中箱顶板
施工步骤七：中箱顶板施工
线形、应力及温度监测
外包混凝土变形监控量测点分别布置在拱肋上下游侧面，在左拱脚、 1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱顶、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱脚布置永久 变形监控点，对环境温度、预埋温度测试，提出线形控制的温度修正值。 。
■ 斜拉扣索调载法：调载过程不增加劲性骨架的荷载而是减载（
减小了施工过程劲性骨架及外包过程的应力），实现了“四两拨千斤 ”的效果，利于拱的稳定；调载准确、方便、灵活、快捷，成本低，
运用环境不受限制，还能调整拱圈永存应力。
外包混凝土重要技术创新
南盘江大桥外包混凝土分环分段法施工： "分环"法使钢管拱劲性骨架只需独立承担边箱底板荷载，剩余施工阶段由 已完成外包阶段和劲性骨架共同承担，使施工过程更加安全，节约了用钢量
施工步骤三：边箱底板
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第一节 概述
1、什么是钢管砼？ 、什么是钢管砼？ Steel Tube Filled with Concrete Steel Tube Confined Concrete 钢管砼是空钢管内填充砼而形成的一种 复合材料 Composite Material 砼增强钢管壁的稳定性 砼增强钢管壁的稳定性 钢管对砼形成 套箍作用Confined Concrete
第一节 概述 第二节 钢管砼拱桥的构造 构造 第三节 钢管砼拱桥的计算 第四节 劲性骨架砼拱桥的构造 第五节 劲性骨架砼拱桥的计算
第二节 钢管砼拱桥的构造
Construction of STCC Arch Bridges
一、钢管砼拱桥的基本组成 Basic members of STCCAB 二、钢管砼拱桥的构造 Construction of STCCAB 三、钢管砼拱肋构件的节点与连接 Nodes and Connection of STCC arch rib members 四、实例 Examples
二、钢管砼拱桥的各部分构造
2、横撑 主要设置于拱顶、拱踋、桥面系处加强横向 联系，保证结构稳定性 横撑多采用钢管桁架，钢管可空，也可填实 横撑在拱踋多采用K撑或X撑，获得较好稳 定性，桥面系上采用直撑或K撑或H撑。
二、钢管砼拱桥的各部分构造
2、横撑
二、钢管砼拱桥的各部分构造
2、横撑
二、钢管砼拱桥的各部分构造
二、钢管砼拱桥的各部分构造 1、钢管砼拱肋
（3）混凝土 宜选用高标号，与含钢率匹配，发挥套箍作用 加入减水剂和膨胀剂、加入粉煤灰降低水化热、减 少水泥用量以减少收缩 钢管砼结构的主要参数－套箍指标 As f s / Ac f c = 0.3 ~ 3.0 研究表明，套箍指标小于0.3，套箍能力不足造成 脆性破坏，套箍指标大于3，会产生塑性变形
第二节 钢管砼拱桥的构造
Construction of STCC arch bridges
一、钢管砼拱桥的基本组成
1、钢管砼拱肋 STCC ribbed arches 2、吊杆 3、立柱 Hangers Spandrel columns
4、横向联系(横撑) Lateral structures 5、行车道系 6、下部结构 Bridge decks Substructures
span=229 m
Bridge over the River Loire in Orleans (France)
York Millennium Footbridge (UK)
length=150m，sapn=80m，width=4m ， ，
第一节 概述
5、什么是劲性骨架砼拱桥？ 、什么是劲性骨架砼拱桥？ Rigid Skeleton STCC Arch Bridges
