鋼管混凝土拱橋的施工方法和結構設計

1、鋼管混凝土拱橋的施工方法鋼管砼結構，由于能通過互補使鋼管和混凝土單獨受力的弱點得以削弱甚至消除，管內混凝土可增強管壁的穩(wěn)定性，鋼管對混凝土的套箍作用，使砼處于三向受力狀態(tài)，既提高了混凝土的承載力，又增大了其極限壓縮應變，所以自鋼管砼結構問世以來，是橋梁建筑業(yè)發(fā)展的一項新技術，具有自重輕、強度大、抗變形能力強的優(yōu)點，因而得到突飛猛進的發(fā)展。在橋梁方面，已以各種拱橋發(fā)展到桁架梁等結構形式，并發(fā)展到鋼管混凝土作勁性骨架拱橋。其施工方法發(fā)展很快，已經應用的有無支架吊裝法，支架吊裝法，轉體施工法等。1 拱肋鋼管的加工制作拱肋加工前，應依理論設計拱軸座標和預留拱度值，經計算分析后放樣，鋼管拱肋骨架的弧線采

2、用直縫焊接管時，通常焊成1.2-2.0m的基本直線管節(jié)；當采用螺旋焊接管時，一般焊成12.020m弧形管節(jié)。對于桁式拱肋的鋼管骨架，再放樣試拼，焊成10m左右的桁式拱肋單元，經廠內試拼合格后即可出廠。具體工藝流程為：選材料進場 材料分類 材質確認和檢驗 劃線與標記移植 編號碼 下料 坡口加工 鋼管卷制 組圓、調圓 焊接 非坡口檢驗 附件裝配、焊接 單節(jié)終檢 組成10m左右的大節(jié)桁式拱肋 焊接 無損檢驗 大節(jié)桁式拱肋終檢 1：1大樣拼裝 檢驗防腐處理 出廠。當拱肋截面為組合型時，應在胎模支架上組焊骨架一次成型，經尺寸檢驗和校正合格后，先焊上、下兩面，再焊兩側面（由兩端向中間施焊）。焊接采用坡口對

3、焊，縱焊縫設在腔內，上、下管環(huán)縫相互錯開。在平臺上按1：1放樣時，應將焊縫的收縮變形考慮在內。為保證各節(jié)鋼管或其組合骨架拼組后符合設計線型，可在各節(jié)端部預留1cm左右的富余量，待拼裝時根據實際情況將富余部分切除。鋼管焊接施工以“GBJD0583、鋼結構施工和施工及驗收規(guī)范”的規(guī)定為標準。焊縫均按設計要求全部做超聲波探傷檢查和X射線抽樣檢查（抽樣率大于5%）。焊縫質量應達到二級質量標準的要求。2 鋼管混凝土拱橋的架設2.1無支架吊裝法2.1.1纜索吊機斜拉扣掛懸拼法 具體做法與其他拱肋的架設相似，只是鋼管混凝土拱肋無支架架設方案用于較大跨度，它可根據吊機能力把鋼管拱肋合成幾大段進行分段對稱吊裝，

4、并隨時用扣索和纜風繩錨固，穩(wěn)定在橋位上，最后合攏。如凈跨度150m四川宜賓馬鳴溪金沙江大橋，為鋼筋混凝土箱拱，分五段吊裝，吊重700KN。廣西邕寧邕江大橋，主跨312m的鋼管混凝土勁性骨架箱肋拱，每根拱肋的鋼管骨架分9段吊裝，吊重590KN。四川萬縣長江大橋，跨徑420m的鋼管混凝土勁性骨架上承式拱橋，分36段吊裝，吊重612.5KN。纜索吊機斜拉扣掛懸拼法施工是我國修建大跨度拱橋的主要方法之一。施工理論成熟，施工體系結構簡單，施工調整與控制較方便。但這種方法起吊端要有一定的施工場地，纜索跨度較橋跨要大，用纜索較多，主塔架與扣索塔架相互分開，存在受壓桿穩(wěn)定要求塔高不能過高，并且要設置各種纜風索

5、而占地面積較大。2.1.2整體（或大段）吊裝施工方法整體吊裝施工方法也稱為三大段吊裝施工方法。主跨分三段，邊段利用鷹架懸臂拼裝或采用龍門吊機與起吊塔架共同起吊就位，同時調整好拱肋空間位置，中段兩肋連同橫撐在岸上拼裝，用臨時拉桿拉住，整體浮運到橋位，利用鷹架和主拱拱肋懸臂段設置提升設備將中段提升就位，解除中段臨時系桿，然后合攏，如圖1所示。這種施工方法，美國的弗里蒙特橋曾采用，該橋為最長跨度懸臂系桿拱橋主跨為382.65m，1973年建成。三段吊裝法，工期短，將大量的現場工作轉移到工廠內，能確保拱軸線及質量，不受橋頭拆遷控制，占地較少，對城市建橋尤為重要；與引橋施工不發(fā)生干擾，機具設備少，臨設材

