钢管混凝土拱桥（下列关于钢管混凝土拱桥说法不正确的有（　　））

本文目录

• 下列关于钢管混凝土拱桥说法不正确的有（　　）
• 拱桥按结构受力可分为（ ）
• 钢管混凝土拱桥的拱轴系数取值一般都比较大
• 钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策
• 钢管混凝土在住宅建筑中的应用
• 采用斜拉扣索施工的钢管混凝土拱桥，悬臂拼装拱肋合龙后，应按（ ）顺序松开扣索
• 钢管混凝土中为什么混凝土的强度能提高
• 中承式钢管混凝土刚架系杆拱的受力性能研究（二）
• 广州丫髻沙大桥介绍
• 一级结构基础辅导：钢管混凝土拱桥结构设计探讨

下列关于钢管混凝土拱桥说法不正确的有（　　）

【答案】：C、D钢管混凝土拱桥具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。随着轴向力的增大，内填型钢管混凝土使得混凝土的径向变形受到钢管的约束而处于三向受力状态，承载能力大大提高。同时，钢管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能。混凝土填于钢管之内，增强了钢管管壁的稳定性，刚度也远大于钢结构，使其整体稳定性也有了极大的提高。钢管混凝土是钢管与混凝土的组合材料。根据钢管与混凝土的组合关系，可分为内填型和内填外包型两类。钢管混凝土结构的应用，使拱桥的跨越能力得到提高，同时使拱桥更加轻巧，表现力也更强，更加美观。

拱桥按结构受力可分为（ ）

【答案】：A、C、E2021教材P105 本题考查的是桥梁上部构造。拱桥按主拱圈的截面形式，分为板拱（包括石拱、钢筋混凝土薄壳拱）、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱和刚架拱等；若按照拱上部结构形式，则可分为实腹式和空腹式两类拱桥；按结构受力可分为无铰拱、两铰拱及三铰拱桥；按材料分，可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢管混凝土拱桥等。

钢管混凝土拱桥的拱轴系数取值一般都比较大

拱轴系数m是拱轴线为悬链线拱桥的特征值。其值越大，说明拱桥的承载能力越强，稳定性也越强。

其中钢管混凝土拱桥采用范围多为1.2~2.8。进行预拱度设置时，若采取反“M"形变形分配预拱度，拱轴系数需相应降级。f/L=1/5~1/7时降半级；f/L=1/8~1/10时降一级。

拱轴系数越大，说明拱桥的承载能力越强，稳定性也越强。实腹式拱桥的拱轴系数为拱脚截面的荷载集度与拱顶截面的荷载集度之比。

扩展资料：

从侧面看拱桥：弯起的拱有厚度（比如像楼板一样，只不过是一个是平的，一个是弯的）厚度的中心，连成的线。

对悬链线拱来说的，对于以圆弧线或抛物线为拱轴线的拱桥来说，没有什么拱轴线可言，设计者可通过调整拱轴系数或矢来使拱轴线与压力线尽量重合，对于大跨径拱桥，最好尽量采用悬链线。

钢管混凝土拱桥属于钢——混凝土组合结构中的一种。钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，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。

钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策

对钢管混凝土系杆拱桥施工中经常出现的技术问题进行了剖析，并结合工程实践，汲取 经验教训，详细地阐述了科学、实际、有效的防治对策。 　　1 引言 　　近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、 省建材等优点，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有关问题做 简要阐述。 　　2 钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策 　　2.1支承系统 　　2.1.1功能 　　系杆拱桥支承系统宜选用WDJ齿碗扣型多功能支架，该系 统具有支架竖向组合微调功能，主要以工具支架和特制微调座组 成。 　　2.1.2地基处理 　　WDJ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上，地基须高出原地面0.5~0.8m，做好防水，避免雨季浸泡。在立杆底部铺设垫层和安放底座，垫 层可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或 厚度≮5cm的木板。 　　2.1.3预压 　　支架使用前须全程预压，不能以一孔预压取得的经验 数据推概全桥。静压5d（120h）以上及达到沉降稳定状态2d（48h）以上，沉 降稳定标准：24h沉降不超过1mm. 　　2.2主拱肋拱轴线控制系统 　　2.2.1以激光照准和精密测标组成定位系统；监测项目为拱肋的线 形变化、拱脚位移和拱脚沉降。 　　2.2.2建立测量控制网 　　在每节拱肋端头设置固定的测量控制点，控制点设在拱肋中 线位置。施工放样及检查都采用全站仪进行，每架设一节段拱 肋，对全部控制点都要进行观测。此外，对拱座的偏位进行观 测。钢管拱对温度，特别是日照影响非常敏感。为了减少温度和 日照对线形控制的影响，标高的测量包括合拢时间都安排在凌 晨。 　　2.2.3施工控制 　　（1）在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶， 通过改变扣索的张力，并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方 法，来实现拱段接头标高的调整（跨径较小的拱肋可利用WDJ支 撑系统高度及其竖向微调功能实现）。 　　（2）设置临时横撑固定拱肋。每架设一节拱肋，就利用钢管拱 的横联钢管临时焊接固定上下游拱肋，特别是在合拢段基肋端一 定要设置临时支撑。 　　（3）在焊接拱肋接头外包板时，对称布置的焊缝，采用成双 焊工对称施焊，这样可使各焊缝所引起的变形相抵消；非对称焊 缝，先焊缝少的一侧，这样可使先焊的焊缝变形部分抵消。 　　（4）为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性，在每吊装一 节段拱肋时，采用通过对称设置两道浪风绳来调整和控制拱段就 位中线位置，减少拱肋自由长度，增大横向稳定。控制浪风绳长度基本相同。 　　2.3钢管混凝土配制 　　2.3.1选材 　　（1）设计高性能微膨胀混凝土应选择525R早强型水泥为主 体，其用量不宜过大，初凝时间以8~12h为宜。 　　（2）配制高性能微膨胀混凝土须使用干净的河砂并严格控 制云母含量、硫化物含量、含泥量和压碎值，一般选用细度模 数2.6-3.1的中砂为宜。不宜用砂岩类山砂、机制砂、海砂，此 类砂对混凝土的膨胀率影响极大。 　　（3）粗骨料石质对高性能微膨胀混凝土影响很大，主要体现 在骨料一砂浆界面粘结强度、骨料弹性模量和骨料强度。在考虑 混凝土可泵性的同时，要考虑混凝土的早强性和后期强度。碎石 需二次破碎，使其基本无棱角，并减少针片状颗粒的含量。选用 时应严格控制含泥量、强度、弹性模量和粒径≤30mm. 　　（4）粉煤灰与水泥“二次水化反应”产生的凝胶封堵了混凝土 的毛细管路，增强了密实性，提高了耐久性。“二次水化反应”只 有Ⅰ级粉煤灰和磨细粉煤灰可以彻底完成：“使混凝土升温降低 15%~35%；应严格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%~1.5%”为宜； 粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规 定。 　　（5）选择外加剂一定要经过多次试验。试验表明，缓凝型减 水剂会降低混凝土膨胀率，所以应反复试验，膨胀率合适才可使 用；高效减水剂还应具有缓效凝作用和缓凝剂掺配作用，且是非引气型、低气泡减水剂；其质量 应符合现行标准《混凝土外加剂》规定。 　　（6）膨胀剂在有钢管约束条件下，在结构中建立0.2~0.3MPa预 应力，可抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而提高抗 裂能力。选择时一定要多试验几个品种，膨胀剂应对混凝土后期 强度及质量无害，与所用水泥适应性好。我国主要使用U型膨胀 剂、复合膨胀剂及明矾石膨胀剂。 　　2.3.2设计高性能膨胀混凝土的三个问题 　　（1）混凝土施工可按一般高性能混凝土设计方法进行配制强 度计算，不必计算后将强度提高一个等级作为配制强度，关键在 于施工配合比的施工现场验证。设计时应严格控制水灰比，将其 确定为定值。 　　（2）混凝土是采用钢管中顶升灌注，粗骨料在顶升过程中不 能因自身重力而下落，否则会造成顶升压力过大而失败。在设计 混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态，不能下沉。所以该 种混凝土的砂率可提高一些。 　　（3）许多工程实践认为钢管混凝土设计为微应力时，限制膨胀 率28天内应控制在（2~6）×10-4的范围内是合理的。 　　2.4主拱肋钢管的拼装 　　2.4.1钢管拱肋的制作 　　（1）钢管拱主弦管直径》600mm采用螺旋焊管。 　　（2）宜选用具有CAD加工设计技术和成功经验的厂家；单元 阶段制造好后在工厂进行平面和立面组拼检查；螺旋焊管弯曲成型在中频弯管机上进行，采用埋 弧自动焊；腹板安装采用CO2气体保护焊；单元阶段焊接完成后， 若与理论线形不符，可用“火工矫正法”矫正。 　　（3）钢管拱单元阶段制好后运至工地组焊成吊装段，运至 施工现场，最后用跨墩龙门吊机或其它起重设施将吊装段吊上桥组装。 　　（4）为便于调整拱肋预埋段制造、 温度引起的偏差，钢管制造在工厂时，拱脚预埋段与拱中段之 间预留80mm调整量；拱肋合拢锁定温度为10~15℃。 　　2.4.2钢管拱肋单元构件的防护 　　预拼成型的安装节段必须对接口进行地面预接和必要的技术&处理，拱肋每一个吊装阶段之间采用内法兰连接，法兰间可抄垫 钢板进行微调；单元制造阶段之间采用临时外法兰连接。 　　2.4.3钢管拱肋的悬拼 　　（1）拱肋吊装采用悬拼和扣挂施工。拱肋作完后，首先在制 作场地进行预拼，合格后方可吊装。 　　（2）拱肋吊装前应安装好拱脚临时铰， 悬拼过程中允许拱肋绕铰转动。每吊装一个阶段除安装好横撑及临时横撑外还要设置 横向浪风索。以利调整拱轴线和保证横向稳定。 　　（3）两阶段接头端面先用螺栓对接，安装合拢段前应预先通 过扣索调整拱肋横向位置，然后再安装拱顶合拢段。 　　（4）两条拱肋全部合拢后，再全面校核一次拱轴线坐标，并调 整至误差容许范围内。再对焊主拱钢管、烧掉螺栓，用加劲钢板补焊拱肋钢管接头，以保证受力连续。 　　（5）用钢管焊接封死拱脚临时铰，浇注拱座预留槽口C50混 凝土，形成无铰钢管桁架拱，待拱脚混凝土达到强度后拆除扣 索； 　　（6）泵送压注填充管内C50微膨胀混凝土。 　　2.4.4跨径较小的桥梁可用WDJ支撑系统配合吊车、揽绳完成拱 肋组拼。 　　2.5波纹管堵塞 　　系杆拱桥横梁、系梁多为群锚后张预应力混凝土，于是防治 波纹管堵塞，避免钢铰线局部拉伸率、应力超标是施工中不容忽 视的大问题。对此我们的预防措施是： 　　（1）波纹管固定后，将半硬性塑料管穿入波纹管内，其外径小 于波纹管内径8~10mm，长度大于波纹管长4~6m； 　　（2）指派专人，在浇筑混凝土过程中不停抽动塑料管至混凝土 浇筑完毕； 　　（3）抽出塑料管，清除其表面灰浆，擦净备用。抽动半硬性塑 料管法，可从根本上解决波纹管堵塞问题。 　　2.6支座垫石钢板悬空 　　预埋支座垫石钢板下混凝土悬空，既影响下部结构受力，又 危害上部结构荷载均匀传递和受力平衡，也就是说，出现这种现 象是很危险的，其主要原因是混凝土在浇筑流动过程中，预埋钢 板下的气体无法排除，形成了空洞，为避免该现象的发生，可在 钢板中心用电钻打一个直径5mm的“排气孔”，浇筑预埋钢板处混凝土时，浓水泥浆由“排气孔”冒出即可。 　　2.7拱脚混凝土空洞 　　2.7.1拱脚混凝土振捣 　　拱肋与系杆节点——拱脚之钢筋构造纵横交错、交叉重叠，混 凝土浇筑困难，振捣棒无法正常工作，混凝土密实成了问题。一般 采用刚度较大的钢模，浇筑混凝土时，先用一巨型扁铲（其宽度≥ 振捣棒直径）在振捣棒插入处，临时将钢筋间距拨宽，至振捣棒顺 利插入、正常振捣为止，可确保混凝土振捣密实；待振捣棒拔出后， 开启固定于模板两侧的附着式振动器，一方面有助于被拨动的钢 筋恢复原来位置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土密 实、均匀。 　　2.7.2拱脚混凝土预防裂缝 　　为预防拱脚混凝土裂缝，可选用钢纤维混凝土，钢纤维用量 一般为60kg/m3. 　　2.8空腹式端横梁浇筑工艺 　　端横梁为封闭式变断面空心梁，其施工有两种方法：一种方法 是采用木模或其它一次性芯模，不考虑翻番周转，此类模板只侧 重考虑其强度，满足混凝土几何尺寸需要即可；另一种方法是采 用钢模或其它可周转性芯模，浇筑混凝土时在梁顶预留“天窗”， 待拆除芯模后再二次浇筑混凝土，将天窗堵死，但应注意两期混凝 土的结合牢固问题。 　　2.9钢管混凝土“紧箍效应”落空 　　由于施工工艺和混凝土收缩，混凝土总是无法完全充满钢管， 使得“紧箍效应”无法实现，混凝土达不到三轴压缩的理想效果。 防治该问题的一般方法有两种： 　　（1）预防。微膨胀混凝土随着龄期增长，混凝土的收缩仍然不 可避免，为防止这类问题发生，在混凝土配合比设计时，在添加 UEF微膨胀剂的同时增添“聚丙烯腈纤维”。 　　（2）处置。待混凝土大于28d龄期后，用小锤对拱肋进行全面 敲击检查，发现空隙，则确定准确位置，钻孔并压注环氧树脂水 泥浆进行补救。 　　2.10其它问题 　　近年来，系杆拱桥普遍出现系梁混凝土于吊杆处裂缝、吊杆 护套提前开裂、下端预埋管进水、锚头及钢丝提前腐蚀和拱肋 钢管腐蚀等严重问题，危及桥梁的安全。 　　2.10.1防腐 　　（1）拱肋防腐可用经济、实用，便于现场施工和后期维护的 方案——有机环氧富锌涂料，分为3层，底层富锌涂料、中层环氧云铁、面层聚胺酯喷涂。涂装时环 境温度宜控制在5℃~35℃之间。 　　（2）防腐钢绞线应用较多的有镀锌钢绞线和环氧喷涂钢绞线， 前者，经镀锌处理后，机械性能均有所下降，且一旦被刮伤则伤处 的阴极反应会使腐蚀速度加快；后者，机械性能与原钢绞线基本 上没有差别，而且在生产过程中进行了充分的表面处理和再次稳 定处理，其抗拉强度和延伸率较普通钢绞线稍有提高。故此应尽 量用环氧喷涂钢绞线。 　　2.10.2吊杆处系梁纵向钢筋的处理 　　系梁钢筋是通长的，而结构设计需要吊杆穿过系梁，如此以 来，系梁纵向通长钢筋就必然被截成数段，势必影响结构受力，为 解决这一矛盾，可采用于吊杆处设置“方形环筋”，系梁纵向钢筋截断后分别与其焊接，吊杆在其方形环筋中穿过。这样，即可以 保证系梁纵向通长钢筋的连续，又可以保证吊杆与系梁联结位置 准确。 　　2.10.3横撑与拱肋节点处应力集中的预防 　　为避免钢管横撑与主拱肋结合部，在使用环境中开焊，影 响桥梁整体性能，一般采用在其结合部增设4个加强联结钢 板，按90o间隔均匀布设，焊接牢固。 　　3 结语 　　钢管混凝土系杆拱桥施工中需要研究的问题还很多，这就需 要我们广大工程技术人员积极探索，不断完善，使这一先进技术 在公路交通设施建设领域发挥更大作用。

