一、鋼管混凝土簡(jiǎn)介◆

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況◆鋼管混凝土的基本性能與分類◆鋼管混凝土材料1.鋼管混凝土的基本性能(1)鋼管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能，使得混凝土，特別是高強(qiáng)混凝土脆性的弱點(diǎn)得到克服。另一方面，混凝土內(nèi)填于鋼管之內(nèi)，增強(qiáng)了鋼管的管壁穩(wěn)定性，剛度也遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)，使其整體穩(wěn)定性也有了極大的提高。因此，鋼管混凝土材料應(yīng)用于以受壓為主的構(gòu)件中，較之鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)有著極大的優(yōu)越性。

(2)在施工方面，鋼管具有較大的剛度和強(qiáng)度，可以作為施工的勁性骨架。鋼管本身又可作為耐側(cè)壓的模板，這樣，施工時(shí)就基本不需要模板和支架。鋼管制作工廠化，勞動(dòng)效率高，比起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋加工制作省時(shí)省工。(3)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能比鋼筋混凝土弱，與鋼結(jié)構(gòu)一樣需要采用有效的防腐措施，但與鋼結(jié)構(gòu)相比，其內(nèi)壁因填充了混凝土，只有外壁需采取防腐措施，因而比表面減少一半。(4)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能，定性分析認(rèn)為，由于內(nèi)填了混凝土，在高溫情況下，與空鋼管相比它的軟化溫度將極大地提高，而在急驟降溫(消防沖水)時(shí)又不會(huì)象鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)那樣爆裂，因此，其防火性能應(yīng)比鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)更加優(yōu)越。(5)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)還具有較好的耐沖擊能力和動(dòng)力性能。圓形鋼管混凝土在抵抗方向不確定的地震力作用時(shí)，由于其各個(gè)方向的強(qiáng)度相同，顯示出其有效性。鋼管混凝土拱橋◆

鋼管混凝土簡(jiǎn)介◆鋼管混凝土在拱橋中的應(yīng)用◆鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)與構(gòu)造◆鋼管混凝土拱橋受力性能分析◆鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算方法◆鋼管混凝土拱橋成橋施工技術(shù)2.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的主要類型根據(jù)鋼管與混凝土的組合關(guān)系，可分為內(nèi)填型和內(nèi)填外包型。

(1)內(nèi)填型鋼管管壁外露，結(jié)構(gòu)含鋼率較高，主要用于以受壓為主的結(jié)構(gòu)，如建筑物的柱子和拱橋。這種結(jié)構(gòu)主要利用鋼管混凝土的材料性能，如抗壓強(qiáng)度高、抗沖擊能力強(qiáng)等等。鋼管在混凝土施工過程中又可作為支架和模板，給施工帶來方便，但施工方面的優(yōu)點(diǎn)不是設(shè)計(jì)采用這一結(jié)構(gòu)的最主要的考慮。

(2)內(nèi)填外包型鋼管混凝土主要用在大跨度拱橋之中，它主要解決大跨度拱橋施工的“自架設(shè)問題”。首先架設(shè)自重輕、強(qiáng)度、剛度均較大的鋼管骨架，然后在空鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成鋼管混凝土，再在鋼管混凝土骨架外掛模板澆筑外包混凝土，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，鋼管和隨后形成的鋼管混凝土主要是作為施工的勁性骨架來考慮的。成橋后，它也可以參與受力，但其用量通常是由施工設(shè)計(jì)控制的。內(nèi)填型鋼管混凝土根據(jù)鋼管的形狀可分為圓管、方管、多邊形管和圓端形管等。圓形鋼管混凝土由于平面形狀為抽對(duì)稱，壓力作用下鋼管環(huán)向應(yīng)力均勻，施加于內(nèi)填混凝土的緊箍力也均勻，因而受力性能最好，且鋼管加工容易，因而應(yīng)用最廣泛。方形管在緊箍力作用下，管壁因受彎而變形，緊箍力集中在四個(gè)角點(diǎn)上，分布不均勻，比起圓形管來說，其效果較差，且鋼管的角點(diǎn)存在應(yīng)力集中。然而這種截面若作為建筑物的柱子，與梁的聯(lián)接較容易，因而也得到一些應(yīng)用。多邊形管如八邊形，則介于圓形和方形之間，由于交角的角度變小，其緊箍力的分布較方管均勻，接近于圓形，而幾何形狀上與圓形相比更易于與梁聯(lián)接。但這種結(jié)構(gòu)鋼管加工較復(fù)雜，應(yīng)用并不多。圓端形主要用在受壓彎構(gòu)件中兩個(gè)方向的受彎能力要求不同的情況時(shí)。