6、料可以大量回收，節(jié)省投資；技術可行，且施工不復雜，安全度校高。但該施工方法，長大段鋼管拱肋的運輸受水位及河道的限制；工廠制造需要有較大的場地和下河碼頭等。這種施工方法在國內尚無先例。213雙塔纜索吊機法 該纜索吊機塔架之纜塔和扣塔合二為一，并于前塔上附加后塔形成空間框架結構，故稱為雙塔纜索吊機施工法。如圖2： 這種施工方法，塔架剛度較大，可不設纜風。吊裝操作方法為：拼裝纜索吊和塔架，安裝纜索吊機纜索及機械部分，試吊合格后投入使用；工廠內制造鋼管拱桁架節(jié)段并予以試樣，合乎要求后按順序下河運到橋軸位處拋錨定位；對稱按序逐節(jié)段起吊、對位、扣索、連接、調整拱肋空間位置，掛錨索，對稱同步張拉相應扣、錨索

7、；調整與控制塔架水平位移調整與控制拱肋各節(jié)段的高程及平面位置；全面檢查與調整拱肋軸線控制點高程及平面位置。焊接各節(jié)段接頭處外包鋼板。這種施工方法為纜索吊機的特例，具有一般纜索吊機施工方法的優(yōu)點，但因不設纜風索，可大幅壓縮橋址區(qū)紅線外征地，節(jié)省投資。但是纜塔和扣索塔合二為一，使兩者之間的變形連為一體，相互影響，施工調整與控制較為不便，體系構造復雜，受力不很直觀。我國江漢三橋下承式鋼管拱桁架系桿無鉸拱橋采用此方法施工，主跨280m。22轉體施工法221平面轉體施工法 （1）有平衡重轉體施工，平衡重轉體主要由平衡體系，轉動體系（轉軸及環(huán)道）和位控體系三部分組成。其平衡體系一般利用橋臺或配重來平衡主拱

8、，轉動體系為拱腳后的球鉸；同時在球鉸周圍布置千斤頂或卷揚機使轉動軸轉動，轉動軸上的半跨拱肋隨之徐徐轉動，直到就位。如圖3所示。我國的黃柏河、下牢溪大橋，跨徑均為160m采用此法施工，轉體重量達36000KN。（2）無平衡轉體施工，是采用錨碇體系平衡懸臂主拱，取消平衡重，而節(jié)省材料。錨碇體系由作為壓桿的主柱，作為撐梁的引橋主梁以及后錨等部分組成，如圖4所示。 2.2.2豎向轉體施工法豎向轉體是根據橋位的情況，采用在橋軸線豎向而預制半拱肋，然后再從兩邊向上或向下轉體施工就位的施工方法，一般用在小跨徑的拱橋上。如圖5所示。三峽蓮沱大橋采用此法施工，凈跨48.3m+114m+48.3m鋼管混凝土帶懸臂

9、中承式剛架系桿拱橋。2.2.3雙向轉體施工當橋位處地形不允許拱肋在橋位的設計平面或軸線豎面預制時，可采用豎轉加平轉施工。其轉動設豎向轉軸和平轉體系滿足雙向轉體施工。我國的河南安陽文峰路立交橋采用豎轉加平轉法施工，主跨為135m的鋼管混凝土剛架系桿拱；廣州丫髻沙大橋，主跨為360m帶懸臂的中承式剛架系桿鋼管混凝土拱橋。2.3有支架吊裝法根據橋位處的地形及設計情況可采用有支架吊裝法進行鋼管主拱肋的架設。拱肋的吊裝仍采用纜索系統(tǒng)，不同之處是在每一拼接處設置支架，使拱肋的連接和焊接在支架上進行。支架的設置按拱肋的軸線和段接頭位置及高程，在精確定位后，就每個段接頭的高度設計相應的支架高度（該高度考慮了支

10、架、支承結構的變形和施工預拱度），經計算確定支架的形式和材料，滿足強度、穩(wěn)定及剛度要求，支承處圓弧和坡度應和該處的拱肋設計完全吻合，以保證較大的支承面積和鋼管拱肋的穩(wěn)定。吊裝時用索道吊運到位初步控制合格后，拱肋的一端采用焊搭板螺栓聯接，另一端用兩道臨時纜風護設穩(wěn)定，合攏段在準確測量出實際的長度和待合攏段拱肋的長度根據實際將多余的長度割掉后按吊裝順序吊裝，到位后兩端精確對位連接。吊裝順序如圖6所示。采用此法施工的有延安王家坪大橋凈跨190m的中承式鋼管混凝土拱橋，天津塘沽彩虹大橋主橋3跨168m下承式系桿鋼管混凝土拱橋等。3 鋼管拱混凝土的灌注3.1拱肋鋼管內混凝土的灌注鋼管混凝土拱橋鋼管內的混

11、凝土優(yōu)先采用泵送頂升法灌注，對小跨徑的鋼管混凝土拱橋也可采用澆注搗固法。拱肋鋼管內混凝土一般采用微膨脹混凝土，要有一定的流動性，混凝土中所用的各中外摻劑，如減水劑、微膨脹劑、粉煤灰等品種的選用和摻用量均應通過試驗確定。泵送混凝土坍落度一般為1822cm。泵送頂升法采用混凝土輸送泵將混凝土從低處向高處頂升，當加載程序是從拱腳往拱頂一次澆注時，從兩端拱腳向拱頂泵送，拱頂附近開排氣孔。當拱肋鋼管較長時，可采用“分倉法”進行泵送頂壓，每隔倉段頂部設排氣孔，如圖7所示。對于單管拱肋鋼管，只要同時對稱灌注即可，組合截面應先灌注上、下綴板倉由跨中自拱腳同時澆注 下層內側鋼管（待達到要求的強度后） 下層外側鋼

