公路钢管混凝土拱桥设计规范宣贯交流

四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院牟廷敏交通行业推荐标准公路钢管混凝土拱桥设计规范宣贯交流一、编制背景二、主要内容三、关键技术四、使用注意汇报提纲一、编制背景1、发展概况（1）1930-1940年前苏联，建造了公路和铁路钢管混凝土拱桥。（2）1990年，中国建成了第一座拱桥-四川旺苍东河大桥。（3）2015年6月，跨度≥50米，已建成400座，≥100米的179座。≥200米的有38座。（4）2005年-460米巫山长江大桥；2013年-主跨530米合江长江一桥。（5）在建主跨507米合江长江三桥，钢管混凝土系杆拱桥。（6）钢筋混凝土板、钢桥面板、叠合桥面板到钢-混凝土组合桥面板。2、建设规模已超过400座，18座/年，而钢筋混凝土拱桥和钢拱桥（7座/年、2座/年）；公路与市政钢管混凝土拱桥约占88％。是在没有规范的基础上建造的，规范颁布已十分必要。

行业分布比例各行业钢管混凝土拱桥数目增长趋势一、编制背景3、依托工程巫山桥、合江桥、孔雀河桥、成都府南河桥等。4、科技成果国家、部、省等资助，20多年来的科技成果支撑，大量桥梁建设经验。研究成果涉及计算理论、结构构造、施工工艺、材料、质量控制过程与竣工质量检查等。一、编制背景5、编制过程法律法规和编制文件→制定大纲→经验和成果→专题研究→形成报告→编制讨论→征求意见稿→送审稿→总校稿→报批稿（共Ⅳ版）。一、编制背景一、编制背景二、主要内容三、关键技术四、使用注意汇报提纲二、主要内容规范关键词:公路、钢管混凝土拱桥、设计。公路→行驶汽车荷载，交通组成复杂，有疲劳！有损伤！钢管混凝土拱桥→不同于钢管混凝土柱，施工分期形成受力截面，初应力高；不竖直，且混凝土灌注量大，有脱空；空中有接头，质量控制难；吊索断裂，桥面坍塌多次，风险高；施工逐节段形成，体系转换多；设计→规定了主要内容为术语、符号；设计与计算需要的材料参数，构件与结构计算方法，体系稳定与正常状态，主拱及相关结构与构造参数等。因此，该规范应突出的特点，充分体现钢管混凝土桥梁用于行驶汽车，充分研究施工过程与受力行为特点，充分研究我国钢结构桥梁加工制造特点，提出针对性强的技术条款。贯穿规范的主线，统一理论、组合构件、钢结构的完整性、非线性影响等二、主要内容计算特点：①承载能力极限计算、应力法计算等方法,研究了成拱过程的验算方法；②研究了节点疲劳性能及验算方法；③研究了温度荷载的作用形式；④研究了冲击性能的作用；⑤强调了强度、刚度、稳定与动力性能综合计算与评价要求，并计入几何、材料、初应力、脱粘等初始缺陷的影响。构造特点：①引入了完整性的概念设计，强化细节构造要求；②根据实际工程调查，主张合理、先进、易于施工的结构构造，放弃复杂、多次造成工程质量事故的构造；③强化桥面板的整体性能要求；④钢管内混凝土性能要求；⑤吊索与系杆索的耐久性设计；⑥相应的主拱、桥面梁、系杆索、吊索等结构的合理构造。施工特点：①充分考虑施工特点，制订了脱空、初应力折减系数；②制订了成拱的吊装、转体、大节段提升等安装计算，制订了主管内混凝土制备与灌注工艺要求。二、主要内容一、编制背景二、主要内容三、关键技术四、使用注意汇报提纲1、总则→本规范设计适用于圆形钢管混凝土截面的公路拱桥。→设计，应提出施工方法、步骤和体系转换，其主拱成拱工艺涉及结构设计计算、安装计算等，且施工技术是建设拱桥的关键。→施工阶段计算，钢管内混凝土强度低于80%，按照钢结构计算，高于80%时，按钢管混凝土截面计算。→施工阶段计算，钢结构构造细节，应满足完整性设计。钢管在制造或服役期形成的局部缺陷，在恶劣环境中，急速恶化扩展，造成病害。钢结构构造连接设计不合理、或钢管焊接连接工艺粗造，造成局部缺陷，影响桥梁完整性和寿命。→未涉及部分，应执行相关规范要求。三、关键技术2、术语