钢管混凝土在住宅建筑中的应用

下面是中达咨询给大家带来关于钢管混凝土在住宅建筑中的应用，以供参考。简要介绍了钢管混凝土的发展史和研究进展及其在实际工程中的应用,阐述了钢管混凝土在钢结构住宅建筑中应用的特点及工程应用,并对今后需要进一步研究的问题进行了展望。钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的构件，它是在型钢混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的。钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善;同时由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥。可见，二者相互贡献，协同互补，共同工作，提高了钢管混凝土构件的整体性，使其具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点，因而得到了广泛的应用。1钢管混凝土的研究进展按照截面的形式，钢管混凝土可分为圆钢管混凝土（习惯称为钢管混凝土）、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。最早采用钢管混凝土结构的工程之一是1879年英国的Severn铁路桥的桥墩，当时在钢管内填充混凝土在承受压力的同时也用来防止钢管锈蚀。早期的研究不考虑钢管及其核心混凝土之间的相互作用对构件承载力的提高，只是对两者进行简单地迭加。随着研究的深入，人们发现在受力过程中，由于钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善;同时由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，二者相互作用协同互补，提高了钢管混凝土的整体性，使其具有一系列优越的力学性能和先进的经济指标。对钢管混凝土力学性能的研究存在各种不同的研究方法，如实验研究、实验系数回归、极限状态分析法、以及纤维模型法和有限元法等的数值解法。世界各国在有关研究成果的基础上分别制订了钢管混凝土结构设计与施工规程，如欧洲的EC4（1996）、DIN18800（1997），美国的ACI-319-89、SSLC（1979）、LRFD（1994），日本的AIJ（1980，1997）。我国是在上世纪60年代开始研究钢管混凝土的，主要集中在钢管中灌素混凝土，虽然起步较晚，特别是近十几年取得了令人瞩目的成就，已颁布了几个设计规程，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999和GJB1029-2001。这些规程的制定，拉开了钢管混凝土在我国建筑业中广泛应用的序幕。2钢管混凝土在住宅中的应用20世纪60-80年代钢管混凝土开始应用于工业与民用建筑。随着理论研究的深入、设计规程的颁布和其自身具有的优点，钢管混凝土被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种构架、支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构，近10年又被应用于桥梁结构、高层和超高层建筑中，特别是近2-3年，它被越来越多地应用于住宅建筑中，并取得了良好的经济效益和建筑效果。2.1钢管混凝土在非住宅建筑中的应用及特点20世纪60年代，钢管混凝土开始应用于工业厂房。据统计，到1994年我国就有上百个单层、多层厂房或构架柱工程采用钢管混凝土柱，每根构件的造价与钢筋混凝土柱的相当或有所降低，但截面明显减少，施工周期缩短。钢管混凝土厂房遍布全国各地，如上海三十一棉纺厂，大连造船厂船体装配车间，武昌造船厂和中华造船厂船体结构车间，太原钢铁公司三炼钢连铸车间等。钢管混凝土在厂房中的应用迈出了其在实际工程中应用的第一步。近十几年，钢管混凝土被广泛地应用于拱桥和空间桁架梁式桥梁结构中。据不完全统计,截止1999年，我国共建造钢管混凝土拱桥一百多座，钢管混凝土劲性骨架拱桥10余座。与此同时，钢管混凝土在我国高层和超高层建筑中的应用发展很快，经历了由局部柱子采用，到大部分柱子采用，最后发展到全部柱子采用的过程。其中局部采用钢管混凝土柱子的高层建筑有：福建泉州市邮电局大楼（高87.5m）、福建南安邮局大厦、福州环球广场、广州好世界广场(116.3m)、北京四川大厦、福建省政府屏山综合楼二区；大部分柱子采用的有：厦门阜康大厦(86.5m)、北京世界金融中心大厦(120m)、广州新中国大厦(201.8m)、深圳市邮电信息中心大厦、天津工商银行办公大楼；全部柱子采用的有：厦门金源大厦（96.1m）、天津今晚报大厦（137m）、深圳赛格广场大厦（291.6m）、上海陆海工程（84.7m）等。其中深圳赛格广场大厦获得2000年国家科技进步二等奖，这是我国自行设计、自己加工制造自己施工并全部采用国产钢材、自行投资的第一个组合结构高层建筑。钢管混凝土在桥梁及高层建筑中的应用迈出了其在实际工程中应用的第二步。近十年，钢管混凝土被应用于叠合柱。随着对钢管混凝土理论研究的深入和工程应用的日益广泛，提高钢管混凝土的抗火性能和核心高强混凝土的脆性等问题成为迫切需要解决的问题。目前，解决这一问题主要有两种方法：其一是通过在钢管内填充配筋混凝土或钢纤维混凝土来解决钢管混凝土的脆性问题，通过在钢管外表面喷吐防火涂料来解决钢管混凝土的抗火问题；其二是采用叠合柱。叠合柱是将钢管混凝土布置在柱的核心，外面再包围灌浇一圈钢筋混凝土所形成的钢管、管内素混凝土和管外钢筋混凝土三种材料组合的组合柱。钢管混凝土在叠合柱中的应用迈出了其在实际工程中应用的第三步。2.2钢管混凝土在住宅中的应用特点及其应用一方面是因为钢结构自身具有科技含量较高,利于环境保护,且可再生利用等优点，另一方面是由于我国钢产量大幅度增加，世界钢产量日趋饱和，钢材价格随之下降，所以近年来我国开始大力推广钢结构，鼓励采用钢结构。建设部等部门也为此制定了加速推广建筑钢结构发展和应用的目标,确定"十五"期间以推广住宅钢结构为重点，力争在"十五"期间使我国建筑钢结构用钢量达到全国钢材总产量的3%,到2015年达到6%。住宅建筑历来居建筑业首位，所以在住宅建筑中推广钢结构势在必行。住宅钢结构，有低层、多层和高层之分。3层以下为低层，9层以下为多层，9层以上为高层，10～12层又称小高层。住宅钢结构,考虑抗震要求，一般不宜超过12层，同时又由于我国人口众多,土地资源相对不足，城市住宅需求量迅速增长,所以宜发展多层和小高层钢结构住宅，但在人口密度大的城市，仍然是以高层为主。住宅钢结构,具有柱子用量少,室内有效使用空间大，房屋空间布置灵活，结构性能好等优点。它所选择的结构体系一般是：5～6层以下，框架体系或框架-支撑体系；6层以上，框架-支撑体系或框架-混凝土剪力墙（核心筒）体系；多层，大多采用双重体系。钢结构住宅采用的框架柱有H型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱。在小高层建筑中，组合柱比H型钢柱省钢，进而也就可以降低工程造价，但是，钢骨砼柱的施工较钢管混凝土柱施工复杂，因此，在住宅钢结构中推广钢管混凝土势在必行。我国在上海、天津、辽宁、新疆等地分别兴建了一些以钢管混凝土作为框架柱的钢结构住宅试点工程，促进钢结构住宅在我国的发展历程。众所周知，上海人口密度大，土地资源宝贵，因此，上海的试点钢结构住宅多选用高层。而天津、辽宁、新疆等地人口密度相对较小，所以多选用了小高层和多层。表1列出了这些地区在高层住宅中采用钢管混凝土作为框架柱的钢结构部分工程情况。钢管混凝土在住宅建筑中的应用迈出了其在实际工程应用的第四步，这一步的迈进意义重大，因为它实现了由高层到小高层、多层钢管混凝土结构的发展，为其大量的应用开辟了新局面。3结论与展望钢管混凝土在我国的发展只有几十年的历史，但发展速度非常快，如今，已广泛地应用到各个工程领域。尤其是它在住宅中的应用，使其由高层建筑中的应用过渡到小高层、多层建筑中的应用，为其发展创造了广阔空间。预计在21世纪前20年，我国每年需新建住房4.86-5.49亿平方米，后30年每年需新建住房5.76亿平方米。今后50年住宅建设将成为国民经济建设新的增长点和消费热点。因此，钢结构住宅的发展有着广阔的空间，钢管混凝土在住宅中的应用有着广阔的前景。所以，有必要对钢管混凝土做进一步的研究。今后应该做好以下几个方面的工作:(1)在防火设计方面，要简化钢管混凝土防火极限的设计方法，制定钢结构(钢管混凝土结构)住宅建筑的防火设计规范。只有这样，才能有助于推广钢管混凝土在住宅建筑中的应用。(2)加强钢结构（钢管混凝土）住宅建筑在火灾后的残余力学性能评估与灾后的维修、加固措施的研究。(3)钢结构住宅的关键在于外墙板的价格、质量、防水、耐久性及接缝的处理等。目前虽然有的墙板各个方面性能比较好，但价格较高，开发商和住户无法接受，所以暂时还无法大力推广。因此，我们应该大力开发价廉物美、轻质高强且具有耐久性的外墙板与相应的配套构件。(4)结合实际工程，进一步完善钢结构（钢管混凝土）住宅建筑的设计理论、不同类型结构设计规范和施工规程,尽快编制各类构件的配套图集。此外,钢结构住宅对施工队伍的施工技术要求比较高,而国内大部地区主要进行混凝土结构的施工建设,因此应该加强对钢结构专业施工队伍的培训，进一步促进钢管混凝土在住宅中的发展与应用。***隐藏网址***