12、管 上層內側鋼管 上層外側鋼管 拱腳實腹段混凝土。如圖8所示。 泵送混凝土時兩邊泵送速度應加強協(xié)調，盡量對稱頂升，特別是接近拱頂時要注意避免一邊上升過快越過拱頂，引起鋼管骨架的縱向振動。人工澆灌時，混凝土從澆注段的上端灌入，但混凝土落差不宜太大以免混凝土離析。在鋼管上開澆灌孔，孔徑一般為200mm，通過漏斗下料，振動可用插入式振動棒振搗。為此應在鋼管上開設振搗孔，一般振搗孔和澆灌孔相隔設置，振搗孔直徑視振動棒大小而定，一般為150mm；澆灌孔開孔距離不應大于振動器的有效工作范圍和23m的水平距離。混凝土通過振動孔和澆灌孔時可稍溢出，然后在開口蓋板原位點焊，使混凝土強度達到設計強度的50%后，再

13、按設計要求進行補焊?；炷猎诠嘧r，鋼管內混凝土溫度控制在60以下，以免微膨脹混凝土失效。鋼管內灌注混凝土的密實度可采用敲擊鋼管和超聲波檢測。若混凝土不密實的部位，應采用鉆孔壓漿法進行補強。當缺陷較小時，壓環(huán)氧樹脂；當缺陷較大時，可壓高標號砂漿，壓漿后將鉆孔補強焊牢。 3.2鋼管作為勁性骨架外包混凝土的灌注 用鋼管作為勁性骨架的大跨度拱橋近年較多，如四川內江新龍坳大橋主跨凈跨117.8m，江西德興鋼礦太白大橋凈跨130m，廣西邕寧邕江大橋計算跨徑312m均為鋼管混凝土勁性骨架橋，架設后管外包混凝土形成箱型拱肋。四川萬縣大橋主橋凈跨420m，為鋼管勁性骨架，該橋為世界同類橋中跨度最大者。鋼管勁性

14、骨架已形成一個穩(wěn)定的整體結構，為吊裝模板及施工腳手架提供了方便，可以按照設計要求的加載程序分段，分層地灌注拱圈砼，并進行拱上結構施工。4 鋼管防銹處理4.1鋼管除銹 鋼管除銹通常采用機械法中的噴砂除銹，拋丸除銹輔以化學清洗。除銹方法與除銹等級與設計采用的防腐材料有關。一般要求鋼管外側表面無油污、氧化皮、銹跡等雜物，表面呈鋼材金屬光澤，以確保除銹質量。4.2防腐保護層 鋼管外露面需要防腐處理，常用的方法有金屬涂層和非金屬涂層，現介紹如下：4.2.1金屬涂層(1)陰極防腐涂層，這類涂層若存在孔隙，則會在涂層與鋼材表面形成電池引起腐蝕，施工難度大，工藝復雜，難以保證質量，一般不采用。鍍錫層等屬于陰極

15、防腐。 (2)陽極防腐涂層，鋅、鋁等屬于陽極防腐涂層，其防腐效果較好，也稱為長效復合防涂層，主要工序為先熱噴一定厚度的鋁鎂合金，再以鋅磺環(huán)氧樹脂作封閉層，面層用氯化橡膠涂敷，保護層的總厚度約300m。其中鋁鎂合金層厚200m，其余2層為100m，此法一次費用較高，有關資料表明，其防銹年限可達30年以上，以長遠效益看，用長效復合保護層可降低后期的維修保養(yǎng)工作。 目前先進的GCM特種長效金屬防腐防護系統(tǒng)，有關資料表明，防銹年限可達50年，這種防護系統(tǒng)有以下顯著特點： GCM防護系統(tǒng)由密閉層、強度層、耐候層三層結構構成，三層總厚度一般在1000m以上，使其成為防腐、防護系統(tǒng)。 GCM防護系統(tǒng)在固化時

16、系統(tǒng)自身產生收縮，使之緊固于金屬表面，不會因產生“滑移”、“脫層”、“刺傷”而使防護失敗。GCM防護系統(tǒng)施工方便，不需高壓噴砂、除銹的施工程序。 GCM防護系統(tǒng)的耐候層具有優(yōu)異的抗紫外線搞感化性能、滿足長效防腐、防護要求。GCM防護系統(tǒng)具有優(yōu)異的絕緣功效。 GCM防護系統(tǒng)的顏色可根據橋地處周圍環(huán)境選擇合適的顏色，是目前較理想防腐、防護系統(tǒng)。422非金屬涂層 非金屬涂層又分無機涂層和有機涂層。無機涂層包括化學轉涂層、琺瑯、玻璃的水泥等。有機涂層包括塑料、涂料和防銹油。非金屬涂層在建成的鋼管混凝土拱橋防護中應用較多。5 吊桿安裝 吊桿一般用在鋼管混凝土拱橋中承式和下承式橋中，常用材料有圓鋼、高強鋼