2.1.2钢管混凝土拱桥→主拱为钢管混凝土构件的拱桥

2.1.3自密实补偿收缩混凝土→具有高流动度、不离析、均匀和稳定等特性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实，硬化时依靠膨胀剂及反应水作用，使混凝土微量膨胀而补偿收缩的混凝土。2.1.4组合弹性轴压模量→钢管混凝土构件组合截面在轴心受压且其纵向名义应力与应变呈线性关系时，名义压应力与压应变的比值。2.1.7约束效应系数设计值→反映钢管混凝土组合截面的几何特征和组成材料的物理特性的综合参数设计值。2.1.8钢管初应力→钢管混凝土构件内混凝土达到设计强度前空钢管的应力。2.1.9脱空率→脱空截面积与钢管混凝土组合截面积的比值。

三、关键技术2.1.10初应力折减系数→反映钢管初应力对钢管混凝土承载能力影响的程度。2.1.11脱空折减系数→反映钢管内混凝土脱空率对钢管混凝土承载能力影响的程度。2.1.12单管主拱→横截面为单根钢管混凝土的主拱。2.1.13哑铃型主拱→横截面为两根竖向排列的钢管混凝土通过连接钢板组成的主拱。2.1.14桁式主拱→上下钢管混凝土通过支管连接组成桁式受力结构的主拱。2.1.16组合受压构件→由两肢或两肢以上的钢管混凝土主管通过连接件组合形成受压截面的构件。2.1.17完整性设计→在钢管材质、荷载、构造、制造、安装、维护等设计时，既规定构件强度和刚度，又规定构件损伤容限和抗断裂要求，保证达到设计使用目标，具有系统性、整体性和综合性特点。三、关键技术3、材料→根据结构的重要性、荷载特征、应力状态、连接方式、环境条件等因素确定钢管强度和质量等级。钢材常用强度等级为Q235、Q345、Q390，钢材质量等级应根据使用环境温度选用B级或B级以上。→钢管宜采用卷制焊接直缝管。当钢管径厚比不满足卷制要求时，可采用螺旋焊接管或无缝钢管。卷制焊接直缝管制造精度高、质量可靠、成本较低。→钢管强度设计值，壁厚一般小于35mm。三、关键技术3、材料→钢管内灌注的混凝土应采用自密实补偿收缩混凝土，其强度等级宜为C30～C80。四川现在已经应用到C100建成磨刀溪桥。三、关键技术3、材料→钢内混凝土自密实补偿收缩混凝土要求。1力学性能：应满足设计要求。2体积稳定性能：密闭环境下混凝土自由膨胀率应控制在2×10-4～6×10-4，其稳定收敛期应小于60d。3工作性能：满足表中要求。4外加剂选择：应掺加高效减水剂和膨胀剂。选用的高效减水剂应具有保塑、缓凝的功能，减水率应大于25%，且制备的混凝土拌和物含气量应小于2.5%。选用膨胀剂应对混凝土工作性能影响小、膨胀性能稳定，水中限制膨胀率7d大于0.05%、空气中21d大于0%。三、关键技术3、材料→C100自密实钢管混凝土性能演示。三、关键技术密实骨架法复配矿物掺合料多功能高效减水剂高性能钢管混凝土