采用斜拉扣索施工的钢管混凝土拱桥，悬臂拼装拱肋合龙后，应按（ ）顺序松开扣索

【答案】：B本题考核的是拱桥钢管拱施工的内容。在《高速铁路桥涵工程施工技术指南》中关于“悬臂拼装拱肋合龙”应符合下列规定：拱肋合龙后，应按拱脚段、次拱脚段、拱顶段顺序松开扣索。主要是考核对桥涵工程施工现场实践知识的掌握情况。故选项B正确。

钢管混凝土中为什么混凝土的强度能提高

钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，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。

钢管混凝土拱桥属于钢混凝土组合结构中的一种。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。

钢管混凝土拱桥真正的发展是在20世纪90年代的中国。我国第一座钢管混凝土拱桥是1990年建成的四川旺苍东河大桥，跨径110m，据不完全统计，十多年来在我国己建的和在建的钢管混凝土拱桥约有200多座，其中跨径超过200m的有30多座。1995年，广东三山西大桥是第一座跨径超过200m的钢管混凝土拱桥，也是第一座飞燕式拱桥。

钢管混凝土的基本原理

1、利用横向钢管，对受压混凝土施加侧向约束，使管内混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力。

2、借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，改变窑钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。钢管混凝士利用钢管和混凝土中材料在受力过程中的相互作用即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。

同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲。可以保证其材料性能的充分发挥；另外，在钢管混凝土的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板。总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。