內(nèi)填型鋼管混凝土還可分為配筋和不配筋。一般所指的鋼管混凝土均指不配筋的。配筋的還可分為配縱筋和配鋼管束的。在鋼管混凝土中配縱筋(和螺旋筋)的主要目的是為了滿足這種結(jié)構(gòu)構(gòu)造或連接方面的要求，主要用在房屋建筑中。配鋼管束是為了進(jìn)一步提高承載能力。

內(nèi)填型鋼管混凝土當(dāng)剛度要求大于強(qiáng)度要求時(shí)，還可做成空心的?？招匿摴芑炷粮鶕?jù)內(nèi)填混凝土的相對(duì)厚度又可分為重型空心鋼管混凝土和輕型空心鋼管混凝土兩種。設(shè)為核心混凝土內(nèi)外半徑之比(又稱為空心率)，則當(dāng)時(shí)，稱為重型空心鋼管混凝土，其受力性能隨著的減小而趨于實(shí)心鋼管混凝土，即混凝土受到鋼管的套箍作用。當(dāng)時(shí)，稱為輕型空心鋼管混凝土，其受力性能隨著的增大而趨于鋼結(jié)構(gòu)，即內(nèi)填混凝土受到鋼管的套箍作用不大，內(nèi)填混凝土主要起著加強(qiáng)鋼管壁穩(wěn)定性，加強(qiáng)整體剛度以及防銹作用，混凝土在強(qiáng)度方面所起的作用較小?？珍摴芑炷峡刹捎秒x心法生產(chǎn)，應(yīng)用于電力部門的輸變電塔之中，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，近年來還提出了在內(nèi)外凈距處處相等的鋼夾層中灌以混凝土的鋼—混凝土—鋼的殼體結(jié)構(gòu)，以期應(yīng)用于貯罐、核反應(yīng)堆護(hù)罩和軍爭(zhēng)防護(hù)結(jié)構(gòu)中。這種結(jié)構(gòu)目前還處于研究之中。

鋼管混凝上結(jié)構(gòu)主要用于受壓構(gòu)件之中，其穩(wěn)定性問題突出，構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比對(duì)穩(wěn)定問題影響很大。當(dāng)需通過加大管徑來滿足剛度要求，而經(jīng)濟(jì)性又不許可時(shí)，可考慮采用多肢結(jié)構(gòu)。在受壓彎的構(gòu)件中，做成多肢結(jié)構(gòu)，可使壓彎構(gòu)件轉(zhuǎn)化成單肢受壓或受拉的桁架式桿件結(jié)構(gòu)。常見的多肢結(jié)構(gòu)見圖。這樣，鋼管混凝土又可分為單管、多肢式和混合式。單管構(gòu)造簡(jiǎn)單，在建筑物柱子中應(yīng)用廣泛，特別是樓層不是很高和水平荷載影響不大的建筑物柱子，長(zhǎng)細(xì)比不控制設(shè)計(jì)。常見的多肢式結(jié)構(gòu)有雙肢、三肢和四肢，多根鋼管混凝土構(gòu)件通過綴板或綴條聯(lián)成一體共向受力。由于內(nèi)填型鋼管混凝土鋼管外露，所以橫向聯(lián)系容易，其構(gòu)造和受力與多肢式鋼結(jié)構(gòu)柱相似。四川旺倉東河大橋黑龍江依蘭牡丹江大橋鋼管混凝上受拉時(shí)，混凝土退出工作，只有鋼管受力，因而材料利用率低，所以當(dāng)構(gòu)件承受的偏心壓力和偏心矩較大時(shí)，可采用鋼管混凝土－型鋼組合結(jié)構(gòu)。將鋼管混凝土置于偏心力作用一側(cè)以受壓為主，而型鋼置于另一側(cè)而受拉。3.鋼管混凝土材料1.鋼管鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管可采用直縫焊接管、螺旋縫焊接管和無縫焊接管。一般當(dāng)管徑較大時(shí)采用卷制管，管徑較小時(shí)采用無縫管。直縫焊管和螺旋焊管常用普通3號(hào)鋼、16Mn鋼、15MnV鋼。2.混凝土鋼管混凝土構(gòu)件的混凝上宜采用高標(biāo)號(hào)混凝土，標(biāo)號(hào)不宜低于C30。鋼管混凝土管內(nèi)的混凝土為了確保振搗密實(shí)和方便施工，要求有一定的和易性，但為了盡可能減少管內(nèi)混凝土的游離水分，降低混凝土收縮給鋼管套箍作用帶來的不利影響，又要限制管內(nèi)混凝土的水灰比。一般塑性混凝土的水灰比不宜大于0.4，流動(dòng)性混凝土的水灰比不宜大于0.45。為解決這一矛盾，可以通過摻人各種引氣量小的減水劑來解決。為補(bǔ)償混凝土收縮的不利影響，還可以在混凝土中摻人膨脹劑。但膨脹劑的摻人量還需要做大量的研究。3.鋼管混凝土構(gòu)件鋼管混凝土構(gòu)件中對(duì)于管徑和管壁厚有一定要求。管徑一般限制最小直徑不小于100mm，以保證混凝土澆筑的可能和鋼管與混凝土兩種材料的共同作用。壁厚的絕對(duì)值應(yīng)不小于4mm，以保證焊接的最小厚度。為充分發(fā)揮鋼管混凝土的受力特征和保讓鋼管管壁的穩(wěn)定性，還要限制壁厚和管徑之比。二、鋼管混凝土在拱橋中的應(yīng)用1.發(fā)展原因(1).鋼筋混凝土拱橋的缺點(diǎn)(2)鋼管混凝土的特點(diǎn)：三、鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.鋼管混凝土拱橋的主要類型(1)按照鋼管在結(jié)構(gòu)使用階段和施工階段中所起的主要作用來分，可分為鋼管混凝土拱橋和鋼管混凝土勁性骨架拱橋，或內(nèi)填型鋼管混凝土拱橋與內(nèi)填外包型鋼管混凝土拱橋。鋼管混凝土勁性骨架拱橋，有時(shí)也稱為鋼筋混凝土拱橋。(2)鋼管混凝土拱橋的主拱圈形式主要有肋式和桁式。肋式中又可分為單管、啞鈴形，桁式中可分為橫啞鈴形桁式、多肢桁式、混合桁式以及集束式。鋼管混凝土勁性骨架鋼筋混凝土拱橋的主拱圈形式主要有箱肋、箱拱以及板拱。(3)鋼管混凝土拱橋，按車承形式，可分為上承式、中承式和下承式。2.主拱圈構(gòu)造●鋼管混凝土單管拱肋●鋼管混凝土啞鈴形拱肋●鋼管混凝土桁拱●鋼管混凝土勁性骨架箱肋和工字形肋●鋼管混凝土勁性骨架箱拱(1)鋼管混凝土單管拱肋單管截面主要有圓形和圓端形。單圓管加工簡(jiǎn)單，抗扭性能好，抗軸向力性能由于緊箍力作用顯示出優(yōu)越性；但抗彎效率低，主要用于跨徑不大(80m以下)的城市橋梁和人行橋中，管壁較厚，截面含鋼率較高，一般達(dá)8％。采用單圓管的鋼管混凝土拱橋有江蘇無錫新安北橋、福安群益大橋和江蘇泰州引江河大橋等，其中以江蘇泰州引江河大橋跨徑最大(80m)。單管拱肋除常用的圓管外，江浙一帶還較多地采用圓端形截面。圓端形截面橫向抗彎慣矩較大，主要用于無風(fēng)撐肋拱中，如浙江義烏篁園橋。圓端形截面加強(qiáng)了圓端方向的面內(nèi)抗彎剛度，加工較簡(jiǎn)單，同時(shí)也使拱肋的造型富于變化，但鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用比圓鋼管混凝土的要小很多。目前，這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般不考慮鋼管對(duì)混凝土的套箍作用，而將其視為鋼筋混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，所以含鋼率也較高，僅用于跨徑較小的城市橋梁之中。