绵阳涪江三桥
武汉晴川大桥 武汉晴川大桥
Omishima Bridge (Japan 1979)
Type-2-hinged solid rib arch, span=297.0 m width = 19.5m steel weight = 5208 tons
Chesapeake&Delaware Canal Bridge (USA 1995)
采用钢骨拱桁架作为受力主筋的砼拱桥， 采用钢骨拱桁架作为受力主筋的砼拱桥，主 钢骨拱桁架作为受力主筋的砼拱桥 要用于特大跨径的桥梁 埋置式拱架法
1997年420米的重庆万县长江大桥 年 米的重庆万县长江大桥 米的重庆
重庆万县长江大桥—埋置式骨架法 重庆万县长江大桥 埋置式骨架法
第一节 概述
6、劲性骨架砼拱桥的建造情况 、
3、吊杆
hangers
第二节 钢管砼拱桥的构造
Construction of STCC Arch Bridges
一、钢管砼拱桥的基本组成 Basic members of STCCAB 二、钢管砼拱桥的构造 Construction of STCCAB 三、钢管砼拱肋构件的节点与连接 Nodes and Connection of STCC arch rib members 四、实例 Examples
年德国建造了第一座130米的大桥 （1）1909年德国建造了第一座 ） 年德国建造了第一座 米的大桥 （2）1970年日本开始使用劲性骨架建造拱桥 ） 年日本开始使用劲性骨架建造拱桥 年辽宁省建造了一座70米的拱桥 （3）1980年辽宁省建造了一座 米的拱桥 ） 年辽宁省建造了一座 米的广西邕江邕宁大桥 （4）1996年312米的广西邕江邕宁大桥 ） 年 米的广西 米的重庆万县长江大桥 （5）1997年420米的重庆万县长江大桥 ） 年 米的重庆
1996年312米的广西邕江邕宁大桥 年 米的广西邕江邕宁大桥 米的广西
1996年312米的广西邕江邕宁大桥 年 米的广西邕江邕宁大桥 米的广西
1996年312米的广西邕江邕宁大桥 年 米的广西邕江邕宁大桥 米的广西
1997年420米的重庆万县长江大桥 年 米的重庆万县长江大桥 米的重庆
1997年420米的重庆万县长江大桥 年 米的重庆万县长江大桥 米的重庆
2、横撑
二、钢管砼拱桥的各部分构造
2、横撑
二、钢管砼拱桥的各部分构造
3、吊杆 hangers （1）锚固在拱肋的吊杆锚具 （2）吊杆采用平行钢绞线或平行钢丝束，外套无缝钢 管或热挤聚乙烯层防护，上下采用OVM锚、墩头锚等
二、钢管砼拱桥的各部分构造
3、吊杆 hangers
二、钢管砼拱桥的各部分构造
1991年115米的四川旺苍大桥 年 米的四川旺苍大桥 米的四川
360米的广州丫髻沙大桥 米的广州丫髻沙大桥 米的
2004年7月建成 年 月建成 月建成460米的重庆巫峡长江大桥 米的重庆巫峡长江大桥 米的重庆
2001年建成 年建成288米的重庆奉节梅溪河大桥 米的重庆奉节梅溪河大桥 年建成 米的重庆
四、实例－广东Βιβλιοθήκη 海三山西大桥四、实例－广东南海三山西大桥
主拱横断面 Main arch section
四、实例－广东南海三山西大桥
大桥概况：桥址地质较差，桥型选用45 200＋45米飞燕式 45＋ 米飞燕式钢管砼系杆 1、大桥概况：桥址地质较差，桥型选用45＋200＋45米飞燕式钢管砼系杆 矢跨比1/4.5 桥面宽28 1/4.5， 28米 四条快车道、两条慢车道及人行道， 拱，矢跨比1/4.5，桥面宽28米，四条快车道、两条慢车道及人行道，设计 荷载汽车－20级 挂车－100，人群－ 荷载汽车－20级，挂车－100，人群－3.5kN/m2 构造特点： 2、构造特点：拱肋是钢管砼桁架结构 主跨拱肋高3.5m， 750x10mm钢管组成空间桁架结构，内填C40砼 钢管组成空间桁架结构 C40 主跨拱肋高3.5m，由4根750x10mm钢管组成空间桁架结构，内填C40砼。 