中承式钢管混凝土刚架系杆拱的受力性能研究（二）

2.使用阶段的稳定分析 　　析架拱肋的整体稳定验算从三个方面进行:一是全桥整体的第一类稳定的空间有限元分析，求得一类稳定的失稳模态与稳定系数;二是采用等效格构柱的简化计算方法对主拱面内的稳定性进行验算;三是采用组拼拱的简化计算方法进行主拱肋的面外稳定性验算。 　　(1)一类稳定的空间有限元分析采用ANSYS程序进行该桥一类稳定的空间有限元分析，加载工况同表1。计算结果表明，在各种荷载工况下结构一阶失稳模态均为面外失稳，反映该桥的面内刚度大于面外刚度。各种工况下拱肋的一类稳定系数均大于6.0，表明结构发生一类失稳的可能性较小。3使用阶段的动力特性分析使用阶段的动力特性分析使用兰索斯法(Lanczos法)求解模态特征值和特征向量。兰索斯法采用稀疏矩阵方程求解，用一组向量来实现兰索斯递归。由于采用的是空间有限元模型，因此可以提供所有的振型模式(面外、面内、扭转及藕合)。为了比较桥面系对钢管混凝土拱桥动力特性的影响，计算中分别采用桥面简支和桥面连续两种不同的结构形式工况进行分析，两者振动频率的比较和桥面连续时的振型特点见表2，部分振型见图3(其中振型特点分析以桥面分析为主，仅列出前10阶振型的特点。) 　　比较表4两种工况频率的计算结果，可以看出，当采用桥面简支时，前16阶振型都是横梁的振动，结构的整体性能较差;与此相比，采用桥面连续则大大提高了结构的自振频率。 　　基频的增大意味着结构刚度的增大，反映结构的整体性能较好。 　　还可以知道，该钢管混凝土拱桥振型序列是第一振型为反对称的，第二、第三振型是对称的，第四振型是反对称的(不计扭转振型)。这与一般单跨拱桥的振型序列是一致的，相应于第一振型的基本周期为0.528秒，虽然与单孔拱刚性结构0.3一0.4秒基本周期的实测统计数据略有差距，但还是基本反映该拱桥具有较大的刚性特点。 　　与其它钢管混凝土拱桥振型序列不同的是该桥在第2,4振型出现扭振，这是因为该桥只设置了三道横撑，而没有如一般钢管混凝土拱桥那样布置K撑，横撑和K撑的布置对结构的动力特性有一定的影响，会改变振型序列和频率，因而使该桥的扭振序列提前出现。 　　四、若干问题的讨论 　　1.刚架系杆拱的水平力处理 　　刚架系杆拱结构的优点在于系杆拉力的存在，抵消拱的大部分水平推力，降低了拱桥上部结构对下部结构和基础的刚度要求。但另一方面，刚架系杆拱由于拱肋、承台和桩基础连成一体，上部结构到下部结构的传力途径不明确，如何处理传到承台和钻孔灌注桩的水平推力比较困难。下面结合该桥讨论恒载作用和组合作用时的水平力状况。该桥每侧的系杆是采用4根预应力钢绞线作为拉杆来平衡拱的推力，每根预应力索的设计拉力为2200kN，一侧系杆的总设计拉力为8800kN.考虑到系杆拉力对刚架系杆拱结构分析的重要性，本文分别采用ANSYS程序和同济大学“桥梁博士”专用桥梁设计程序对该桥的系杆拉力进行计算并相互验证，以保证计算的准确性。表3为一侧墩台系杆的水平力比较值。从表3可以看出，用ANSYS程序和“桥梁博士”专用设计程序计算的结果基本符合(其中a值采用方案一和方案二中的较大值)。 　　可知，该桥在恒载作用时，每侧的水平力为8289kN;而在的组合作用下，拱桥每侧的水平推力将达到12200kN。这意味着:恒载作用时，每侧的基础受到一个向内511 kN的水平推力;而在组合作用时，每侧基础受到一个向外的3400kN的水平推力。 　　即使考虑拱肋与墩台的共同作用，经计算分析，墩台也将承受3260kN的水平力。上述水平力的存在对桩基础是很不利的，即在使用阶段，向内、向外两个大小不一的水平推力，使桩基础内产生很大的弯矩，这是钢管混凝土刚架系杆拱设计时必须注意的重要问题。对于系杆所加预应力的大小，建立可以采用以下两种方法进行处理: 　　(1)减少系杆的预拉力，即把系杆的拉力控制在8290kN，使系杆的作用保持在只承受拱桥的恒载水平力，然后在两侧承台顺桥向增加一个混凝土块体，形成组合桥台。通过混凝上块体与地基间的摩擦力承受上部结构组合作用时产生的向外水平力3910kN，这样桩基础在任何工况下仅仅受到垂直力的作用，可以满足实际设计的基本假定。 　　(2)适当增加系杆的预拉力，把系杆的拉力控制在10245kN，这样承台前后均承受约1950kN的多余水平力。然后在桥梁两侧承台顺桥向的前、后部分各增加一个混凝土的块体，通过混凝土块体与地基间的摩擦力承受上部结构产生的向内(或向外飞的水平力，以满足实际设计的基本假定。 　　上述的处理方法均可使该桥有一个明确的水平力和垂直力的受力途径。 　　2.纵铺桥面系的连接问题 　　下面讨论桥面板在横梁处采用简支连接和连续连接方法对结构的影响。 　　从该桥计算的动力特性来看，如果桥面系采用简支板的结构形式，则结构的前16阶振型与频率都是桥面系的部分，其基频为1.26E一05Hz，并且都是横梁的振动，结构的整体性能较差。如果桥面系采用连续板的结构形式，则能提高结构的整体性以及抗震防止落梁的能力。结构的基频为1. 8939Hz，振型序列与一般单跨拱桥的振型序列是一致的。相应于第一振型的基本周期为0.528秒，虽然与单孔拱刚性结构0.3一0.4秒基本周期的实测统计数据略有差距，但还是基本反映该拱桥具有较大的刚性和较好的整体性能。 　　因此从加强桥面的整体性方面考虑，建议此类桥梁采用连续桥面板体系较好。设计与施工时，除了在桥面板的负弯矩区配置足够的钢筋，还要在桥面板与横梁的连接上采取相应的构造措施，保证结构的连续性(是结构的连续，而不仅仅是桥面连续)，其结果可以有效地提高该桥的整体稳定性和结构的动力性能。 　　五、结语 　　1.本文采用ANSYS大型结构分析通用程序，并采用同济大学的“桥梁博士”专用桥梁设计汁算程序进行校核，两者结果基本符合，表明本文得出的计算数据和结论是可信的。 　　2.施工阶段的稳定分析表明，钢管拱肋在混凝土浇筑过程中，各工况的稳定系数都在25以上，而且钢管内混凝土的浇筑顺序对该桥的施工稳定影响不大。 　　3.使用阶段的静力分析和稳定验算表明，在各工况下，主拱肋均能满足有关规范的强度和整体稳定性要求。 　　4.使用阶段的动力特性分析表明，该桥的振型序列与一般单跨拱桥的振型序列是一致的，并且相应于第一振型的基本周期为0.528秒，反映该拱桥具有较大的刚性。 　　5.计算也表明，钢管混凝土刚架系杆拱的几何非线性影响较小，可以不考虑;施工和使用阶段的挠度也比较小，可以考虑不设置预拱度。 　　6.对该桥系杆水平力的讨论表明，由于此类拱桥的结构特点，承台总会存在一定的水平推力，使桩基础产生较大的弯矩。建议该桥采用组合桥台，使刚架系杆拱有一个明确的水平力和垂直力的受力途径。 　　7.对桥面系连续问题的讨论表明，从加强桥面的整体性考虑，宜采用连续的桥面板体系，以有效地提高该类拱桥的整体稳定性和结构的动力性能。

