四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院牟廷通行業推薦標準公路鋼管混凝土拱橋設計規范宣貫交流一、編制背景二、主要內容三、關鍵技術四、使用注意匯報提綱一、編制背景1、發展概況（1）1930-1940年前蘇聯，建造了公路和鐵路鋼管混凝土拱橋。（2）1990年，中國建成了第一座拱橋-四川旺蒼東河大橋。（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米巫山長江大橋；2013年-主跨530米合江長江一橋。（5）在建主跨507米合江長江三橋，鋼管混凝土系桿拱橋。（6）鋼筋混凝土板、鋼橋面板、疊合橋面板到鋼-混凝土組合橋面板。2、建設規模已超過400座，18座/年，而鋼筋混凝土拱橋和鋼拱橋（7座/年、2座/年）；公路與市政鋼管混凝土拱橋約占88％。是在沒有規范的基礎上建造的，規范頒布已十分必要。

行業分布比例各行業鋼管混凝土拱橋數目增長趨勢一、編制背景3、依托工程巫山橋、合江橋、孔雀河橋、成都府南河橋等。4、科技成果國家、部、省等資助，20多年來的科技成果支撐，大量橋梁建設經驗。研究成果涉及計算理論、結構構造、施工工藝、材料、質量控制過程與竣工質量檢查等。一、編制背景5、編制過程法律法規和編制文件→制定大綱→經驗和成果→專題研究→形成報告→編制討論→征求意見稿→送審稿→總校稿→報批稿（共Ⅳ版）。一、編制背景一、編制背景二、主要內容三、關鍵技術四、使用注意匯報提綱二、主要內容規范關鍵詞:公路、鋼管混凝土拱橋、設計。公路→行駛汽車荷載，交通組成復雜，有疲勞！有損傷！鋼管混凝土拱橋→不同于鋼管混凝土柱，施工分期形成受力截面，初應力高；不豎直，且混凝土灌注量大，有脫空；空中有接頭，質量控制難；吊索斷裂，橋面坍塌多次，風險高；施工逐節段形成，體系轉換多；設計→規定了主要內容為術語、符號；設計與計算需要的材料參數，構件與結構計算方法，體系穩定與正常狀態，主拱及相關結構與構造參數等。因此，該規范應突出的特點，充分體現鋼管混凝土橋梁用于行駛汽車，充分研究施工過程與受力行為特點，充分研究我國鋼結構橋梁加工制造特點，提出針對性強的技術條款。貫穿規范的主線，統一理論、組合構件、鋼結構的完整性、非線性影響等二、主要內容計算特點：①承載能力極限計算、應力法計算等方法,研究了成拱過程的驗算方法；②研究了節點疲勞性能及驗算方法；③研究了溫度荷載的作用形式；④研究了沖擊性能的作用；⑤強調了強度、剛度、穩定與動力性能綜合計算與評價要求，并計入幾何、材料、初應力、脫粘等初始缺陷的影響。構造特點：①引入了完整性的概念設計，強化細節構造要求；②根據實際工程調查，主張合理、先進、易于施工的結構構造，放棄復雜、多次造成工程質量事故的構造；③強化橋面板的整體性能要求；④鋼管內混凝土性能要求；⑤吊索與系桿索的耐久性設計；⑥相應的主拱、橋面梁、系桿索、吊索等結構的合理構造。施工特點：①充分考慮施工特點，制訂了脫空、初應力折減系數；②制訂了成拱的吊裝、轉體、大節段提升等安裝計算，制訂了主管內混凝土制備與灌注工藝要求。二、主要內容一、編編制背背景二、主主要內內容三、關關鍵技技術四、使使用注注意匯報提提綱1、總則則1.0.2→本規規范設設計適適用于于圓形形鋼管管混凝凝土截截面的的公路路拱橋橋。1.0.5→設計計，應應提出出施工工方法法、步步驟和和體系系轉換換，其其主拱拱成拱拱工藝藝涉及及結構構設計計計算算、安安裝計計算等等，且施施工技技術是是建設設拱橋橋的關關鍵。