发明的密实骨架法、复配矿物掺合料和多功能高效减水剂技术，攻克了含气量高、流动性差、粘聚性大、自密实性低的技术难题。复配矿物掺合料混凝土高性能化三、关键技术受限变形模型膨胀拟合设计出、放水状态发明的减缩释水聚合物和高能复合膨胀剂等技术，保证膨胀反应需要的水分和孔内张力，实现了持续稳定膨胀和强度发展要求。

三、关键技术实现筹大直戴径钢他管混傍凝土架分段蒜灌注诵、逐独渐形味成刚凶度的匆目标解决了抽混凝土困灌注的床时间长伤、方量慰多、阻稳力大的键难题控制处大直钻径钢禽管混托凝土腿的脱屑空值高抛信灌注接力灌凶注真空辅条助灌注新工遵艺三、露关键索技术脱空质斤量控制使技术提出磁了钢柳管内风混凝粗土工注作性艘能、遭力学威性能摩与体柴积稳横定性胞指标谜要求出。工作摆性能力学养性能体积稳定木性能材料性能三、啦关键驻技术原材料付质量外加总剂选赔择拌合时抗间投放顺随序协调机吩制质量病性能三、关努键技术声测法超声波疑法光纤光锡栅法钻孔验疗证法综合协严同声测靠发、超士声波法多、光纤纽奉光栅法话和钻孔蚂验证法建，形成秒多级连庙续断层歇扫描的织多维检馆测方法编，发展轻了钢歪管混致凝土弟灌注挠质量到检测庸技术治。三、乞关键主技术三、挪关键侧技术→钢无管混纲凝土播弹性揭模量应采议用组合则弹性轴套压模量纠。统一理夸论→主贤要指标Es笛c三、铺关键斥技术4计算屿基本贺规定钢管混适凝土结胆构计算傍理论:→钢溜筋混演凝土掉理论禾，即衣应力厦叠加食理论→极啦限平苗衡理搅论，滴即套祝箍约淘束理愚论→统一尤理论→容限封脱空牧统一宇理论统一我理论挤：钢说管混树凝土盾构件助的工刺作性控能，霉随着绪材料劳的物搞理参辣数、层构件女几何参数筐和截面瞒形式、系应力状渗态的改抵变而改疤变，变见化是连烘续的、够相关的陶，计算是统递一的沉。痒具晃体内叔容为嗽：把攀钢管押混凝露土视龄为统更一的跳一种错组合双材料魂，用谨构件的整体缝几何特困性（全配截面和茄抵抗矩扇等）和型钢管混泡凝土的未组合性盛能指标废，来计算构件富的承载注力，不夕再区分绒为钢管宾和混凝吊土。大量试溪验证明炮，容许仆脱空量预值内的该钢管混男凝土，市其力学啦规律和艰刚度符填合统一理熔论，承孕载能力帖和刚度材影响是底有限的你，钢管谷约束效唇应是存功在的。纲容限脱空统四一理贤论，熄应用倘了套绵箍理庄论的编基本咳概念升和参祖数等义，建石立完拥整的僻计算自体系您。三、价关键缘瑞技术4计算基宫本规定三、预关键岭技术三、关扬键技术→单圆温管混竞凝土众主拱镰，宜沸采用戚梁单桨元计扰算；课哑铃烂型钢鹅管混拣凝土恶主拱猪，宜采用准组合构败件的梁刷单元计下算；桁末式主拱既可采用便桁式梁街单元或聪将主拱既简化为壮组合构决件的侨梁单第元进孟行计仰算。组合膏构件樱梁单姑元指扣结构丸计算休时，渔将哑炒铃型绣的主遭管及连并接板你或桁鼓式的夜主管蔬及支颤管视类为一植个梁历单元舞进行重模拟固。桁湿式梁膀单元功指将架桁式主拱节的上奔、下谣主管库及支会管分帆别视刷为梁躬单元仔，主半管和容支管乞以刚辈性节坐点连迈接。三、关治键技术三、芦关键搜技术→哑铃型请，腹腔争内的混时凝土不宽应计,而仅困计算降其自却重的牢影响岩。三、关顿键技术→钢管心混凝企土单遥管主房诚拱应亲进行塘单管救受压深构件跟承载呀力验勾算；砖哑铃心型主使拱应进行绳组合谁受压搏构件阿承载喜力验匆算；蕉桁式战主拱重应分瞧别进粪行单附管受己压构削件和训组合四受压败构件承载套力验算春。钢管屋混凝桐土拱穗桥是蛙自架逗设体别系，腿形成臭钢管万混凝来土拱零前，横钢管触已被水安装妻成拱侵，承借受自托重和韵管内显逐级窑混凝烘土重疾量，伯产生栋初始努应力骄。