(2)鋼管混凝土啞鈴形拱肋

啞鈴形截面較之單圓管截面，截面抗彎剛度較大，類似于工字形截面，但由于兩圓管的直徑與高度之比在1/2.5附近，因而不能視為鋼管混凝土格構(gòu)式截面。腹腔內(nèi)的混凝土設(shè)計(jì)計(jì)算常將其忽略，而只計(jì)及自重。對(duì)啞鈴形截面綴板內(nèi)腔充填混凝土模型的試驗(yàn)表明，腹腔內(nèi)不填充混凝土?xí)r，在同等荷載作用下拱助的位移與填充混凝土后的變形基本一致，但綴板承受的剪力卻較后者增人一倍。綴板內(nèi)的混凝土主要用于防止鋼綴板局部失穩(wěn)和增大截面抗剪能力。在啞鈴形鋼管混凝土拱橋中，上承式跨徑最大的是三峽對(duì)外公路的黃柏河大橋和下牢溪大橋，中承式中跨徑最大的是江西景德鎮(zhèn)的瓷都大橋，下承式中跨徑最大的是天津彩虹橋。黃柏河大橋下牢溪大橋江西景德鎮(zhèn)的瓷都大橋天津彩虹橋啞鈴形斷面的特征是由兩管組成，且腹腔較薄，兩根圓管一般為豎向排列，類似于工字形拱肋。但浙江義烏的賓王橋，其主拱肋由兩根管組成，但外表看卻是圓端形，且兩管橫向并列，拱助的高度為鋼管的直徑加上下兩塊鋼板的厚度。浙江義烏的賓王橋(3)鋼管混凝土桁拱桁式拱助能夠采用較小的鋼管直徑取得較大的縱橫向抗彎剛度，且桿件以受軸向力為主，能夠發(fā)揮材料的特性。對(duì)跨徑超過100m的鋼管混凝土肋拱，桁肋是一個(gè)比較合適的截面形式。桁肋拱通常簡(jiǎn)稱為桁拱。鋼管混凝土多肢桁式截面，較之橫啞鈴形桁式截面，由于取消了鋼管間的橫向綴板和綴板內(nèi)的混凝土而采用綴條，節(jié)省了用鋼量和混凝土用量，減輕了自重，使鋼管混凝土拱橋具有更強(qiáng)的跨越能力。同時(shí)，由于各肢以受軸向力為主，更易于采用鋼管混凝土理論進(jìn)行計(jì)算。整體受力方面則可參照格構(gòu)柱的計(jì)算方法。桁拱的腹桿常做成拉桿，以避免壓桿出現(xiàn)局部失穩(wěn)的問題。廣東南海三山西大橋(4)鋼管混凝土勁性骨架箱肋和工字形肋