1.0.6→施工工階段段計算算，鋼鋼管內內混凝凝土強強度低低于80%，按照照鋼結結構計計算，，高于于80%時，按按鋼管管混凝凝土截截面計計算。。1.0.8→施工工階段段計算算，鋼鋼結構構構造造細節節，應應滿足足完整整性設設計。。鋼管在在制造造或服服役期期形成成的局局部缺缺陷，，在惡惡劣環環境中中，急急速惡惡化擴擴展，，造成成病害害。鋼鋼結構構構造造連接接設計計不合合理、、或鋼鋼管焊焊接連連接工工藝粗粗造，，造成成局部部缺陷陷，影影響橋橋梁完完整性性和壽壽命。。1.0.9→未涉涉及部部分，，應執執行相相關規規范要要求。。三、關關鍵技技術2、術語語2.1.2鋼管混混凝土土拱橋橋→主主拱為為鋼管管混凝凝土構構件的的拱橋橋2.1.3自密實實補償償收縮縮混凝凝土→→具有有高流流動度度、不不離析析、均均勻和和穩定定等特特性，，澆筑筑時依依靠其其自重重流動動，無無需振振搗而而達到到密實實，硬硬化時時依靠靠膨脹脹劑及及反應應水作作用，，使混混凝土土微量量膨脹脹而補補償收收縮的的混凝凝土。。2.1.4組合彈彈性軸軸壓模模量→→鋼鋼管混混凝土土構件件組合合截面面在軸軸心受受壓且且其縱縱向名名義應應力與與應變變呈線線性關關系時時，名名義壓壓應力力與壓壓應變變的比比值。。2.1.7約束效應系系數設計值值→反映映鋼管混凝凝土組合截截面的幾何何特征和組組成材料的的物理特性性的綜合參參數設計值值。2.1.8鋼管初應力力→鋼管混混凝土構件件內混凝土土達到設計計強度前空空鋼管的應應力。2.1.9脫空率→→脫空截面面積與鋼管管混凝土組組合截面積積的比值。。三、關鍵技技術2.1.10初應力折減減系數→反反映鋼管初初應力對鋼鋼管混凝土土承載能力力影響的程程度。2.1.11脫空折減系系數→反映映鋼管內混混凝土脫空空率對鋼管管混凝土承承載能力影影響的程度度。2.1.12單管主拱→→橫截面為為單根鋼管管混凝土的的主拱。2.1.13啞鈴型主拱拱→橫截面面為兩根豎豎向排列的的鋼管混凝凝土通過連連接鋼板組組成的主拱拱。2.1.14桁式主拱→→上下鋼管管混凝土通通過支管連連接組成桁桁式受力結結構的主拱拱。2.1.16組合受壓構構件→由兩兩肢或兩肢肢以上的鋼鋼管混凝土土主管通過過連接件組組合形成受受壓截面的的構件。2.1.17完整性設計計→在鋼管管材質、荷荷載、構造造、制造、、安裝、維維護等設計計時，既規規定構件強強度和剛度度，又規定定構件損傷傷容限和抗抗斷裂要求求，保證達達到設計使使用目標，，具有系統統性、整體體性和綜合合性特點。。三、關鍵技技術3、材料3.l.1→根據結構構的重要性性、荷載特特征、應力力狀態、連連接方式、、環境條件件等因素確確定鋼管強強度和質量量等級。鋼鋼材常用強強度等級為為Q235、Q345、Q390，鋼材質量量等級應根根據使用環環境溫度選選用B級或B級以上。3.1.3→鋼管宜采采用卷制焊焊接直縫管管。當鋼管管徑厚比不不滿足卷制制要求時，，可采用螺螺旋焊接管管或無縫鋼鋼管。卷制焊接直直縫管制造造精度高、、質量可靠靠、成本較較低。3.1.6→鋼管強度度設計值，，壁厚一般般小于35mm。三、關鍵技技術3、材料3.3.1→鋼管內灌灌注的混凝凝土應采用用自密實補補償收縮混混凝土，其其強度等級宜為C30～C80。四川現在已已經應用到到C100建成磨刀溪溪橋。三、關鍵技技術3、材料3.3.2→鋼內混凝凝土自密實實補償收縮縮混凝土要要求。1力學性能：：應滿足設設計要求。。2體積穩定性性能：密閉閉環境下混混凝土自由由膨脹率應應控制在2×10-4～6×10-4，其穩定收收斂期應小小于60d。