17、絲和鋼絞線，錨頭用冷鑄錨或鐓頭錨，夾片群錨使用較少。吊桿的構造同斜拉橋中的斜拉索構造均用定型成套產品。 鋼管拱肋在制作時將吊桿上端的導管、螺旋鋼筋、墊板一并設置在拱肋中，吊桿下端的導管、墊板應預埋在吊桿橫梁中。 為了保證橋面標高的正確位置，待拱肋架設調整完成后，準確測量拱肋上墊板的標高，然后計算吊桿的下料長度，在工廠加工成型運到工地進行安裝。6 橋面板安裝 橋面板的安裝按設計加載程序進行吊裝、軸線對稱、兩端對稱，同一般中承式和下承式橋面板安裝。7 結語 鋼管混凝土拱橋是近年發(fā)展起來的，重量輕、結構合理，發(fā)揮了兩種材料優(yōu)點，有發(fā)展前景。 鋼管混凝土拱橋架設方案的選擇，應根據橋址處地形、設計要求進

18、行方案比選，確定合理的架設方案。 鋼管內混凝土的灌注順序應按加載程序進行，對拱肋的灌注應優(yōu)先考慮泵送頂升法。 鋼管防腐防護處理采用GCM特種長效金屬防腐防護系統(tǒng)，工藝簡單，費用低，防護效果好。 吊桿防護安裝采用PE防護，兩端錨頭在工廠加工鐓頭，高空作業(yè)簡單，施工方便。 鋼管混凝土拱橋結構設計探討2009-05-11 16:50 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】摘 要：鋼管混凝土拱橋在我國的應用發(fā)展很快。本文對剛架系桿拱橋型、助供橫向結構、拱助我面設計和橋面系構造等問題進行探討。關鍵詞：鋼管混凝土；拱橋結構設計；探討管混凝土拱橋近十年來在我國發(fā)展迅速，隨著數量的增多，跨徑與規(guī)模也不斷增大，分布

19、區(qū)域也越來越廣，除了鋼管混凝土拱橋具有材料強度高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點的原因外，與我國正處于大規(guī)模的交通基礎設施建設時期的大環(huán)境有密切的關系2。本文將根據鋼管混凝土拱橋在我國的應用情況與近幾年的發(fā)展趨勢，對結構的合理設計進行定性的討論。一、剛架系桿拱橋型鋼管混凝土拱橋結構形式豐富多樣，承載形式上、中、不承式均有。按拱的推力，又可分為有推力供和無推力供。無推力供又有拱架組合體系和剛架系杯供。鋼管混凝土拱橋以中下承式為主，有推力拱和元推力拱均占相當的比重。在無推力拱中，以剛架系桿拱為主。這些都是鋼管混凝土拱橋的構造特點，與我國傳統(tǒng)的石拱橋、鋼管混凝土拱橋均有明顯的不同。剛架系桿拱是在鋼管混凝土

20、拱橋中出現的拱橋新的結構形式。我國建成的第一座鋼管混凝土拱橋-四川旺蒼東河大橋采用的就是剛架系桿拱。與拱架組合體系不同，剛架系桿供中拱助與橋墩團結，不設支座，采用預應力鋼絞線作為拉桿來平衡換的推力，拉桿獨立于橋面系之外，不參與橋面系受力，而橋面系為局部受力構件。這種結構由于拱和墩連接處為剛結點，屬剛架結構，又帶有系桿，故稱之為剛架系桿拱。剛架系杯拱為超靜定結構，橋梁上部、下部以及基礎甚至地基連成一體，結構的超靜定次數較多，受力復雜。由于其系桿剛度與供梁組合體系中的系杯梁剛度相比小很多，特別對于大跨徑橋梁，系桿拉力增量將產生很大的變形，而供助、系桿和墩往團結在一起，根據位移交形協(xié)調條件，供的水平

21、推力的增量主要由橋墩和拱助自身承受，因而考慮系桿變形后它是有推力的結構。系桿的作用是對拱施加預應力以抵消拱的大部分水平推力（主要是恒載產生的水平推力），因此通常把系杯看成預應力體外索。除去系桿承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般來說不大，還可以通過適當的超張拉給予最大限度的減小，從這個角度可以看成無推力拱。剛架系杯拱由于系桿的存在，降低了對下部結構和基礎的要求，使拱橋的應用范圍從山區(qū)擴大到了平原和城市。在施工方面，剛架系桿拱的施工可以像固定供一樣采用無支架施工，因而橋梁的跨越能力也較大，也能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土拱橋施工方便的優(yōu)越性。由于這些優(yōu)點，這種橋型出現以后得到較廣泛的應用。目前已建成的