將鋼管混凝土作為勁性骨架，需吊裝時(shí)只需吊裝空鋼管，使吊裝質(zhì)量大大減輕。對(duì)于上承式拱橋，還可以做成工字形截而，藉較密的橫向聯(lián)系來保證結(jié)構(gòu)的整體性和橫向穩(wěn)定性。(5)鋼管混凝土勁性骨架箱拱箱拱具有良好的抗彎抗扭性能，是鋼筋混凝土拱的大跨徑的主要形式。采用鋼管混凝上作為施工的勁性骨架，是突破其跨徑的有效途徑，如四川萬縣長(zhǎng)江大橋。3.肋拱的橫向結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

★橫向聯(lián)系的構(gòu)造★提籃拱★無風(fēng)撐拱(1)橫向聯(lián)系的構(gòu)造上承式肋拱可采用多肋結(jié)構(gòu)(多于兩肋)；其橫向聯(lián)系通常布置成等間距的徑向橫撐(或橫系梁)，其橫向穩(wěn)定主要取決于整橋的寬跨比。對(duì)于中下承式拱，橫向聯(lián)系的布置受到行車空間的限制，因此靠橋面一節(jié)的橫撐間距較大，拱頂附近則可以密些，這種不等間距的問題隨矢跨比的減小而突出。對(duì)于中承式拱，部分拱肋在橋面以下，而橋面以上部分受行車空間限制不可能設(shè)置很多的橫撐，這時(shí)，橋面以下部分可采用剛度較大的K式或X式橫撐，以加強(qiáng)拱腳段的橫向剛度，又不致于影響美觀。K撐布置形式有兩種，當(dāng)為整體式橋墩(臺(tái))時(shí)，采用圖a式，當(dāng)橋臺(tái)為分離式時(shí)，采用圖b式。在拱肋與橋面交匯處，一般可將橫梁與橫撐相結(jié)合，這根與拱肋固結(jié)的橫梁，稱固定橫梁。

橋面以上橫撐一般設(shè)置成奇數(shù)，因?yàn)楣绊斕帣M撐所起的作用較大，同時(shí)奇數(shù)根也比較美觀。橫撐一般與吊桿間距成倍數(shù)關(guān)系，可將橫撐設(shè)在吊桿節(jié)點(diǎn)處，但有時(shí)因幾何布置需要也可以設(shè)在非吊桿節(jié)點(diǎn)處。橫撐可采用徑向布置(與拱軸線垂直)或豎直平行布置(與水平面垂直)，還可以是切向布置(與拱軸線近似乎行)。研究表明，在靠近拱頂處將橫梁布置成徑向(在拱頂處徑向也是豎直)、在其它地方按切向布置效果較好。啞鈴形肋拱的橫撐常采用單根鋼管，焊接于兩根拱肋的中部，橫撐鋼管的直徑可與啞鈴形中的圓管相同，也可以稍大些。為了增強(qiáng)聯(lián)接處的剛度，有的橋梁進(jìn)行了局部加強(qiáng)。啞鈴形拱肋的橫撐也有用兩根管的，不過上下兩管之間用腹桿，通常為鋼管；當(dāng)兩根弦管的高度較小時(shí)僅用直腹桿，高度較大時(shí)還有斜腹桿。橫撐弦桿的鋼管直徑較主拱肋的鋼管小，腹桿的直徑就更小。這種平面桁式橫撐可以加強(qiáng)橫撐橫橋向豎平面內(nèi)的抗彎剛度，特別是在拱頂處，對(duì)增強(qiáng)拱的橫向穩(wěn)定性作用較大。桁式斷面（包括多肢桁式、橫啞鈴形桁式和混合式桁式）肋拱的橫撐也為桁式，可以是單片的桁式，也可以是空間桁式，視橋梁實(shí)際情況（主要是橋?qū)挘┒?。橫撐弦桿直徑一般比主拱肋弦桿直徑稍小，腹桿則可相應(yīng)更小些，也可以相同。橫撐的桁式構(gòu)造要簡(jiǎn)捷，特別對(duì)于空間桁式橫撐，要避免雜亂。下承式肋拱，靠拱腳段由于通行凈空的需要，不能布置強(qiáng)大的K撐或X撐，這是下承式肋拱橫向穩(wěn)定問題中共同的不利因素。下承式拱通常是無推力的，它又可分為拱梁組合體系和剛架系桿拱，不同的結(jié)構(gòu)對(duì)拱肋橫向穩(wěn)定的影響是不同的。拱梁組合體系因其與墩之間是由支座聯(lián)接的，所以在拱腳處與無鉸拱相比約束較弱，這對(duì)橫向穩(wěn)定是不利的。因此，需要加大端橫梁的剛度，以增強(qiáng)拱腳處橫向變形的約束。對(duì)于剛性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱，還可以采用剛性吊桿將拱肋與系桿相接，以利用系桿(梁)的剛度增強(qiáng)抗側(cè)傾穩(wěn)定性，系桿(梁)之間還可以通過強(qiáng)大的橫梁與橫撐形成閉合框架。為發(fā)揮剛性吊桿的作用，其橫橋向的剛度應(yīng)大些，而縱橋向的剛度則應(yīng)小些，降低其在豎向荷載作用下的受彎影響，使其處于以受拉為主的狀態(tài)。不過，剛性吊桿多用在無風(fēng)撐結(jié)構(gòu)中，這時(shí)它與拱肋、系桿(梁)和橫梁形成的是半封閉(或稱敞開式)的框架。因此，在有橫向聯(lián)系的下承式普通系桿拱中，橫向穩(wěn)定性主要是通過強(qiáng)大的端橫梁和肋間的橫向聯(lián)系來保證的。當(dāng)然，采用柔性吊桿時(shí)，吊桿的“非保向力效應(yīng)”也會(huì)使拱的橫向穩(wěn)定性得到提高。