3工作性能：：滿足表中中要求。4外加劑選擇擇：應摻加加高效減水水劑和膨脹脹劑。選用用的高效減減水劑應具有保塑、、緩凝的功功能，減水水率應大于于25%，且制備的的混凝土拌拌和物含氣氣量應小于2.5%。選用膨脹脹劑應對混混凝土工作作性能影響響小、膨脹脹性能穩定定，水中限制制膨脹率7d大于0.05%、空氣中21d大于0%。三、關鍵技技術3、材料3.3.2→C100自密實鋼管管混凝土性性能演示。。三、關鍵技技術密實骨架法法復配礦物摻摻合料多功能高效效減水劑高性能鋼管管混凝土發明的密實實骨架法、、復配礦物物摻合料和和多功能高高效減水劑劑技術，攻克了含氣氣量高、流流動性差、、粘聚性大大、自密實實性低的技技術難題。。復配礦物摻摻合料混凝土高性性能化三、關鍵技技術受限變形模模型膨脹擬合設設計出、放水狀狀態發明的減縮縮釋水聚合合物和高能能復合膨脹脹劑等技術術，保證膨膨脹反應需需要的水分分和孔內張張力，實現現了持續穩穩定膨脹和和強度發展展要求。三、關鍵技技術實現大直徑徑鋼管混凝凝土分段灌灌注、逐漸漸形成剛度度的目標解決了混凝凝土灌注的的時間長、、方量多、、阻力大的的難題控制大直徑徑鋼管混凝凝土的脫空空值高拋灌注接力灌注真空輔助灌灌注新工藝三、關鍵技技術脫空質量控控制技術提出了鋼管管內混凝土土工作性能能、力學性性能與體積積穩定性指指標要求。。工作性能力學性能體積穩定性能材料性能三、關鍵技技術原材料質量量外加劑選擇擇拌合時間投放順序協調機制質量性能三、關鍵技技術聲測法超聲波法光纖光柵法法鉆孔驗證法法綜合協同聲聲測發、超超聲波法、、光纖光柵柵法和鉆孔孔驗證法，，形成多級級連續斷層層掃描的多多維檢測方方法，發展了鋼管管混凝土灌灌注質量檢檢測技術。。三、關鍵技技術三、關鍵技技術3.4.4→鋼管混凝凝土彈性模模量應采用組組合彈性軸軸壓模量。。統一理論→→主要指標標Esc三、關鍵技技術4計算基本規規定鋼管混凝土土結構計算算理論:→鋼筋混凝凝土理論，，即應力疊疊加理論→極限平衡衡理論，即即套箍約束束理論→統一理論論→容限脫空統統一理論統一理論：：鋼管混凝凝土構件的的工作性能能，隨著材材料的物理理參數、構構件幾何參數和截截面形式、、應力狀態態的改變而而改變，變變化是連續續的、相關關的，計算算是統一的。。具體體內容為：：把鋼管混混凝土視為為統一的一一種組合材材料，用構構件的整體幾何何特性（全全截面和抵抵抗矩等））和鋼管混混凝土的組組合性能指指標，來計計算構件的承承載力，不不再區分為為鋼管和混混凝土。大量試驗證證明，容許許脫空量值值內的鋼管管混凝土，，其力學規規律和剛度度符合統一理論，，承載能力力和剛度影影響是有限限的，鋼管管約束效應應是存在的的。容限脫脫空統一理論論，應用了了套箍理論論的基本概概念和參數數等，建立立完整的計計算體系。。三、關鍵技技術4計算基本規規定三、關鍵技技術三、關鍵技技術4.3.1→單圓管混凝凝土主拱，，宜采用梁梁單元計算算；啞鈴型型鋼管混凝凝土主拱，，宜采用組合合構件的梁梁單元計算算；桁式主主拱可采用用桁式梁單單元或將主主拱簡化為為組合構件的梁梁單元進行行計算。組合構件梁梁單元指結結構計算時時，將啞鈴鈴型的主管管及連接板或或桁式的主主管及支管管視為一個個梁單元進進行模擬。。桁式梁單單元指將桁桁式主拱的上、、下主管及及支管分別別視為梁單單元，主管管和支管以以剛性節點點連接。三、關鍵技技術三、關鍵技技術4.3.3→啞鈴型，腹腹腔內的混混凝土不應應計,而僅計算其其自重的影影響。