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
Material characteristics of STCCAB 三、钢管砼拱桥内力计算
Calculation of inner force of STCCAB
第三节 钢管砼拱桥的计算
Steel Tube Confined Concrete Arch Bridge (STCCAB)
第一节 概述 第二节 钢管砼拱桥的构造 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
第一节 概述
1、什么是钢管砼？ 2、钢管砼的主要优点 3、钢管砼的主要缺点 4、钢管砼拱桥的建造情况 5、什么是劲性骨架砼拱桥？ 6、劲性骨架砼拱桥的建造情况
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
2、构造特点：拱肋是钢管砼桁架结构
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。 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。
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
四、实例－广东南海三山西大桥
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
1991年115米的四川旺苍大桥
360米的广州丫髻沙大桥
2004年7月建成460米的重庆巫峡长江大桥
2001年建成288米的重庆奉节梅溪河大桥
绵阳涪江三桥
武汉晴川大桥
Omishima Bridge (Japan 1979)
Type-2-hinged solid rib arch, span=297.0 m
设计单位
铁道部专业设计院 广西区交通勘测设计院
铁道部大桥局设计院 广西区交通勘测设计院 重庆市政设计院 铁道部大桥局设计院
9 湖北江汉五桥 10 浙江铜瓦门大桥 11 广珠线河口大桥 12 广西六景邕江大桥 13 四川眉山岷江大桥 14 四川绵阳洪江大桥 15 广东南海三山西大桥 16 杭州钱塘江四桥 17 郑州黄河二桥 18 四川旺苍东河大桥
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
钢管混凝土拱桥（18座）
排序 1 2 3 4 5 6 7 8
桥名 巫山长江大桥 广州丫髻沙大桥 南宁永和邕江大桥 重庆奉节梅溪河大桥 湖北江汉三桥 南宁三岸邕江大桥 重庆高家花园嘉陵江大桥 湖北秭归青于河大桥
主跨 460 360 338 288 280 270 270 256
建成 2004 2000 拟建 2002 2001 1998 2001
四、实例－广东南海三山西大桥
四、实例－广东南海三山西大桥
四、实例－广东南海三山西大桥
四、实例－浙江铜瓦门大桥
四、实例－浙江铜瓦门大桥
四、实例－浙江铜瓦门大桥
四、实例－合川嘉陵江大桥130＋200＋130m，2000年建
四、实例－合川嘉陵江大桥130＋200＋130m，2000年建
四、实例－合川嘉陵江大桥130＋200＋130m，2000年建
3、施工特点 （1）支架浇注边跨半拱 （2）拱肋制作：冷弯卷制拱肋钢管，放半拱大样焊接，每肋分7段制作 （3）无支架吊装拱肋 （4）系杆安装：拱肋合拢后安装横撑，穿系杆钢绞线，安装张拉设备 （5）浇注拱肋砼，安装桥面系，同步张拉系杆 4、计算特点 （1）主跨、边跨及基础作为整体建模计算，考虑基础水平抗力 （2）计算考虑了砼收缩、徐变、温度变化、基础不均匀沉降、水平位移的 影响内力 （3）采用美国Nastran程序计算了5种工况的空间稳定分析，安全系数大于4
二、钢管砼拱桥的各部分构造
1、钢管砼拱肋 f/l=1/4-1/8,m=1.167-2.24
（1）拱肋横截面：单肋型、双肢亚玲型、四肢格构 型、三角形格构型、集束型
二、钢管砼拱桥的各部分构造
1、钢管砼拱肋
（2）钢管：采用16Mn钢、15Mn钢或A3钢，无缝钢 管或钢板卷制加工均可，厚度不宜小于12mm。
四、实例－武汉长丰大桥 主跨240m,宽31m，2001年建
四、实例－武汉长丰大桥
四、实例－武汉长丰大桥
第一节 概述 第二节 钢管砼拱桥的构造 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
第三节 钢管砼拱桥的计算 Calculation of STCC arch bridges 一、概述 二、钢管砼材料性能
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
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
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
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
240
2001 湖北省交通规划设计院
238
在建 浙江省交通设计院
224
拟建
220
1999 广西区交通勘测设计院
206
2002 四川省公路规划设计院
202
1997 四川省公路规划设计院
200
1995 广东省公路勘测设计院
2002 杭州城建设计院
河南省交通勘测设计院
115
1990 第一座钢管混凝土拱桥
世界记录 1 2
钢管与砼面积之比称为含钢率，不宜小于5％， 否则不能发挥套箍作用，也不宜大于10％，以免浪费 钢材。
焊缝采用螺旋焊接(也可采用直缝)，必须符合质 量检验标准。进行超声波检测或x射线检测
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
1996年312米的广西邕江邕宁大桥
1996年312米的广西邕江邕宁大桥
1997年420米的重庆万县长江大桥
1997年420米的重庆万县长江大桥
第一节 概述 第二节 钢管砼拱桥的构造 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
第一节 概述
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 （2）1963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 的四川旺苍大桥 （4）2000年360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 （5）2004年460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
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
length=150m，sapn=80m，width=4m
源自文库
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
第一节 概述
2、钢管砼的主要优点
（1）钢管砼复合体具有强度高、延性好、质量轻、 耐疲劳、抗冲击等
（2）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 的作用，既能受压又能受拉 （4）与钢筋砼比，钢管砼可节省材料约50％
第一节 概述
3、钢管砼的主要缺点
（1）钢管的接头连接存在的缺陷 （2）钢管内灌注砼的密实度问题 （3）钢管的养护问题 （4）钢管砼的动力性能及疲劳性能
Nodes and Connection of STCC arch rib members 四、实例
Examples
第二节 钢管砼拱桥的构造
三、钢管砼拱肋构件的节点与连接
1、节点与连接的要求 （1）连接节点必须满足强度、刚度、稳定性要求 （2）节点及连接构件应构造简单、整体性好、安 全可靠、节省材料、方便施工 （3）钢管砼的连接设计必须保证可靠地传递内力
第一节 概述
6、劲性骨架砼拱桥的建造情况
（1）1909年德国建造了第一座130米的大桥 （2）1970年日本开始使用劲性骨架建造拱桥 （3）1980年辽宁省建造了一座70米的拱桥 （4）1996年312米的广西邕江邕宁大桥 （5）1997年420米的重庆万县长江大桥
1996年312米的广西邕江邕宁大桥
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
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
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
第一节 概述
1、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 钢管对砼形成 套箍作用Confined Concrete
width = 19.5m steel weight = 5208 tons
Chesapeake&Delaware Canal Bridge (USA 1995)
span=229 m
Bridge over the River Loire in Orleans (France)
York Millennium Footbridge (UK)
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 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以 平衡推力。
两拱肋间设9道横撑，每道横撑为4根500x12mm钢管桁架，宽2米。
主桥桥墩采用12根直径150厘米的钻孔灌注桩
四、实例－广东南海三山西大桥