广州丫髻沙大桥介绍

广州丫髻沙大桥（Guangzhou Yajisha Bridge over Pearl River）——拱桥：丫髻沙大桥是广州环城高速路西南环段跨越珠江主、副航道和丫髻沙岛的特大桥梁。全长1084米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，其主跨以360米一跨跨过珠江的主航道。大桥建成后，桥面是双向6车道。建设历史丫髻沙大桥于1998年7月动工，2000年6月建成。当时共创下4项全国乃至世界第一：在钢管混凝土中承式拱桥中跨度第一，主跨达到360米，为当时世界钢管混凝土拱桥中主跨度最长的；大桥平转转体每侧重量达13680吨，不仅居国内第一，也是世界同类型中第一座万吨转体桥梁；竖转加平转相结合的施工方法世界领先；大桥极限承载力和抗风力国内领先。丫髻沙大桥分跨为76m+360m+76m，桥宽36.5m。边跨、主跨拱脚均固结于拱座，边跨设盆式支座，两边跨端部之间设钢绞线系杆，通过边跨半拱平衡主拱水平推力。主拱肋采用悬链线无铰拱，矢高76.45m，矢跨比1/4.5，拱肋中心距为35.95m，共设置四组“米”字形、两组“K”字形风撑。建筑荣誉该工程曾获2001年建设部优秀工程设计一等奖、2002年全国优秀工程设计银奖、2003年中国公路学会科学技术一等奖。该桥在中国土木工程学会2004年第16届年会上入选首届《中国十佳桥梁》，位列拱桥第二名。更多关于建筑行业独家信息，敬请实时关注建筑网微信号。更多关于标书代写制作，提升中标率，点击底部客服免费咨询。

