钢管混凝土拱桥

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1、第四章钢管混凝土拱桥第1节概述钢管混凝土工作的基本原理钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。钢管混凝土的原理可类比于螺旋配筋的钢筋混凝土柱来比拟：核心混凝土在密集的螺旋筋的作用下处于三向受压状态，因而使得核心混凝土的抗压强度明显提高。由于钢管对混凝土的紧箍力作用，大大提高管内混凝土的承载力，反之，混凝土对钢管的约束作用，提高了钢管抗失稳的能力，二者结合是完美的。借助内填砼增强钢管壁的稳定性；借助钢管对核心砼的套箍作用提高砼强度钢管混凝土的优点构件承载力大大提高具有良好的塑性和韧性结构自重和造价均有降低施工简单、缩短工期防腐、防火性能好结构造型美观特别适合于修建拱桥:拱为压弯构件，钢管

2、砼以受压为主；拱桥施工问题。结构特点：钢管本身就是耐侧压的模板钢管本身就是钢筋钢管本身又是劲性承重骨架与钢结构相比，省钢材50%，与普通钢筋砼相比，面积省一半（用钢量相同时）钢管混凝土结构充分发挥了混凝土的抗压能力及钢材的抗压、抗拉能力，主要用于承受轴向压力的构件。早期钢管混凝土结构多用于桥梁工程的基础工程之中。随着对钢管混凝土构件工作性能的深入研究以及计算机技术的不断发展，从八十年代开始钢管混凝土开始用于拱桥结构。我们知道拱桥的拱圈是以承受轴向压力为主的构件，这恰好充分利用了钢管混凝土结构的优点。由于钢管混凝土结构的重量相对较轻，加之拱桥的转体施工技术，使得拱桥的跨径大幅度增加。此外钢管混

3、凝土柱也大量地用于桥梁下部结构，以使得桥梁结构更加秀丽美观。钢管混凝土拱桥（ConcreteFilledSteelTubularArchBridge）简称CFST拱桥，其主跨径一般在40~400m，矢跨比的范围在1/6~1/3。常用跨径在80~280m，常用矢跨比为1/5~1/4。我国第一座钢管混凝土拱桥即四川旺苍东河大桥始建于1990年10月，其跨度为115m，矢跨比为1/6。二十世纪建成的钢管混凝土拱桥中，跨径最大的是广西的三岸桥。其跨径为270m，矢跨比1/5，1999年建成。目前的钢管混凝土拱桥的最大跨径已达400m，是巫峡长江大桥，其矢跨比为1/5。跨径：40~400米失跨比：1/

4、3~1/6拱轴线：悬链线或抛物线。第2节钢管混凝土拱桥的基本组成、各部构造包括：钢管混凝土拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道系、下部构造1、拱肋构造（1）拱肋的截面形式①单肢圆管适用于跨径小于80m的钢管混凝土拱桥。②双肢哑铃截面常用于80~150m的钢管混凝土拱桥，其拱圈的出平面刚度较小。③三肢构格式适用的跨径在80~120m，但可以考虑取消横桥向风撑。④四肢格构式、四肢梯形单哑铃形及四肢双哑铃形断面常用于100~500m跨径的钢管混凝土拱桥。拱肋构造大跨径拱桥一般选择格构式截面，这样一来，每一根弦杆基本上都是轴心受压构件，充分利用钢管混凝土材料。钢管材料：16Mn钢、15Mn、或A3钢；可采

5、用无缝钢管，也可采用钢板卷制而成，钢板厚度不宜小于12mm。混凝土：高标号、高性能混凝土：免振自流平，微膨胀、低收缩、高强度，一般选择C50、C55拱肋施工首先分段加工钢管现场拼装钢管拱灌注管内混凝土形成钢管混凝土拱桥管内混凝土的灌注—形成钢管混凝土拱肋，钢管主拱吊装焊接完成后，检测拱轴线和高程符合设计要求后即可进行管芯砼的浇注。主拱肋内砼灌注采用泵送顶升法，自两端拱脚一次对称压注至拱顶。施工流程是：清洗管内污物→人工浇捣拱脚封底砼→润湿内壁→安设压注口和砼闸阀→压注砼→从拱顶排气孔溢出部分砼→从拱顶排气孔振捣混凝土→关闭压注口闸阀稳定→拆除闸阀完成压注。二、拱圈横向联系构造（1）在桥面以下

6、，可以采用刚度较大的K式或X式横撑，以加强拱脚段的横向刚度，又不致影响美观。K撑布置形式有两种，当为整体式桥台（墩），可采用如图7a式，当桥台（墩）为分离式时，采用图7b式。在中等跨径的中承式拱桥中，桥面以下，拱脚附近也可不设横撑，一般也能满足要求，因为在固定横梁与工作之间的距离一般不大，中间无需再设计横撑，稳定性也能满足要求。（2）固定横梁。固定横梁既是支撑桥面的横梁，同时也是拱肋的横撑。固定横梁受力复杂，构造设计也复杂。可以做成钢结构或钢筋混凝土结构，但必须周密考虑其与拱肋的连接。（3）桥面以上。如图8。桥面以上的横撑一般设成奇数个，因为在拱顶出的横撑所起的作用较大，然后两边对称布置。横

7、撑间距一般是吊杆间距的整数倍，可设置在吊杆的节点处。横撑可以径向布置（与拱轴线垂直）或竖向布置（与水平面垂直）。横撑形式可以设成“一”字横撑和“K”字横撑。拱肋在四分点处的相对搓动较大，因此较多的在四分点处设置强大的“K”撑，能显著的提高拱肋的稳定系数三、桥面系构造桥面系直接承受车辆荷载。纵铺桥面板式（常用）桥面板的形式四、横梁横梁可以采用混凝土结构或钢结构制作。截面可以采用箱型，也可采用“T”形，“I”型等