剛架系桿拱的拱腳與橋墩固結(jié)，一般無強(qiáng)大的縱梁(主要采用拉桿)，所以吊桿也都采用柔性吊桿。它也存在著非保向力效應(yīng)，但非保向力的效果視橋面的橫向剛度而定。當(dāng)橋面系僅靠橋面板作為縱向聯(lián)接和橫向剛度的來源時(shí)，橋面系的橫向剛度較弱，拱肋橫移時(shí)，橋面系也會(huì)隨之橫移，非保向力就比較小。因此，采用這種漂浮式橋面系時(shí)，加勁縱梁的作用不容忽視。為了使結(jié)構(gòu)受力體系符合設(shè)計(jì)假定，加勁縱梁縱橋向的抗彎剛度要小，縱向的約束也要弱(有時(shí)在拱腳處是懸插的)，而橫向剛度要大些。對(duì)于鋼管混凝土橫撐，特別是單圓管，管內(nèi)灌注混凝上其剛度提高，但恒載增加的彎矩對(duì)橫向穩(wěn)定不利。一般而言，寬橋后者大于前者，不宜灌混凝上；而對(duì)于窄橋，橫撐長(zhǎng)度較小，空鋼管剛度一般已夠，所以大部分橫撐都為空鋼管。(2)提籃拱

X型肋拱由于其在橫向穩(wěn)定性能方面優(yōu)于平行肋拱，所以在長(zhǎng)大拱橋，特別是寬跨比較小的長(zhǎng)大拱橋中，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于中下承X型肋拱，一般形象地稱之為提籃拱。拱橋的寬跨比是其橫向穩(wěn)定的重要影響因素。寬跨比的寬度是結(jié)構(gòu)的寬度，而非橋面的寬度。對(duì)于平行拱，寬跨比指板拱的拱圈寬度或肋拱的外側(cè)之間距離除以凈跨徑。

提籃拱在國(guó)外應(yīng)用較早，多為中、下承式。近幾年來，我國(guó)也有多座提籃拱山現(xiàn)。由于提籃拱的拱肋需在橫向內(nèi)傾斜，因此對(duì)鋼筋混凝土拱，拱圈自重大，較難實(shí)施。國(guó)外修建的提籃拱多為鋼橋。國(guó)內(nèi)近幾年在鋼管混凝土拱橋中也出現(xiàn)了提藍(lán)拱，因?yàn)殇摴芑炷凉皹蛟谑┕み^程中鋼管骨架的自重較輕，其架設(shè)難易程度與鋼橋相當(dāng)。提籃拱的類型提籃拱的類型(3)無風(fēng)撐拱

無風(fēng)撐拱指中、下承式肋拱，出于美觀考慮，或當(dāng)橋面較寬而跨徑又不大時(shí)出于經(jīng)濟(jì)和美觀考慮，將兩肋之間的橫撐(或稱風(fēng)撐)完全取消的肋拱橋，也有稱之為敞口拱的。中、下承式肋拱取消風(fēng)撐后主要解決拱肋的橫向失穩(wěn)問題。解決這一問題的途徑主要有兩個(gè)，一是提高拱肋自身的橫向抗彎剛度，二是提高結(jié)構(gòu)體系的橫向穩(wěn)定性。4.橋面系