一级结构基础辅导：钢管混凝土拱桥结构设计探讨

【摘 要】钢管混凝土拱桥在我国的应用发展很快。本文对刚架系杆拱桥型、助供横向结构、拱助我面设计和桥面系构造等问题进行探讨。 【关键词】钢管混凝土 拱桥结构设计 探讨 钢管混凝土拱桥近十年来在我国发展迅速，随着数量的增多，跨径与规模也不断增大，分布区域也越来越广，除了钢管混凝土拱桥具有材料强度高、施工方便、造型美观等优点的原因外，与我国正处于大规模的交通基础设施建设时期的大环境有密切的关系[2］。本文将根据钢管混凝土拱桥在我国的应用情况与近几年的发展趋势，对结构的合理设计进行定性的讨论。 一、刚架系杆拱桥型 钢管混凝土拱桥结构形式丰富多样，承载形式上、中、不承式均有。按拱的推力，又可分为有推力供和无推力供。无推力供又有拱架组合体系和刚架系杯供。钢管混凝土拱桥以中下承式为主，有推力拱和元推力拱均占相当的比重。在无推力拱中，以刚架系杆拱为主。这些都是钢管混凝土拱桥的构造特点，与我国传统的石拱桥、钢管混凝土拱桥均有明显的不同。 刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中出现的拱桥新的结构形式。我国建成的第一座钢管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥采用的就是刚架系杆拱。与拱架组合体系不同，刚架系杆供中拱助与桥墩团结，不设支座，采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡换的推力，拉杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，而桥面系为局部受力构件。这种结构由于拱和墩连接处为刚结点，属刚架结构，又带有系杆，故称之为刚架系杆拱。 刚架系杯拱为超静定结构，桥梁上部、下部以及基础甚至地基连成一体，结构的超静定次数较多，受力复杂。由于其系杆刚度与供梁组合体系中的系杯梁刚度相比小很多，特别对于大跨径桥梁，系杆拉力增量将产生很大的变形，而供助、系杆和墩往团结在一起，根据位移交形协调条件，供的水平推力的增量主要由桥墩和拱助自身承受，因而考虑系杆变形后它是有推力的结构。系杆的作用是对拱施加预应力以抵消拱的大部分水平推力（主要是恒载产生的水平推力），因此通常把系杯看成预应力体外索。除去系杆承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般来说不大，还可以通过适当的超张拉给予限度的减小，从这个角度可以看成无推力拱。刚架系杯拱由于系杆的存在，降低了对下部结构和基础的要求，使拱桥的应用范围从山区扩大到了平原和城市。 在施工方面，刚架系杆拱的施工可以像固定供一样采用无支架施工，因而桥梁的跨越能力也较大，也能够充分发挥钢管混凝土拱桥施工方便的优越性。由于这些优点，这种桥型出现以后得到较广泛的应用。 目前已建成的下承式刚架系杯拱中跨径的是深圳北站大桥（150m），在建的跨径的是湖北武汉汉江三桥（跨径达280m）；带双悬臂半拱的中承武刚架系杆拱（俗称飞鸟式或飞燕式），已建成的跨径的是广东东南海三山西大桥（主跨ZDO刎。在建的大跨径的有主跨达36（）的广州丫警沙大桥、主跨达280米的武汉汉江五桥和主跨达235m的江苏徐州京杭运河大桥。由此可以看出，刚架系杆玖正成为大跨径钢管混凝土拱桥的主要桥型。 钢管混凝土拱桥同自架设体系，先架设空钢管供，再准筑管内混凝土，然后上横梁、纵梁等桥系构造，最后进行桥回铺装和人行道、栏杆等附属物。在系杆张拉前的水平推力由洪和下部结构承担。因水平位移对拱的受力的不利影响很大，通常要求下部结构有较大的抗推刚度、承受大部分的水平推力。钢管混凝土拱先期架设的空钢管供的自重较轻，通常情况下其恒载水平推力较小．可以由下部结构承受。但此后加上的恒载，如横梁、纵梁、桥面铺装等自重，应由系杆承受。也就是说系杆应随上部结构的施工逐步张拉。 然而，近期出现的一些大跨宽桥，由于桥面纵坡的存在，使得系杆较难在横梁架设之前安装，因而在横梁架设之前的恒载水平推力要靠桥墩来抵抗。对于宽桥，横梁的自重在桥梁恒载中所占比重很大，尤其是混凝土横梁，这就使得桥梁基础工程量急增，未能充分发挥这类桥型对下部结构和基础要求低的优势。因此如何解决这一问题，是这一桥型应用与发展的关键之一。 刚架系杆拱供墩团结点的构造较为复杂，俄慢下承式。拱助、桥墩、帽梁汇聚在这里，为不规贝消几何体。其受力也较复杂，各方向的力也都集中于此点，且受系杯强大的集中力作用，容易在主技应力方向发生开裂；此外桥墩内也可能产生较大的主技应力。这些都应引起重视。【3】 二、肋拱桥横向结构 钢管混凝土拱桥均为助拱桥，由于其材料强度高，随着跨径的增大，横向稳定问题较为突出，所以其横向结构的合理采用至关重要。上承式助供，可采用多助结构（多于二的），横向联系通常布置成等间距的径向根撑（或根系梁），其横向稳定主要取决于整桥的宽跨比。对于中不承式拱，横向联系的布置在桥面附近受到行车空间的限制，同时对横向动力特性和美观也有很大的影响，合理布且尤为重要。有时为加强其横向稳定性，将其两助内倾而成提亚扶。与之相对应，一般助扶则称为平行肋供。当然，对于跨径不是很大的城市桥梁，或出于景观考虑，也有做成无风撑的。 l 横撑布置 横撑布置对结构横向稳定的影响要大于其自身刚度。研究表明，拱顶附近揭撑布置成与拱轴线正交、在其他地方与拱轴线相切，对提高横同稳定效果较好。这是因为，拱助横向先稳向面外恻倾时，拱顶处的债撑主要承受洪助的扭转变形，采用竖向布置的横撑增强了对拱肋在拱顶处的扭转变形的约束，能提高拱的面外稳定性。在其他地方，尤其是L／4附近拱助侧倾时根撑要承受供助的相对错动，对核撑是横向湾矩，因此，采用切向布置（如K撑），对约束拱助的相对错动有较大的作用。 横撑在增加横向稳定的同时，由于它使得供的横向整体刚和质量的提高，特别对于中下承式拱桥由于重心的提高，使得拱对横向地震波的响应增大。对于钢管混凝土拱桥来说，在横向受力时，由于结构受力并不以受压为主，因此钢管混凝土抗压强度高的特点并没有得到充分发挥出.相对于宝钢管拱桥来说，钢管混凝土拱桥钢管内混凝土的质量加大了供的横向受力。因此，正确处理钢管混凝土拱桥的横向稳定和抗横向地震作用力这一矛盾显得十分重要。 拱桥的横向基频与结构型式和横向构造有关。中不承式拱的横向基频较上承式的低；在下承式中，拱架组合体系的横向基频较刚架系杆拱的低。不同位置的根撑对助供的横向基频也有着不同的影响。拱顶模搜数量和刚度变化较供脚的根撑数量变化，对面外基频影响要明显得多。因此，对于中承式拱在拱脚采用较强的横向联系（如K撑、X撑）、在拱顶采用较少较弱的横撑，既能满足横向稳定要求，又有利于减小横向地震力作用，同时建筑造型也较佳。 由于目前钢管混凝土拱桥横向稳定计算和抗震设计方法的还不完善，一些设计者由于担心横向先稳而采用过强的横向联系，既造成浪费，也不利于抗震安全社，这在位于强震区的桥梁尤其有害。 2 提篮拱 提篮拱（又称X型肋拱）显然能提高洪的横向稳定性。但提篮供随着倾角的增加，会使下部结构工程数量也相应增加。对拱应直接坐落于基岩时，由于可采用分离式拱座，工程数量增加有限。拱肋的倾斜也会给施工带来困难，因此，应选择合适的倾角。有关研究认为采用X型肋拱其横向稳定性可比平性助拱提高12-20倍，同时也会降低供肋的面内极限承载力【6】。所以，X型肋拱的内倾角也不是越大越好，一般控制在3度 ～15度之间，以10度附近为佳。 尽管我国一些学者在研究的基础上，提倡采用提篮拱，但由于过去以钢筋混凝土材料为主的拱桥在施工上的困难而极少采用。1993年竣工的四川成渝高速公路上的内江新龙拗大桥，采用了提篮拱。该桥为单跨钢管混凝土劲性骨架箱助拱。目前在建的徐州一连云港高速公路徐州京杭大运河特大桥采用了提篮拱。该桥为带悬臂的中承武刚果系杆钢管混凝土拱，跨径布置为57.5米＋235m＋57.5米 ，主拱断面为根哑铃形平行四边形行式，拱肋内倾9.934度，成提篮状。 应该指出，提篮拱在提高横向稳定性的同时，也使得造型较佳，然而对于宽跨比较大的桥梁，纯粹为了造型的原因而采用提篮拱是增加了下部结构和基础的工程量，增加了施工的难度，是不必要、不合理、也是不经济的。 3 无风撑供 无风撑拱指中、下承式肋拱，出于美观考虑，或当桥面较宽而跨径又不大时出于经济和美观考虑，将两肋之间的横撑（或称风撑）完全取消的肋拱桥，也有称之为做四拱的。无风撑拱主要解决拱助的横向失稳问题。