钢管混凝土拱桥实例——巫山桥

1、-二、设计二、设计- 计算理论： 有初应力的钢管混凝土极限承载能力计算方法 钢管混凝土收缩、徐变规律及其计算方法 钢管混凝土节点疲劳设计方法 施工技术： 大跨径钢管拱肋的精确安装问题 大体积管内混凝土灌注问题 管内混凝土脱空问题 设计技术： 钢管混凝土拱桥合理构造形式 钢管拱肋节段的连接 短吊杆的使用寿命背景背景 在巫山桥建设时，国内外还没有钢管混凝土拱桥设计和施工技术规范。在计算理论、设计技术和施工技术方面还有许多技术问题亟待解决： 计算理论： 有初应力的钢管混凝土极限承载能力计算方法 钢管混凝土收缩、徐变规律及其计算方法 钢管混凝土节点疲劳设计方法 设计技术：钢管混凝土拱桥合理构造形式钢管

2、拱肋节段的连接短吊杆的使用寿命 施工技术： 大跨径钢管拱肋的精确安装问题 大体积管内混凝土灌注问题 管内混凝土脱空问题-研究思路以巫山长江大桥为依托，通过大直径钢管混凝土构件试验研究与理论分析，解决了钢管混凝土徐变、节点疲劳以及极限承载能力计算方法等重大理论问题；通过设计参数优化、特殊构造模拟试验，解决了特大跨钢管混凝土拱桥设计关键问题；通过施工实践、工艺优化与改进，解决了施工中存在的关键技术问题；最终形成了一整套先进的钢管混凝土拱桥设计施工技术。并通过巫山长江大桥的工程实践得到验证。-)1(1),(0kEEtcs)1(),(00ktsccs)1(),(00ktksccc考虑约束的徐变系数压应

3、力拉应力 钢管混凝土收缩徐变试验构件主要成果通过节段模型实验，揭示了钢管混凝土徐变规律，提出了用考虑钢管约束的徐变系数，来替代砼的徐变系数进行徐变分析的方法。提出用组合截面法来模拟钢管混凝土单元，得到了钢管与混凝土应力重分布公式：1.1.提出了钢管混凝土收缩、徐变规律及其计算方法钢管混凝土拱桥设计计算理论-2.2.提出了大型钢管混凝土节点设计计算方法主要成果钢管混凝土拱桥设计计算理论针对特大跨钢管混凝土拱桥的节点进行了疲劳试验，提出了大型钢管混凝土节点设计计算方法。钢管混凝土疲劳强度：H修正系数：4 . 28 . 1主管中灌注混凝土后，混凝土约束钢管变形，应力发生重分布，节点应力集中现象已不明

4、显；相贯线处的应力分布趋于均匀；同时也改善了整体结构的应力情况。钢管混凝土节点疲劳寿命较空钢管节点大幅提高；特别指出加肋板的板管节点是一种低寿命的节点类型，其疲劳强度较差。-主要成果节点疲劳实验巫山桥节点构造-（单位：MPa）钢管混凝土试件与空心管试件在支管中截面处应力比较主要成果测点5354555657585960空心管试件21.9511.672.5213.2922.5413.011.8211.20钢管砼试件16.8713.329.9013.5917.80 13.548.4813.35-提出了有初应力的钢管混凝土极限承载能力计算方法承载力影响系数针对初应力对大直径（1.22m）钢管混凝土构件

5、承载力的影响进行了研究，提出了极限承载力计算方法。 21.00.16800.2875pk管内混凝土有初始应力对整个钢管砼结构极限承载力有较大的提高，较普通钢管混凝土提高18左右；仅钢管有初始应力对整个钢管混凝土结构极限承载力有一定的影响。主要成果钢管混凝土拱桥设计计算理论3.3.-钢管混凝土承载能力试验主要成果-主要成果在20种设计参数组合方式中进行优选,提出了全拱受力均衡、上下弦内力接近和外形轮廓变化分明的空间钢管混凝土桁架肋拱。解决了世界第一大跨径钢管混凝土拱桥合理构造形式。提出了钢管混凝土拱桥合理构造形式 钢管混凝土拱桥设计关键技术1.1.-主要成果首次研发出了力学和施工性能优良的内法兰

6、拱肋接头，既保证了拱肋连接牢靠、安装方便，又保证了拱肋优美外形和管内混凝土灌注通畅。获得国家专利。2.2. 钢管混凝土拱桥设计关键技术-主要成果在短吊杆处首次设计了纵向限位装置，与传统的构造形式相比，改善了短吊杆的受力，延长了使用寿命。3.3. 钢管混凝土拱桥设计关键技术-主要成果1.1.大跨径钢管砼拱桥无支架吊装斜拉扣挂工法 总结出了大跨径钢管砼拱桥无支架吊装斜拉扣挂工法获国家级工法。 钢管混凝土拱桥施工关键技术首次采用了吊扣铰接合一工艺。吊、扣塔合一-工作索压塔索主索19.505岩锚锚索岩锚锚索H110100II挡土板进人孔D200桩预埋槽19050050锚头预埋钢管60400194550

7、9101825501476326.22830岩锚钢筋砼16030190210D200桩110600110挡土板500400900复合式锚锭（桩锚加岩锚）主要成果点 钢管混凝土拱桥施工关键技术采用了复合式锚锭，大大减小了锚锭砼体积1.1.大跨径钢管砼拱桥无支架吊装斜拉扣挂工法-承索器构造图低应力夹片锚固系统主要成果 钢管混凝土拱桥施工关键技术研发了扣索可调索低应力夹片锚固系统和主动承索器1.1.大跨径钢管砼拱桥无支架吊装斜拉扣挂工法-主要成果其技术指标如下：膨胀率为万分之三点一，5天强度达到80。改善了大管径混凝土的脱空问题。研制出了高性能化学自应力高强混凝土2.2. 钢管混凝土拱桥施工关键技术满足了特大跨径、大管径的混凝土泵送的需要初始坍落度2224cm初始扩展度60cm4小时坍落度损失小于4cm扩展度损失小于50cm-主要成果经反复论证和模拟试验，采用了半跨3级连续灌注混凝土的工法。平均6小时完成一根弦管599m3混凝土的灌注，确保了管内混凝土的质量和密实度。3.3.提出了三级泵送、连续灌注管内混凝土的工法 钢管混凝土拱桥施工关键技术拱肋弦管内砼三级灌注-主要成果 jnkjkjssss