梁板式橋面系的布置形式有三種，即橫鋪橋面板式、縱鋪橋面板式和整體肋板式，如圖所示。橫鋪橋面板式僅適用于橋?qū)捿^小的拱橋，在鋼管混凝土拱橋中也未見應(yīng)用。(1)整體肋板式整體肋板式主要用于剛性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱的拱梁組合體系中，具有較大剛度，由參與總體受力的縱梁和承受主要局部荷載的橫梁以及橋面板組成整體。吊桿的間距一般約為跨徑的1/10-1/16，其比值隨跨徑的增大而減小。一般跨徑50m附近時(shí)選用L／10，即5m；跨徑120m附近選用L／16，約7.5m。間距太小，吊桿用量增多，外形也不美觀；間距太大，縱梁彎距值增大，縱梁材料用量增多。縱梁是這種結(jié)構(gòu)的整體受力構(gòu)件，除受彎外，還要受拉。一般采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，截面以箱形為主，跨徑小時(shí)可采用矩形截面。若采用無風(fēng)撐形式，則縱梁的抗扭剛度應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

橫梁有端橫梁和普通橫梁(吊桿橫梁)兩種。端橫梁需要較大的剛度以約束拱肋和縱梁的扭轉(zhuǎn)變形，同時(shí)拱肋與縱梁對(duì)其梁端轉(zhuǎn)動(dòng)也有較大的約束，因此通常視為固端梁。而吊桿橫梁相對(duì)端橫梁的剛度要小，縱梁對(duì)其約束也沒有對(duì)端橫梁那么大，屬于彈性嵌固，因此，吊桿橫梁的受力最好能近行空間分析。整體肋板式的縱橫梁采用固結(jié)構(gòu)造。橋面板可以采用預(yù)制，也可以采用現(xiàn)澆。當(dāng)橋面較寬時(shí)，橋面板為單向板，橋面較窄時(shí)為雙向板。對(duì)于橋面較窄的非拱梁組合體系，橋面系也有做成整體肋板式的，但其縱梁的剛度小或者聯(lián)接較弱，以保證縱梁不參與總體受力。(2)縱鋪橋面板式縱鋪橋面板式將橫梁設(shè)置于立柱上或吊桿下，然后縱向鋪設(shè)橋面板，活載經(jīng)橋面系通過橫梁傳給立柱或吊桿，立柱或吊桿再將荷載傳給拱肋，結(jié)構(gòu)受力明確，施工方便，因而被廣泛采用?？v鋪橋面板式主要應(yīng)用于拱支橋中，包括有推力的上、中承式拱和剛架系桿拱?？v鋪橋面板式的橋面系主要由橫梁和橋面板組成，由于橋面系不參與總體受力，因而屬于局部受力傳力結(jié)構(gòu)，其單位自重不隨著橋梁跨徑的增加而明顯增加，這也是拱支橋跨徑可以較大的原因之一。對(duì)于上承式拱橋，當(dāng)跨徑很大時(shí)，拱腳附近的立柱很高，其穩(wěn)定問題突出，立柱的截面與材料主要受穩(wěn)定控制，而非強(qiáng)度控制，因而適當(dāng)加大立柱的間距是合理的。另一方面，對(duì)上承式拱，橋面系的建筑高度一般不成為橋梁總體設(shè)計(jì)的控制因素，因此，可以采用截面高度較大的T形梁以抵抗較大的局部彎矩。

為縮短橫梁跨徑，降低跨中彎矩，橫梁一般做成伸臂式，將非機(jī)動(dòng)車道以及人行道懸挑。對(duì)下承式拱，雖然與橋面相交的拱肋要占據(jù)一定的橋面高度，但系桿盒或系梁一般會(huì)高出橋面以降低建筑高度，它所占據(jù)的寬度與拱肋相當(dāng)，整個(gè)橋梁就可采用同寬，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與施工，如圖。