解决这一问题的途径主要有两个。一是提高拱肋自身的横向抗弯刚度；二是提高结构体系的横向稳定性。 采用横向圆端形截面（加浙江义乌篁园桥、杭州新塘桥）、横向双圆肋（如浙江义乌宾王桥）、横向底箱肋（如广东中山二桥）、三肢桁肋（如黑龙江依兰牡丹江大桥）等等，都是提高拱肋自身横向抗弯能力而采取的截面形式。 对于拱梁组合体系，宜作成刚性系杆刚性拱或刚性系杆柔性拱，系杆（梁）通常采用箱形梁，除自身有较强的抗扭、抗拉和抗弯能力外，与纵梁固结的桥面横梁也能极大地提高桥面系的刚度，这样为拱肋的横向稳定提供了较大的非保向力作用。 对于钢管混凝土中下承式拱桥，其桥面系一般为简单悬挂的结构，其自身的横向刚度不大，吊杆的刚度也很柔，所以桥面系对拱肋横向稳定的贡献与拱梁组合体系有很大的差别，因此，对于刚架系杆拱应慎用无风撑供。 三、拱肋截面构造 钢管混凝土拱桥的拱助，当跨径不大时可采用单管截面。单管截面主要有圆形和国端形，单圆管加工简单，抗扭性能好，抗轴向力性能由于紧箍力作用显示出优越性，但抗弯效率较低，主要用于跨径不大（80米以下）的城市桥梁和人行桥中。 肋拱桥中绝大部分为哑铃形断面，跨径从几十米到160m，以100m附近为多。哑铃形截面较之单圆管截面，截面抗弯刚度较大，类似于工字形截面，但由于两圆管的直径与高度之比在1/2.5附近，因而不能视为钢管混凝土格构式截面。腹腔内的混凝土受钢板横向套箍作用机理复杂，缺乏研究，若采用钢管混凝土理论计算，计算将很复杂。由于钢管混凝土拱桥设计理论滞后，现行的计算方法常将其作为钢筋混凝土结构，使这一矛盾并不突出，且考虑到腹腔内混凝土处于中和轴附近，设计计算常将其忽略，而只计及自重。 哑铃形截面的腹板与圆管相接的交角较小，而且上下两管弯曲成型后，腹板的焊接有较大的残余应力，所以加工较为困难，质量不易得到保证。在灌注混凝土过程中，腹板受混凝土压力的作用容易外鼓，所以有时需有拉杆对拉或采用其他措施，这使得较为构造复杂。 从经济角度来说，钢管混凝土构件中钢管的作用较大、所占的造价比重也较大，理应将钢材尽可能地安排在外留（即不计混凝土时，应是箱形断面），而哑铃形截面并没有使所有的钢材都处于截面的外围。这同钢筋混凝土构件将矩形截面变形工字形截面的效果不同。所以钢管混凝土拱桥，在跨径较小时可采用单臂截面，在跨径增大以后应采用行武断面，采用哑铃形截面的跨径范围不应像目前这样广泛。 桥式拱助能够采用较小的钢管直径取得较大的纵横向抗弯刚度，且杆件以受轴向力为主，能够充分发挥材料的特性，对跨径超过100米的钢管混凝土拱桥，桁肋是一个比较合适的截面形式。前苏联30年代建造的NceTb河铁路拱桥，即为二铰变截面桁拱。 我国较早出现的桁拱断面为横向哑铃形桥式，其上下为两个横哑铃形断面，腹杆用钢管桁片，广东南海三山西大桥（主跨200米，带悬臂中承式刚架系杆拱）、陕西延安王家坪延河大桥（净跨l90m，中承式）等桥采用这种形式。这种截面形式，根哑铃形缀板中的混凝土较之前述的哑铃形断面对加大抗弯刚度有较大的作用，但这种截面的钢一混凝土横腹板的受力特性与国钢管混凝土相差很大，同样存在着设计计算上不能采用套箍理论的问题。因此，其后又发展了混合式的桁式断面。这种断面，上弦采取横哑铃形，下弦两根钢管采用钢管下平联联结。上弦为了缩短缀板的长度，宽度较下弦为短而形成梯形断面，河南安阳文峰立交桥（主跨135m，下承式刚果系杆拱）、四川高谷乌江大桥（净跨150m，中承式）等桥采用这一形式。 直接采用多肢桁式（格构式）断面的钢管混凝土肋拱近年来有较多采用的趋势。这种拱助弦杆采用钢管混凝土材料，腹杆和平联均采用钢管，它较之横哑铃形桥式截面，材料省自重轻，跨越能力强。同时，由于各肢以受轴向力为主，更易于采用钢管混凝土理论进行计算。在多肢桁式断面中，四肢最为常见，截面的高度与宽度之比在2：回附近较为合理，拱肋的面外稳定性主要通过横向联系来保证。福建闽清石潭溪大桥（净跨136m，中承式）、沈阳浑河长青大桥（净跨140m，中承式）、四川眉山根江大桥（主跨206m，带悬臂中承式刚架系杆供）、广西三岸色江大桥（净跨270m，中承式）等桥采用了完全桁式断面。 另外，还有一种采用集束钢管混凝土的肋拱桥。这种结构加工量少，材料用量比桁拱多，未被桥梁界普遍接受，其受力性能有待实践与理论验证。 钢管混凝土材料的显著优点之一是在构件受压时，钢管对混凝土的紧箍力作用使混凝土的受压强度得到提高。为使这一优势得到充分发挥，应采用强度较高的钢材，但含铜率不必太大。在钢管混凝土拱桥中通常合钢车在5％～12％之间。但日前有些钢管混凝土拱桥的拱肋合钢车接近 20％ 。通常所说的钢管混凝土结构其合钢率在20％以下。接近或超过20％则其受力性能与钢结构相近。钢管管壁较厚时，钢管的局部屈曲问题并不突出，填充混凝土的必要性不足，而且钢管的加工也困难。因此，采用太高的含铜率是不经济、不合理的。 因为有钢管的套箍作用、而且拱式结构常以稳定控制，所以管内混凝土的强度不必要求太高，一般采用C40。但由于现在混凝土标号的提高不会使造价成倍增加，所以也有采用C50甚至C60o 四、桥面系 钢管混凝土拱桥除拱梁组合体系桥面系为以纵梁为主外，其余均以横梁为主结构。它将横梁设置于立柱上或吊杆下，然后纵向铺设桥面板（梁）。活载经桥面系通常横梁传给立柱或吊杆，立柱或吊杆再将荷载传给拱肋。 这种桥面系不参与总体受力，属于局部受力传力结构，其单位自重不随着桥梁跨径的增加而明显增加，这也是这类拱桥跨径可以较大的原因之一。在已建成的钢管混凝土中下承式拱桥中，主拱跨径在五六十米时，吊杆间距一般在4m左右；主供跨径在60～150m时，吊杆间距在5～10m之间；跨径超过150m以后，吊杆间距宜在12m附近。吊杆间距再大以后，桥面板的自重会增加较多，建筑高度也会随之增大，这对中下承式供，特别是下承式拱的总体经济性是不利的。当然，无论桥梁跨径多大，一成不变地采用4m，5米的吊杆间距也是不合理的。因为在这种非拱架组合体系拱桥的桥面系中，桥面板和横梁中活载占总荷载的比例较大，而吊杯及其错具的受力更是以活载（尤其是挂车荷载）控制，在4～12m的吊杯间距范围内，吊杆、横梁、桥面板的受力并不随着吊杆间距的增大而明显增大。因此，随着桥梁跨径的增大，吊杆的间距适当地加大，总体经济效益是好的，而且也符合审美的需要。 钢管混凝土拱桥由于拱助截面的轻型化，使得桥面系在恒载中所占的比例上升。无论是从结构还是从施工方面来说，桥面系的轻型化问题都显得十分必要。尤其是宽桥，横梁的受力很大，其重量在桥面系自身中所占的比例也很大。横梁的跨度一般等于两拱助的中距。横梁所承担的荷载长度为两吊杆或立柱的间距。当横梁跨径在10m附近时，通常采用钢筋混凝土构造；在20m附近时，则应采用预应力构造；跨径更大时，可以考虑采用钢一混凝土或钢一预应力混凝土叠合梁构造。 广州丫髻沙大桥主跨 360米，桥面侧向总宽度 32.4m（含分隔带），吊杆横梁采用了钢一混凝土组合梁。横梁计算跨径31.62m和 35.5米，钢横梁为二字形，桥面横坡通常横梁腹板的变化形成。一根钢横梁的自重在30t左右，吊装后在其顶板上浇筑混凝土约18t，总重仅46t左右。若采用预应力混凝土梁则重达100t左右，结构自重和吊装重量均大很多。 深圳北站大桥是一座城市跨铁路站场的立交桥，主跨 150m，桥宽 23.5米。横梁采用预应力钢一混凝土组合梁。利用纵铺的预应力空心桥面板作为组合梁受压翼缘的一部分，组合梁中的钢梁采用了高托座预应力钢箱梁。 五、结束语 钢管混凝土拱桥是一种优势明显、极具发展潜力的桥型，及时总结其应用经验是非常必要的，而开展深入系统的研究则更为重要。然而到目前为止，除少数研究单位进行了为数有限的钢管混凝土拱桥受力全过程性能、极限承载力、温度应力、混凝土徐变等实验室模型试验和理论外，大部分的研究是针对具体桥梁进行的实桥测试、验证性试验和以大型通用程序为主的有限元分析，动力性能研究则更少，对钢管混凝土拱桥受力性能的研究还缺乏深入细致和全面系统的了解。这就使得我国钢管混凝土拱桥的大规模应用缺乏必要的技术准备，实际应用带有较大的盲目性。在实际应用方面，目前还未有钢管混凝土拱桥的设计与施工技术规范，使得工程设计与施工无章可循，这可能给工程造成浪费和留下质量问题和安全隐患。因此建议有关方面应重视钢管混凝土拱桥的技术研究，投入较多的经费，组织科技攻关；尽快制定颁发钢管混凝土拱桥的设计与施工规范，以使这一具有中国特色的桥梁结构显示其应有的技术先进性的经济合理性。在当前的情况下，应慎重发展钢管混凝土拱桥，尤其是大跨径、大规模的钢管混凝土拱桥。