22、下承式剛架系杯拱中跨徑最大的是深圳北站大橋（150m），在建的跨徑最大的是湖北武漢漢江三橋（跨徑達280m）；帶雙懸臂半拱的中承武剛架系桿拱（俗稱飛鳥式或飛燕式），已建成的跨徑最大的是廣東東南海三山西大橋（主跨ZDO刎。在建的大跨徑的有主跨達36的廣州丫警沙大橋、主跨達280米的武漢漢江五橋和主跨達235m的江蘇徐州京杭運河大橋。由此可以看出，剛架系桿玖正成為大跨徑鋼管混凝土拱橋的主要橋型。鋼管混凝土拱橋同自架設體系，先架設空鋼管供，再準筑管內混凝土，然后上橫梁、縱梁等橋系構造，最后進行橋回鋪裝和人行道、欄桿等附屬物。在系桿張拉前的水平推力由洪和下部結構承擔。因水平位移對拱的受力的不利影響很大

23、，通常要求下部結構有較大的抗推剛度、承受大部分的水平推力。鋼管混凝土拱先期架設的空鋼管供的自重較輕，通常情況下其恒載水平推力較小可以由下部結構承受。但此后加上的恒載，如橫梁、縱梁、橋面鋪裝等自重，應由系桿承受。也就是說系桿應隨上部結構的施工逐步張拉。然而，近期出現的一些大跨寬橋，由于橋面縱坡的存在，使得系桿較難在橫梁架設之前安裝，因而在橫梁架設之前的恒載水平推力要靠橋墩來抵抗。對于寬橋，橫梁的自重在橋梁恒載中所占比重很大，尤其是混凝土橫梁，這就使得橋梁基礎工程量急增，未能充分發(fā)揮這類橋型對下部結構和基礎要求低的優(yōu)勢。因此如何解決這一問題，是這一橋型應用與發(fā)展的關鍵之一。剛架系桿拱供墩團結點的構

24、造較為復雜，俄慢下承式。拱助、橋墩、帽梁匯聚在這里，為不規(guī)貝消幾何體。其受力也較復雜，各方向的力也都集中于此點，且受系杯強大的集中力作用，容易在主技應力方向發(fā)生開裂；此外橋墩內也可能產生較大的主技應力。這些都應引起重視。二、肋拱橋橫向結構鋼管混凝土拱橋均為助拱橋，由于其材料強度高，隨著跨徑的增大，橫向穩(wěn)定問題較為突出，所以其橫向結構的合理采用至關重要。上承式助供，可采用多助結構（多于二的），橫向聯系通常布置成等間距的徑向根撐（或根系梁），其橫向穩(wěn)定主要取決于整橋的寬跨比。對于中不承式拱，橫向聯系的布置在橋面附近受到行車空間的限制，同時對橫向動力特性和美觀也有很大的影響，合理布且尤為重要。有時為

25、加強其橫向穩(wěn)定性，將其兩助內傾而成提亞扶。與之相對應，一般助扶則稱為平行肋供。當然，對于跨徑不是很大的城市橋梁，或出于景觀考慮，也有做成無風撐的。1、橫撐布置橫撐布置對結構橫向穩(wěn)定的影響要大于其自身剛度。研究表明，拱頂附近揭撐布置成與拱軸線正交、在其他地方與拱軸線相切，對提高橫同穩(wěn)定效果較好4。這是因為，拱助橫向先穩(wěn)向面外惻傾時，拱頂處的債撐主要承受洪助的扭轉變形，采用豎向布置的橫撐增強了對拱肋在拱頂處的扭轉變形的約束，能提高拱的面外穩(wěn)定性。在其他地方，尤其是L4附近拱助側傾時根撐要承受供助的相對錯動，對核撐是橫向灣矩，因此，采用切向布置（如K撐），對約束拱助的相對錯動有較大的作用。橫撐在增加

26、橫向穩(wěn)定的同時，由于它使得供的橫向整體剛和質量的提高，特別對于中下承式拱橋由于重心的提高，使得拱對橫向地震波的響應增大5。對于鋼管混凝土拱橋來說，在橫向受力時，由于結構受力并不以受壓為主，因此鋼管混凝土抗壓強度高的特點并沒有得到充分發(fā)揮出.相對于寶鋼管拱橋來說，鋼管混凝土拱橋鋼管內混凝土的質量加大了供的橫向受力。因此，正確處理鋼管混凝土拱橋的橫向穩(wěn)因此鋼管混凝土抗壓強度高的特點并沒有得到充分發(fā)揮出.相對于寶鋼管拱橋來說，鋼管混凝土拱橋鋼管內混凝土的質量加大了供的橫向受力。因此，正確處理鋼管混凝土拱橋的橫向穩(wěn)定和抗橫向地震作用力這一矛盾顯得十分重要。拱橋的橫向基頻與結構型式和橫向構造有關。中不承

27、式拱的橫向基頻較上承式的低；在下承式中，拱架組合體系的橫向基頻較剛架系桿拱的低。不同位置的根撐對助供的橫向基頻也有著不同的影響。拱頂模搜數量和剛度變化較供腳的根撐數量變化，對面外基頻影響要明顯得多。因此，對于中承式拱在拱腳采用較強的橫向聯系（如K撐、X撐）、在拱頂采用較少較弱的橫撐，既能滿足橫向穩(wěn)定要求，又有利于減小橫向地震力作用，同時建筑造型也較佳。由于目前鋼管混凝土拱橋橫向穩(wěn)定計算和抗震設計方法的還不完善，一些設計者由于擔心橫向先穩(wěn)而采用過強的橫向聯系，既造成浪費，也不利于抗震安全社，這在位于強震區(qū)的橋梁尤其有害。2、提籃拱（又稱X型肋拱）顯然能提高洪的橫向穩(wěn)定性。但提籃供隨著傾角的增加，