3.5m 上弦和下弦之间用10mm厚钢板连接，内填C40 10mm厚钢板连接 C40砼 腹杆为350x10mm 350x10mm的 上弦和下弦之间用10mm厚钢板连接，内填C40砼。腹杆为350x10mm的15Mn 空钢管。 空钢管。 吊杆间距5 吊杆间距5米，每根吊杆144根直径5mm平行钢丝束，两端墩头锚，安全系 每根吊杆144根直径5mm平行钢丝束，两端墩头锚， 144根直径5mm平行钢丝束 数 3 倍。 系杆用600股fai15.2钢绞线置于主桥面上，边跨张拉力传到主跨拱踋 系杆用600股fai15.2钢绞线置于主桥面上，边跨张拉力传到主跨拱踋以 600 钢绞线置于主桥面上 平衡推力。 平衡推力。 两拱肋间设9道横撑，每道横撑为4 500x12mm钢管桁架， 两拱肋间设9道横撑，每道横撑为4根500x12mm钢管桁架，宽2米。 钢管桁架 主桥桥墩采用12根直径150厘米的钻孔灌注桩 主桥桥墩采用12根直径150厘米的钻孔灌注桩 12根直径150
节点构造
横 向 连 接
第二节 钢管砼拱桥的构造
Construction of STCC Arch Bridges
一、钢管砼拱桥的基本组成 Basic members of STCCAB 二、钢管砼拱桥的构造 Construction of STCCAB 三、钢管砼拱肋构件的节点与连接 Nodes and Connection of STCC arch rib members 四、实例 Examples
第一节 概述
3、钢管砼的主要缺点 、
接头连接存在的缺陷 （1）钢管的接头连接存在的缺陷 ）钢管的接头 （2）钢管内灌注砼的密实度问题 密实度问题 ）钢管内灌注砼的密实度 养护问题 （3）钢管的养护问题 ）钢管的养护 疲劳性能 （4）钢管砼的动力性能及疲劳性能 ）钢管砼的动力性能及疲劳
第一节 概述
第一节 概述
2、钢管砼的主要优点 、
强度高、 （1）钢管砼复合体具有强度高、延性好、质量轻、 ）钢管砼复合体具有强度高 延性好、质量轻、 耐疲劳、抗冲击等 耐疲劳、抗冲击等 支模、 （2）与钢筋砼比，钢管砼省去支模、拆模等工序 ）与钢筋砼比，钢管砼省去支模 拆模等工序 （3）钢管相当于钢筋，具有纵向钢筋和横向箍筋 ）钢管相当于钢筋，具有纵向钢筋和 纵向钢筋 的作用， 的作用，既能受压又能受拉 节省材料约 ％ （4）与钢筋砼比，钢管砼可节省材料约50％ ）与钢筋砼比，钢管砼可节省材料
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
4、格构式拱肋腹杆、系梁布置与连接构造 腹杆与腹杆、腹杆与弦杆、腹杆与系杆之间尽量采取 直接对接方式相连。只有连接钢管多且发生冲突时才 采用节点板连接方式 5、格构式拱肋缀条的节点构造
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
节点与连接－节点板连接
4、钢管砼拱桥的建造情况 、
（1）1930年苏联建造就了第一座钢管砼拱桥 ） 年苏联建造就了第一座钢管砼拱桥 （2）1963年我国将钢管砼用于北京地铁车站工程 ） 年我国将钢管砼用于北京地铁车站工程 （3）1991年我国建成了第一座钢管砼拱桥－115米 年我国建成了第一座钢管砼拱桥－ ） 年我国建成了第一座钢管砼拱桥 米 的四川旺苍大桥 米的广州丫髻沙大桥 （4）2000年360米的广州丫髻沙大桥是转体施工的 ） 年 米的广州丫髻沙大桥是转体施工的 世界最大跨度钢管砼拱桥 米的重庆巫山巫峡长江大桥 （5）2004年460米的重庆巫山巫峡长江大桥是世界 ） 年 米的重庆巫山巫峡长江大桥是世界 上最大跨度的钢管砼拱桥