试缎验证市明，演钢管彼初应适力对椅钢管杀混凝质土构应件的徐极限上承载号能力胡和变镜形有胖影响慌。三、竿关键屑技术→钢管面混凝欺土承白载能盗力极则限状腊态验刺算时倒，应明计入纹钢管姥内混钻凝土暗的脱古空影响，灰脱空破折减仿系数款取值0.9在5，并号应符业合下己列要极求。1当钢盆管混隔凝土芝球冠腔型脱埋空率克大于0.夏6％，或缘瑞脱空高鉴度大于5m量m时，筒应对潜钢管内混凝史土脱空掏缺陷进患行修补朵灌注。2钢管吵混凝只土主朴拱不绿得出霜现周左边均趁匀型幸脱空泊的缺劣陷。大直奖径界董面脱省空小直讨径界评面密部贴大直径乔界面脱晓空三、羡关键均技术建立了权基础理隆论通过肉研究评，首宜次提键出了诵容许便范围气内脱念空的伏钢管愧混凝呜土符睁合“绢套箍她”作字用，饶提出雕了“容限怠脱空诞”钢添管混姑凝土途新理史念及薪其划替分标妥准。三、关新键技术球冠型里脱空揭示了乱竖直构剧件属于楚周边型赠脱空，忘倾斜与砖水平构矛件属于凳球冠型楼脱空的捧规律。周边青型脱原空调查皆脱空皂缺陷调查脱如空缺陷归纳接为归纳腰为三、关秆键技术物理模型数学模型数学关系奠定低了基武础理扫论球冠型泪脱空周边膏型脱哀空假定为假定为三、关盛键技术建立了核实用计搂算方法通过200余件模罚型试验草，分析胸了钢管迎混凝土却拱桥、过梁桥和砖桥墩不叙同脱空彻模型，称在轴心懒受压、毙偏心受架压、抗闭弯性能茂、节点名疲劳等烧作用下担，脱空晨对不同判受力行违为的影铃响。三、余关键缸技术加载方式首次揭哥示了脱谱空对钢撕管混凝萍土承载万力的影泽响规律哑，提出忘了“容仁限脱空”钢管敲混凝搞土拱态桥、悼梁桥难和桥轮墩的狭非线挂性本佛构关烧系。本构胖关系参曲线三、关雨键技术①主拱诸、桁梁贵和桥墩巩：②复合站结构：竖向姻温度宵场横向温蜂度场试验木研究哀了温械度对路脱空锁钢管笋混凝唯土应榴力重对分布体的影热响，悼提出馋了温裂度效盲应计爪算方蚂法。三、畅关键竟技术Ky：几何非澡线性：僚横向偏邮位10c紧m材料天非线兔性：初始缺陷折减系边数刚度修属正KN：KM：技术辱路线三、关参键技术受压嘴构件签：受弯拖构件服：承载力悠验算理汪论非线茄性计饰算方特法攻克了容限脱空夏钢管洽混凝躲土的乎计算劫技术俭难题浆。容限施脱空哥计算程方法三、关匀键技术计算成掩果得到渗了模型藏试验、珍实桥测垄试数据盐验证，在其平均甚比值为0.钩94贵2，标准轨偏差为0.始01碧7，符合洋程度貌高。三、东关键嫂技术三、关获键技术三、钥关键企技术三、关匙键技术钢管相贯K、T节点灌注混凝土后相贯K、T节点三、旋关键扁技术三、屠关键获技术三、蒙关键磁技术三、蓝关键悄技术三、关津键技术三、今关键俊技术三、关思键技术三、圈关键贺技术→应根潜据桥间位地多形、威地质死、水扔文条犬件和戏使用桂要求枕，合赶理选供择钢瓣管混称凝土柳拱桥钻结构珍体系眨。三、爆关键插技术三、掩关键互技术三、关藏键技术三、关鸽键技术三、夸关键蛙技术→设有直骄支管的姿桁式构脏造宜符籍合下列程规定：1支管于中心纺距离截不宜闲大于勿主管端中心杠距的4倍；2单根支棒管面积爪不宜小廉于单根贤主管面寄积的1/4；3支管良的长腐细比长不宜闲大于车单根妙主管沸长细渡比的1/2。直支管剥一般用鸭于主拱瞧桁片间哗主管的踪蝶横向连面接构造陡，或拱挂上立柱巷采用钢玻管混凝土桁跑式结洒构时活，主荷管间讲距相犹对较早小的站纵桥喘向连梯接构咬造。三、关搭键技术三、哲关键究技术三、关华键技术三、缘瑞关键孕技术三、璃关键凡技术三、关碎键技术三、关剧键技术三、废关键娃技术8.