28、會使下部結構工程數量也相應增加。對拱應直接坐落于基巖時，由于可采用分離式拱座，工程數量增加有限。拱肋的傾斜也會給施工帶來困難，因此，應選擇合適的傾角。有關研究認為采用X型肋拱其橫向穩(wěn)定性可比平性助拱提高12-20倍，同時也會降低供肋的面內極限承載力。所以，X型肋拱的內傾角也不是越大越好，一般控制在3度15度之間，以10度附近為佳。盡管我國一些學者在研究的基礎上，提倡采用提籃拱，但由于過去以鋼筋混凝土材料為主的拱橋在施工上的困難而極少采用。1993年竣工的四川成渝高速公路上的內江新龍拗大橋，采用了提籃拱。該橋為單跨鋼管混凝土勁性骨架箱助拱。目前在建的徐州一連云港高速公路徐州京杭大運河特大橋采用了

29、提籃拱。該橋為帶懸臂的中承武剛果系桿鋼管混凝土拱，跨徑布置為57.5米235m57.5米 ，主拱斷面為根啞鈴形平行四邊形行式，拱肋內傾9.934度，成提籃狀。應該指出，提籃拱在提高橫向穩(wěn)定性的同時，也使得造型較佳，然而對于寬跨比較大的橋梁，純粹為了造型的原因而采用提籃拱是增加了下部結構和基礎的工程量，增加了施工的難度，是不必要、不合理、也是不經濟的。3、無風撐供無風撐拱指中、下承式肋拱，出于美觀考慮，或當橋面較寬而跨徑又不大時出于經濟和美觀考慮，將兩肋之間的橫撐（或稱風撐）完全取消的肋拱橋，也有稱之為做四拱的。無風撐拱主要解決拱助的橫向失穩(wěn)問題。解決這一問題的途徑主要有兩個。一是提高拱肋自身的

30、橫向抗彎剛度；二是提高結構體系的橫向穩(wěn)定性。采用橫向圓端形截面（加浙江義烏篁園橋、杭州新塘橋）、橫向雙圓肋（如浙江義烏賓王橋）、橫向底箱肋（如廣東中山二橋）、三肢桁肋（如黑龍江依蘭牡丹江大橋）等等，都是提高拱肋自身橫向抗彎能力而采取的截面形式。對于拱梁組合體系，宜作成剛性系桿剛性拱或剛性系桿柔性拱，系桿（梁）通常采用箱形梁，除自身有較強的抗扭、抗拉和抗彎能力外，與縱梁固結的橋面橫梁也能極大地提高橋面系的剛度，這樣為拱肋的橫向穩(wěn)定提供了較大的非保向力作用。對于鋼管混凝土中下承式拱橋，其橋面系一般為簡單懸掛的結構，其自身的橫向剛度不大，吊桿的剛度也很柔，所以橋面系對拱肋橫向穩(wěn)定的貢獻與拱梁組合體系

31、有很大的差別，因此，對于剛架系桿拱應慎用無風撐供。三、拱肋截面構造鋼管混凝土拱橋的拱助，當跨徑不大時可采用單管截面。單管截面主要有圓形和國端形，單圓管加工簡單，抗扭性能好，抗軸向力性能由于緊箍力作用顯示出優(yōu)越性，但抗彎效率較低，主要用于跨徑不大（80米以下）的城市橋梁和人行橋中。肋拱橋中絕大部分為啞鈴形斷面，跨徑從幾十米到160m，以100m附近為多。啞鈴形截面較之單圓管截面，截面抗彎剛度較大，類似于工字形截面，但由于兩圓管的直徑與高度之比在1/2.5附近，因而不能視為鋼管混凝土格構式截面。腹腔內的混凝土受鋼板橫向套箍作用機理復雜，缺乏研究，若采用鋼管混凝土理論計算，計算將很復雜。由于鋼管混凝

32、土拱橋設計理論滯后，現行的計算方法常將其作為鋼筋混凝土結構，使這一矛盾并不突出，且考慮到腹腔內混凝土處于中和軸附近，設計計算常將其忽略，而只計及自重。啞鈴形截面的腹板與圓管相接的交角較小，而且上下兩管彎曲成型后，腹板的焊接有較大的殘余應力，所以加工較為困難，質量不易得到保證。在灌注混凝土過程中，腹板受混凝土壓力的作用容易外鼓，所以有時需有拉桿對拉或采用其他措施，這使得較為構造復雜。從經濟角度來說，鋼管混凝土構件中鋼管的作用較大、所占的造價比重也較大，理應將鋼材盡可能地安排在外留（即不計混凝土時，應是箱形斷面），而啞鈴形截面并沒有使所有的鋼材都處于截面的外圍。這同鋼筋混凝土構件將矩形截面變形工字

