鋼管混凝土拱橋實例——巫山橋

1、-二、設計二、設計- 計算理論： 有初應力的鋼管混凝土極限承載能力計算方法 鋼管混凝土收縮、徐變規(guī)律及其計算方法 鋼管混凝土節(jié)點疲勞設計方法 施工技術： 大跨徑鋼管拱肋的精確安裝問題 大體積管內混凝土灌注問題 管內混凝土脫空問題 設計技術： 鋼管混凝土拱橋合理構造形式 鋼管拱肋節(jié)段的連接 短吊桿的使用壽命背景背景 在巫山橋建設時，國內外還沒有鋼管混凝土拱橋設計和施工技術規(guī)范。在計算理論、設計技術和施工技術方面還有許多技術問題亟待解決： 計算理論： 有初應力的鋼管混凝土極限承載能力計算方法 鋼管混凝土收縮、徐變規(guī)律及其計算方法 鋼管混凝土節(jié)點疲勞設計方法 設計技術：鋼管混凝土拱橋合理構造形式鋼管

2、拱肋節(jié)段的連接短吊桿的使用壽命 施工技術： 大跨徑鋼管拱肋的精確安裝問題 大體積管內混凝土灌注問題 管內混凝土脫空問題-研究思路以巫山長江大橋為依托，通過大直徑鋼管混凝土構件試驗研究與理論分析，解決了鋼管混凝土徐變、節(jié)點疲勞以及極限承載能力計算方法等重大理論問題；通過設計參數優(yōu)化、特殊構造模擬試驗，解決了特大跨鋼管混凝土拱橋設計關鍵問題；通過施工實踐、工藝優(yōu)化與改進，解決了施工中存在的關鍵技術問題；最終形成了一整套先進的鋼管混凝土拱橋設計施工技術。并通過巫山長江大橋的工程實踐得到驗證。-)1(1),(0kEEtcs)1(),(00ktsccs)1(),(00ktksccc考慮約束的徐變系數壓應

3、力拉應力 鋼管混凝土收縮徐變試驗構件主要成果通過節(jié)段模型實驗，揭示了鋼管混凝土徐變規(guī)律，提出了用考慮鋼管約束的徐變系數，來替代砼的徐變系數進行徐變分析的方法。提出用組合截面法來模擬鋼管混凝土單元，得到了鋼管與混凝土應力重分布公式：1.1.提出了鋼管混凝土收縮、徐變規(guī)律及其計算方法鋼管混凝土拱橋設計計算理論-2.2.提出了大型鋼管混凝土節(jié)點設計計算方法主要成果鋼管混凝土拱橋設計計算理論針對特大跨鋼管混凝土拱橋的節(jié)點進行了疲勞試驗，提出了大型鋼管混凝土節(jié)點設計計算方法。鋼管混凝土疲勞強度：H修正系數：4 . 28 . 1主管中灌注混凝土后，混凝土約束鋼管變形，應力發(fā)生重分布，節(jié)點應力集中現象已不明

4、顯；相貫線處的應力分布趨于均勻；同時也改善了整體結構的應力情況。鋼管混凝土節(jié)點疲勞壽命較空鋼管節(jié)點大幅提高；特別指出加肋板的板管節(jié)點是一種低壽命的節(jié)點類型，其疲勞強度較差。-主要成果節(jié)點疲勞實驗巫山橋節(jié)點構造-（單位：MPa）鋼管混凝土試件與空心管試件在支管中截面處應力比較主要成果測點5354555657585960空心管試件21.9511.672.5213.2922.5413.011.8211.20鋼管砼試件16.8713.329.9013.5917.80 13.548.4813.35-提出了有初應力的鋼管混凝土極限承載能力計算方法承載力影響系數針對初應力對大直徑（1.22m）鋼管混凝土構件

5、承載力的影響進行了研究，提出了極限承載力計算方法。 21.00.16800.2875pk管內混凝土有初始應力對整個鋼管砼結構極限承載力有較大的提高，較普通鋼管混凝土提高18左右；僅鋼管有初始應力對整個鋼管混凝土結構極限承載力有一定的影響。主要成果鋼管混凝土拱橋設計計算理論3.3.-鋼管混凝土承載能力試驗主要成果-主要成果在20種設計參數組合方式中進行優(yōu)選,提出了全拱受力均衡、上下弦內力接近和外形輪廓變化分明的空間鋼管混凝土桁架肋拱。解決了世界第一大跨徑鋼管混凝土拱橋合理構造形式。提出了鋼管混凝土拱橋合理構造形式 鋼管混凝土拱橋設計關鍵技術1.1.-主要成果首次研發(fā)出了力學和施工性能優(yōu)良的內法蘭

6、拱肋接頭，既保證了拱肋連接牢靠、安裝方便，又保證了拱肋優(yōu)美外形和管內混凝土灌注通暢。獲得國家專利。2.2. 鋼管混凝土拱橋設計關鍵技術-主要成果在短吊桿處首次設計了縱向限位裝置，與傳統的構造形式相比，改善了短吊桿的受力，延長了使用壽命。3.3. 鋼管混凝土拱橋設計關鍵技術-主要成果1.1.大跨徑鋼管砼拱橋無支架吊裝斜拉扣掛工法 總結出了大跨徑鋼管砼拱橋無支架吊裝斜拉扣掛工法獲國家級工法。 鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術首次采用了吊扣鉸接合一工藝。吊、扣塔合一-工作索壓塔索主索19.505巖錨錨索巖錨錨索H110100II擋土板進人孔D200樁預埋槽19050050錨頭預埋鋼管60400194550

7、9101825501476326.22830巖錨鋼筋砼16030190210D200樁110600110擋土板500400900復合式錨錠（樁錨加巖錨）主要成果點 鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術采用了復合式錨錠，大大減小了錨錠砼體積1.1.大跨徑鋼管砼拱橋無支架吊裝斜拉扣掛工法-承索器構造圖低應力夾片錨固系統主要成果 鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術研發(fā)了扣索可調索低應力夾片錨固系統和主動承索器1.1.大跨徑鋼管砼拱橋無支架吊裝斜拉扣掛工法-主要成果其技術指標如下：膨脹率為萬分之三點一，5天強度達到80。改善了大管徑混凝土的脫空問題。研制出了高性能化學自應力高強混凝土2.2. 鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術滿足了特大跨徑、大管徑的混凝土泵送的需要初始坍落度2224cm初始擴展度60cm4小時坍落度損失小于4cm擴展度損失小于50cm-主要成果經反復論證和模擬試驗，采用了半跨3級連續(xù)灌注混凝土的工法。平均6小時完成一根弦管599m3混凝土的灌注，確保了管內混凝土的質量和密實度。3.3.提出了三級泵送、連續(xù)灌注管內混凝土的工法 鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術拱肋弦管內砼三級灌注-主要成果 jnkjkjssss