稿5吊索→吊索参应采甲用平踏行钢泪丝成坐品索说或钢僵绞线由成品且索，荡钢丝搏或钢站绞线吗应采盏用环氧各喷涂骗、环厌氧填拳充或纺镀锌似的防滨腐处标理。茂吊索狐应设大置耐祝候性抽的防桂护外妹套。→中下承循式拱桥纳设计时没，最短咽吊索的辨自由长槽度宜满莲足纵向贪位移需颤要。当不能阔满足要例求时，映应采用删限制短哄吊索横敢梁纵向睛位移、斑横梁与雁桥面梁悼（板）按间设置滑板猜支座、洞增加索阶体锚固捞端自由肢转动幅下度等措珍施。→当吊见索长六度大嗓于30m时，喷宜提谨高吊众索的棕抗拉堂刚度稿。三、关吩键技术8.6系杆阻索→系杆索欺必须采乒用平行村钢丝成缓品索或铲钢绞线舅成品索刻，其钢陆丝或钢兰绞线可采用陪环氧喷评涂、环茄氧填充眨或镀锌靠的防腐镜处理，切系杆索齐不应外边露，应怖设具有旋耐候性的防封护装置蹄。→系杆索夫的位置尺设计应孕综合考迷虑主拱挺结构、盟桥面系罩高程、拥锚固位湾置及更换麻索体语的工宋艺要配求等除因素笔。→系杆索厕及锚具制构造，爪必须满北足检查魂、维护胸及可更嘴换的需洁要三、杜关键李技术三、恒关键米技术开发朵背景瓜：桥梁腹的桥吊面结兼构分轨为混蝴凝土本桥面寻梁、煎叠合金桥面央梁和惑钢结蹲构桥换面梁令。混叔凝土这桥面柜梁的妙自重纲大、翻钢桥骑面梁夹的耐签久性得差、冻叠合采桥面矮梁的尼纵横猫接缝离病害幅多，与增加波了工般程造嚼价与签维护钳成本数。钢梁直耐久茂性差叠合梁凡病害多砼桥面秧梁自重坡大三、关悦键技术中承代式、职下承化式钢械管混铃凝土宿拱桥挺，由绿于主族横梁蛋的桥谱面系小、导敌致吊拾索即残桥面粉梁坍挺塌的蹦恶果昼。三、课关键柿技术无法捐检查懒，导淘致盲川目换倚索成矿风！三、关环键技术结构构售造：200钩3年，沟提出域了“劳钢-混凝土登组合桥眠面板”蛾，底钢蛾板和通喉过开孔拨钢板、丙栓钉等怒锚固连程接C40混凝承土，推形成计标准析段总锄厚度12～15起cm、承托陶高22～28c荣m桥面慌板，膨刚度芽大、钩承载轿能力蛮高、纸重量纵轻、及耐久坐性好篇。三、泪关键犬技术三、关吵键技术三、关么键技术三、揪关键相技术结构盯特点稳：①没余有“U”肋嫁，无淡疲劳伴问题昆，面窗层耐置久性踪蝶长，稠主梁捷用钢须量省仔；②取消隶原正交残异性钢株桥面板则下部肋腿板，简桂化了钢边结构的极涂装防主腐工艺猾，钢底替板节省鲜了模板冻安装与摇拆除的植工序，粮加快施解工进度球；③剪畏力键在发挥煮钢底级板与耀混凝蹄土的盘组合秘效应歉，钢站底板隔部分烟代替唤下层反受力体钢筋境，减愤少钢葡筋用香量；际与混柴凝土罗桥面蛙板相盒比，久组合萄桥面数板可睁以减圣少混猫凝土洪用量谢，减滤轻结榆构自您重，除有利奶于抗勤震。三、肯关键阀技术工艺亭及质脾量：开发毛的钢-混凝土凉组合桥器面板，权具有钢坦底板较岩薄、钢抛筋穿孔被周期长盼、混杂宋纤维混锄凝土输饮送难度名大的特阻点，为述此建立伐了钢-混凝娃土组作合桥躺面板可钢底消板与畏带孔焰钢板伍焊接岭变形潮控制震、钢聋筋布解置、敞混杂旋纤维脉混凝歉土泵胡送工总艺及召质量幅控制站技术歌。主要内容施工工艺及质量控制技术钢底板与带孔钢板焊接变形控制钢底板设置10~15mm反弯变形逐级加密焊接带孔钢板设置间断错位双面焊缝，先焊外表面再焊内表面钢筋布置先穿底层钢筋，再铺设上层钢筋网片混杂纤维混凝土泵送工艺采用多锚点的短钢纤维、控制掺量不大于55kg/m³混凝土竖直泵送高度达300m，水平距离达700m三、与关键亿技术带孔候钢板冻与底煎钢板间断销错位倘双面认焊缝揭构造强示意