33、形截面的效果不同。所以鋼管混凝土拱橋，在跨徑較小時可采用單臂截面，在跨徑增大以后應采用行武斷面，采用啞鈴形截面的跨徑范圍不應像目前這樣廣泛。橋式拱助能夠采用較小的鋼管直徑取得較大的縱橫向抗彎剛度，且桿件以受軸向力為主，能夠充分發(fā)揮材料的特性，對跨徑超過100米的鋼管混凝土拱橋，桁肋是一個比較合適的截面形式。前蘇聯30年代建造的NceTb河鐵路拱橋，即為二鉸變截面桁拱。我國較早出現的桁拱斷面為橫向啞鈴形橋式，其上下為兩個橫啞鈴形斷面，腹桿用鋼管桁片，廣東南海三山西大橋（主跨200米，帶懸臂中承式剛架系桿拱）、陜西延安王家坪延河大橋（凈跨190m，中承式）等橋采用這種形式。這種截面形式，根啞鈴形綴

34、板中的混凝土較之前述的啞鈴形斷面對加大抗彎剛度有較大的作用，但這種截面的鋼一混凝土橫腹板的受力特性與國鋼管混凝土相差很大，同樣存在著設計計算上不能采用套箍理論的問題。因此，其后又發(fā)展了混合式的桁式斷面。這種斷面，上弦采取橫啞鈴形，下弦兩根鋼管采用鋼管下平聯聯結。上弦為了縮短綴板的長度，寬度較下弦為短而形成梯形斷面，河南安陽文峰立交橋（主跨135m，下承式剛果系桿拱）、四川高谷烏江大橋（凈跨150m，中承式）等橋采用這一形式。直接采用多肢桁式（格構式）斷面的鋼管混凝土肋拱近年來有較多采用的趨勢。這種拱助弦桿采用鋼管混凝土材料，腹桿和平聯均采用鋼管，它較之橫啞鈴形橋式截面，材料省自重輕，跨越能力強

35、。同時，由于各肢以受軸向力為主，更易于采用鋼管混凝土理論進行計算。在多肢桁式斷面中，四肢最為常見，截面的高度與寬度之比在2：回附近較為合理，拱肋的面外穩(wěn)定性主要通過橫向聯系來保證。福建閩清石潭溪大橋（凈跨136m，中承式）、沈陽渾河長青大橋（凈跨140m，中承式）、四川眉山根江大橋（主跨206m，帶懸臂中承式剛架系桿供）、廣西三岸色江大橋（凈跨270m，中承式）等橋采用了完全桁式斷面。另外，還有一種采用集束鋼管混凝土的肋拱橋。這種結構加工量少，材料用量比桁拱多，未被橋梁界普遍接受，其受力性能有待實踐與理論驗證。鋼管混凝土材料的顯著優(yōu)點之一是在構件受壓時，鋼管對混凝土的緊箍力作用使混凝土的受壓強

36、度得到提高。為使這一優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，應采用強度較高的鋼材，但含銅率不必太大。在鋼管混凝土拱橋中通常合鋼車在512之間。但日前有些鋼管混凝土拱橋的拱肋合鋼車接近20。通常所說的鋼管混凝土結構其合鋼率在20以下。接近或超過20則其受力性能與鋼結構相近。鋼管管壁較厚時，鋼管的局部屈曲問題并不突出，填充混凝土的必要性不足，而且鋼管的加工也困難。因此，采用太高的含銅率是不經濟、不合理的。因為有鋼管的套箍作用、而且拱式結構常以穩(wěn)定控制，所以管內混凝土的強度不必要求太高，一般采用C40。但由于現在混凝土標號的提高不會使造價成倍增加，所以也有采用C50甚至C60。四、橋面系鋼管混凝土拱橋除拱梁組合體系橋面系

37、為以縱梁為主外，其余均以橫梁為主結構。它將橫梁設置于立柱上或吊桿下，然后縱向鋪設橋面板（梁）?；钶d經橋面系通常橫梁傳給立柱或吊桿，立柱或吊桿再將荷載傳給拱肋。這種橋面系不參與總體受力，屬于局部受力傳力結構，其單位自重不隨著橋梁跨徑的增加而明顯增加，這也是這類拱橋跨徑可以較大的原因之一。在已建成的鋼管混凝土中下承式拱橋中，主拱跨徑在五六十米時，吊桿間距一般在4m左右；主供跨徑在60150m時，吊桿間距在510m之間；跨徑超過150m以后，吊桿間距宜在12m附近。吊桿間距再大以后，橋面板的自重會增加較多，建筑高度也會隨之增大，這對中下承式供，特別是下承式拱的總體經濟性是不利的。當然，無論橋梁跨徑多

38、大，一成不變地采用4m，5米的吊桿間距也是不合理的。因為在這種非拱架組合體系拱橋的橋面系中，橋面板和橫梁中活載占總荷載的比例較大，而吊杯及其錯具的受力更是以活載（尤其是掛車荷載）控制，在412m的吊杯間距范圍內，吊桿、橫梁、橋面板的受力并不隨著吊桿間距的增大而明顯增大。因此，隨著橋梁跨徑的增大，吊桿的間距適當地加大，總體經濟效益是好的，而且也符合審美的需要。鋼管混凝土拱橋由于拱助截面的輕型化，使得橋面系在恒載中所占的比例上升。無論是從結構還是從施工方面來說，橋面系的輕型化問題都顯得十分必要。尤其是寬橋，橫梁的受力很大，其重量在橋面系自身中所占的比例也很大。橫梁的跨度一般等于兩拱助的中距。橫梁所