對(duì)于中承式拱，只有當(dāng)跨徑較小時(shí)全橋采用同寬，這樣或者在橋面與拱肋相交處通行凈寬（人行道）寬度不夠，或者在其它地方有些浪費(fèi)。對(duì)于跨徑較大的，通常在拱肋與橋面相交處橋面較寬，以保證通行凈寬，如圖4—45a所示，這樣橫梁的規(guī)格就相應(yīng)增多。如果上承部分長(zhǎng)度較短，也可將拱肋與橋面相交處的橫向加寬延伸至墩臺(tái)處，以簡(jiǎn)化構(gòu)造，如圖4—45b所示。下承部分通常采用柔性吊桿，而柔性吊桿體積較小，拱肋與橋面系相交的一定范圍以外的人行道可利用拱肋的一部分寬度甚至全部，因此人行道寬度又可回縮。也有將橫梁做成簡(jiǎn)支的，這種結(jié)構(gòu)兩肋之間的距離加大，有利于橫向穩(wěn)定；但采用整體式墩臺(tái)時(shí)，墩臺(tái)與基礎(chǔ)的工程量加大，同時(shí)橫梁跨徑也增大，且均為正彎矩，所以橫梁受力較不利。從造型上看，這種結(jié)構(gòu)拱肋在立面上是連續(xù)的，顯得非常美觀。廣州丫髻沙大橋?yàn)榭s短橫梁跨徑也有采用三拱肋的，如福建福清玉融大橋和四川成都青龍場(chǎng)立交橋；或者做成上下行車道分離的兩座并列的橋，如江蘇泰州引江河大橋。對(duì)于上承式拱、橫梁一般與立柱固結(jié)，為剛架橫梁，其受力計(jì)算可根據(jù)橫梁與立柱的剛度之比，參照柱式墩臺(tái)蓋梁的計(jì)算方法確定計(jì)算圖式。當(dāng)橋面較寬時(shí)由于可采用多助構(gòu)造，所以橫梁的跨徑一般不大，可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于多立柱式橫梁按連續(xù)梁計(jì)算。雙立柱式橫梁，當(dāng)橫梁的剛度與立柱的剛度比大于5時(shí)，橫梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，否則按框架計(jì)算。當(dāng)橫向力較大時(shí)，拱上建筑橫向驗(yàn)算應(yīng)將橫梁視為剛架的一部分進(jìn)行計(jì)算；進(jìn)行剛架計(jì)算時(shí)不考慮拱肋變形對(duì)剛架受力的影響。下承式拱梁組合體系中的橫梁有兩種形式，一種是端橫梁，它與拱肋的拱腳固結(jié)，按固端梁計(jì)算；另—種是普通橫梁，又稱為吊桿橫梁。在剛架系桿拱中，由于拱肋與墩臺(tái)固結(jié)、所以沒有固定橫梁，只有吊桿橫梁。吊桿橫梁為簡(jiǎn)支梁或伸臂梁彈性嵌固于縱梁上時(shí)，最好進(jìn)行空間分析；簡(jiǎn)化分析時(shí)，跨中正彎矩按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，兩端按固端梁計(jì)算或由懸臂部分求得負(fù)彎矩。對(duì)于中承式拱，其橫梁除上承部分有剛架橫梁、下承部分有吊桿橫梁外，一般在橋面系與拱肋相交處還有固定橫梁。固定橫梁除承受橋面板自重及由橋面板傳來的豎向荷載外，還起到兩肋間的橫向聯(lián)系作用，因此在受力和幾何構(gòu)造上較復(fù)雜。也有將拱肋和橋面系相交處的橫梁做成簡(jiǎn)支的。