39、承擔的荷載長度為兩吊桿或立柱的間距。當橫梁跨徑在10m附近時，通常采用鋼筋混凝土構造；在20m附近時，則應采用預應力構造；跨徑更大時，可以考慮采用鋼一混凝土或鋼一預應力混凝土疊合梁構造。廣州丫髻沙大橋主跨 360米，橋面?zhèn)认蚩倢挾?2.4m（含分隔帶），吊桿橫梁采用了鋼一混凝土組合梁。橫梁計算跨徑31.62m和35.5米，鋼橫梁為二字形，橋面橫坡通常橫梁腹板的變化形成。一根鋼橫梁的自重在30t左右，吊裝后在其頂板上澆筑混凝土約18t，總重僅46t左右。若采用預應力混凝土梁則重達100t左右，結構自重和吊裝重量均大很多。深圳北站大橋是一座城市跨鐵路站場的立交橋，主跨150m，橋寬23.5米。橫梁

40、采用預應力鋼一混凝土組合梁。利用縱鋪的預應力空心橋面板作為組合梁受壓翼緣的一部分，組合梁中的鋼梁采用了高托座預應力鋼箱梁。五、結束語鋼管混凝土拱橋是一種優(yōu)勢明顯、極具發(fā)展?jié)摿Φ臉蛐?，及時總結其應用經驗是非常必要的，而開展深入系統(tǒng)的研究則更為重要。然而到目前為止，除少數研究單位進行了為數有限的鋼管混凝土拱橋受力全過程性能、極限承載力、溫度應力、混凝土徐變等實驗室模型試驗和理論外，大部分的研究是針對具體橋梁進行的實橋測試、驗證性試驗和以大型通用程序為主的有限元分析，動力性能研究則更少，對鋼管混凝土拱橋受力性能的研究還缺乏深入細致和全面系統(tǒng)的了解。這就使得我國鋼管混凝土拱橋的大規(guī)模應用缺乏必要的技術

41、準備，實際應用帶有較大的盲目性。在實際應用方面，目前還未有鋼管混凝土拱橋的設計與施工技術規(guī)范，使得工程設計與施工無章可循，這可能給工程造成浪費和留下質量問題和安全隱患。因此建議有關方面應重視鋼管混凝土拱橋的技術研究，投入較多的經費，組織科技攻關；盡快制定頒發(fā)鋼管混凝土拱橋的設計與施工規(guī)范，以使這一具有中國特色的橋梁結構顯示其應有的技術先進性的經濟合理性。在當前的情況下，應慎重發(fā)展鋼管混凝土拱橋，尤其是大跨徑、大規(guī)模的鋼管混凝土拱橋。鋼管混凝土拱橋發(fā)展趨勢 鋼管混凝土拱橋結構性能優(yōu)越，跨越能力大，結構體系靈活多樣，既可以做成有推力拱，也可以做成無推力的系桿拱，并能很好地適應不同地質與地

42、形，外形優(yōu)美，因此倍受橋梁工程界青睞。近幾年隨著對鋼管混凝土結構研究的深入，鋼管混凝土拱橋跨徑記錄在不斷突破，形式在不斷創(chuàng)新，技術在不斷提高。原哈爾濱建筑工程學院鐘善桐教授曾撰文指出系桿拱橋的跨度可達600m左右。同濟大學的周念先教授則在文獻4中提出：在500m1000m的超大跨范圍內，可供比選的方案有懸索橋、斜拉橋和系桿拱橋。對于系桿拱橋，雖一時不具備1000m的把握，但可以650m為第一步目標。同時周念先教授進行了初步探討，認為是可行的。鋼管混凝土拱在結構體系和施工方法上都具有更大的跨越能力，為拱橋跨徑的繼續(xù)向前推進提供了可能，相信經過廣大橋梁工作者的努力，跨徑650m的拱橋在不遠的將來會

43、在我國實現，待有了成功經驗后，再向1000m前進。鋼管混凝土拱橋的應用現狀 鋼管混凝土應用于拱橋，始于20世紀30年代末，蘇聯建造了跨越列寧格勒涅瓦河101m的下承式鋼管混凝土公路拱橋和位于西伯利亞跨度達140m 的上承式鋼管混凝土鐵路拱橋。此后相當長的時間內，世界范圍內再沒有修建這種類型的橋梁。1990年, 我國第一座鋼管混凝土拱橋四川旺蒼東河大橋建成，該橋為跨徑115m 的下承式剛架系桿拱橋。它是我國在鋼管混凝土結構理論研究與實際應用上的新的突破，對我國鋼管混凝土拱橋的發(fā)展影響是巨大的。 由于鋼管混凝土結構在橋梁上的應用，同時解決了拱橋高強度材料應用與施工兩大難題，因此，鋼管混凝土拱橋在我國得到迅猛的發(fā)展。近二十年時間里，我國共修建了200多座鋼管混凝土拱