橋面板根據(jù)其跨徑的大小可選用實(shí)心板、空心板、型板、槽型板和T型板?？鐝叫r(shí)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，跨徑大時(shí)采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，縱梁可做成簡(jiǎn)支橋面連續(xù)或先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)。橋面板—般采用頂制吊裝，施工快捷簡(jiǎn)單。但這種搭架式的構(gòu)造，整體性較差，特別是中下承式的懸吊結(jié)構(gòu)，橋面動(dòng)力性能較差，因此應(yīng)注意橋面板之間和橋面板與橫梁之間的聯(lián)結(jié)，以提高整體性和抗震防落梁的能力。所以橋面板采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的做法，比簡(jiǎn)支橋面連續(xù)要好。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁(扳)，有時(shí)又稱假連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)，其受力在一期恒載(自重)時(shí)為簡(jiǎn)支，二期恒載(橋面鋪裝等)及活載作用下為連續(xù)，預(yù)制時(shí)負(fù)彎矩筋伸出端部，安裝時(shí)兩端鋼筋相接，現(xiàn)澆濕接頭混凝土，見圖。鋼—混凝土組合梁在20世紀(jì)20年代就已在歐美等地出現(xiàn)，到40年代至60年代進(jìn)行了更深入研究，也得到更廣泛的應(yīng)用。我國(guó)從50年代開始在一些公路和鐵路橋面體系中采用；60年代以后，逐漸應(yīng)用于工業(yè)建筑中；80年代以后在斜拉橋和一些城市立交橋以及高層建筑中得到應(yīng)用與發(fā)展，研究也日趨活躍。在鋼管混凝土橋面系中的應(yīng)用則剛剛起步。采用鋼－混凝土組合橫梁，能有效降低結(jié)構(gòu)自重和橋面系建筑高度，滿足吊裝能力耍求，是鋼管混凝土寬橋中值得考慮的結(jié)構(gòu)型式。5.立柱、吊桿與系桿(1)立柱立柱用于上承式拱橋和中承式拱橋上承部分，是橋面系與主拱肋之間的傳力結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土拱橋的立柱主要形式有鋼筋混凝土立柱和鋼管混凝土立柱。鋼筋混凝土立柱的柱腳通常為焊接于拱肋之上的鋼板箱，以適應(yīng)拱的曲率變化和拱肋鋼管的弧線，鋼板箱內(nèi)灌有混凝土，立柱鋼筋焊于鋼板箱上，如圖4—54。對(duì)于小跨徑拱橋中的短立柱，也有直接采用鋼板箱立柱的。對(duì)于大跨徑或大矢跨比拱橋，立柱高度較大，尤其是靠近拱腳處，可采用鋼管混凝土立柱，既能滿足結(jié)構(gòu)受力需要，又與輕型的主拱肋相適應(yīng)，同時(shí)也能加快施工速度。鋼管混凝土立柱的構(gòu)造型式見圖4—55。對(duì)于長(zhǎng)立柱，因其柔度較大，立柱本身能產(chǎn)生—定的變形以適應(yīng)橋面系與拱肋變形不協(xié)調(diào)的問題。對(duì)于短立柱，特別是寬橋、長(zhǎng)橋的短立柱，因其剛度較大，需要采取一定的構(gòu)造措施來適應(yīng)橋面系與拱肋之間不協(xié)調(diào)的變形。一種做法是將立柱與拱肋相接處的截面削弱，以產(chǎn)生類似鉸的作用。另一種做法是立柱橫梁(或稱蓋梁)與立柱不采用剛接(即不做成門式剛架)，而是在立柱上安放支座，然后在其上放置立柱橫梁。這種做法對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震性能不利，應(yīng)在構(gòu)造上采取一定的防震措施。另外，對(duì)于中承式拱橋，當(dāng)橋面縱梁有固定與活動(dòng)兩種支座時(shí)，固定支座一般不設(shè)在拱上門式剛架上，以減小剛架的縱向水平力。(2)吊桿

鋼管混凝土中下承式拱橋一般采用柔性吊桿，吊桿材料有圓鋼、高強(qiáng)鋼絲和鋼鉸線。吊桿為局部受力構(gòu)件，其受力大小與主橋的跨徑關(guān)系不大。吊桿受力中活載占有較大的比例，所以設(shè)計(jì)荷載直接關(guān)系到吊桿的受力。橋?qū)?、吊桿間距對(duì)吊桿材料的選擇影響較小，因而從吊桿本身來說，吊桿間距在一定范圍適當(dāng)加大可以節(jié)省吊桿的材料用量。吊桿的工作環(huán)境與斜拉索類似，要求吊桿有高的承載能力和穩(wěn)定的高彈性模量（低松弛）、良好的耐疲勞和抗腐蝕能力，易于施工，而且價(jià)格便宜。對(duì)于單圓形截面和啞鈴形截面，吊桿上端需穿過拱肋錨固于拱肋之上或主拱圈內(nèi)部。錨固于拱肋之上的應(yīng)在錨頭下墊平，錨頭也要加罩防腐，一般認(rèn)為美觀上稍差。錨固于拱肋內(nèi)部的構(gòu)造見右圖。它對(duì)拱肋截面的削弱較多，安裝時(shí)要保持錨墊板的水平，使吊桿中的鋼絲能均勻受力，施工較麻煩，對(duì)管內(nèi)吊桿附近的混凝土泵送施工帶來困難，且影響密實(shí)度，另外，啞鈴形吊桿力從上管通過綴板腹腔傳至下管，當(dāng)綴板內(nèi)不填充混凝土?xí)r，應(yīng)注意綴板的穩(wěn)定性。對(duì)桁式斷面，弦桿的直徑一般較小，且有平聯(lián)可資利用，所以通常吊桿穿過平聯(lián)，以免削弱弦桿的斷面，也方便施工。三肢桁式，吊點(diǎn)設(shè)在兩下弦管的橫聯(lián)上，見圖4—59。四肢桁式，吊點(diǎn)可設(shè)在兩上管或兩下管的橫聯(lián)上。為避免吊桿處腹桿的局部受力過大，在吊桿橫截面上應(yīng)加設(shè)內(nèi)腹桿，見圖4-60。內(nèi)腹桿也同時(shí)加強(qiáng)了拱肋的抗扭能力。高強(qiáng)鋼絲吊桿的防護(hù)措施主要有兩種。一種是外包鋼管內(nèi)灌填砂漿或黃油防護(hù)，外包的鋼管不參與受力，在上端采用套入式，下端可以焊在橫梁上，見右圖。采用這一種形式，須在施工現(xiàn)場(chǎng)張拉鐓頭，控制每根鋼絲均勻受力尤其重要。壓漿須待全橋橋面調(diào)整完畢后進(jìn)行。這種構(gòu)造