三、關鍵技技術5.1.1→鋼管混凝土土單管主拱拱應進行單單管受壓構構件承載力力驗算；啞啞鈴型主拱拱應進行組合受受壓構件承承載力驗算算；桁式主主拱應分別別進行單管管受壓構件件和組合受受壓構件承載力驗驗算。鋼管混凝土土拱橋是自自架設體系系，形成鋼鋼管混凝土土拱前，鋼鋼管已被安安裝成拱，，承受自重重和管內逐逐級混凝土土重量，產產生初始應應力。試驗驗證明，鋼鋼管初應力力對鋼管混混凝土構件件的極限承承載能力和和變形有影影響。三、關鍵鍵技術5.2.5→鋼管混凝凝土承載載能力極極限狀態態驗算時時，應計計入鋼管管內混凝凝土的脫脫空影響，脫空空折減系系數取值值0.95，并應符符合下列列要求。。1當鋼管混混凝土球球冠型脫脫空率大大于0.6％，或脫脫空高度度大于5mm時，應對對鋼管內混凝土土脫空缺缺陷進行行修補灌灌注。2鋼管混凝凝土主拱拱不得出出現周邊邊均勻型型脫空的的缺陷。。大直徑界界面脫空空小直徑界界面密貼貼大直徑界界面脫空空三、關鍵鍵技術建立了基基礎理論論通過研究究，首次次提出了了容許范范圍內脫脫空的鋼鋼管混凝凝土符合合“套箍箍”作用用，提出出了“容限脫空空”鋼管管混凝土土新理念念及其劃劃分標準準。三、關鍵鍵技術球冠型脫脫空揭示了豎豎直構件件屬于周周邊型脫脫空，傾傾斜與水水平構件件屬于球球冠型脫脫空的規規律。周邊型脫脫空調查脫空空缺陷調查脫空空缺陷歸納為歸納為三、關鍵鍵技術物理模型數學模型數學關系奠定了基基礎理論論球冠型脫脫空周邊型脫脫空假定為假定為三、關鍵鍵技術建立了實實用計算算方法通過200余件模型型試驗，，分析了了鋼管混混凝土拱拱橋、梁梁橋和橋橋墩不同同脫空模模型，在在軸心受受壓、偏偏心受壓壓、抗彎彎性能、、節點疲疲勞等作作用下，，脫空對對不同受受力行為為的影響響。三、關鍵鍵技術加載方式首次揭示示了脫空空對鋼管管混凝土土承載力力的影響響規律，，提出了了“容限限脫空”鋼管混凝凝土拱橋橋、梁橋橋和橋墩墩的非線線性本構構關系。。本構關系系曲線三、關鍵鍵技術①主拱、、桁梁和和橋墩：：②復合結結構：豎向溫度度場橫向溫度度場試驗研究究了溫度度對脫空空鋼管混混凝土應應力重分分布的影影響，提提出了溫溫度效應應計算方方法。三、關鍵鍵技術Ky：幾何非線線性：橫橫向偏位位10cm材料非線線性：初始缺陷折減系數數剛度修正正KN：KM：技術路線線三、關鍵鍵技術受壓構件件：受彎構件件：承載力驗驗算理論論非線性計計算方法法攻克了容限脫空鋼管管混凝土土的計算算技術難難題。容限脫空空計算方方法三、關鍵鍵技術計算成果果得到了了模型試試驗、實實橋測試試數據驗驗證，其其平均比比值為0.942，標準偏偏差為0.017，符合程度度高。三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術鋼管相貫K、T節點灌注混凝土后相貫K、T節點三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術8.1.1→應根據橋橋位地形形、地質質、水文文條件和和使用要要求，合合理選擇擇鋼管混混凝土拱拱橋結構構體系。。三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術8.2.3→設有直支支管的桁桁式構造造宜符合合下列規規定：1支管中心心距離不不宜大于于主管中中心距的的4倍；2單根支管管面積不不宜小于于單根主主管面積積的1/4；3支管的長長細比不不宜大于于單根主主管長細細比的1/2。直支管一一般用于于主拱桁桁片間主主管的橫橫向連接接構造，，或拱上上立柱采采用鋼管管混凝土桁式結結構時，，主管間間距相對對較小的的縱橋向向連接構構造。三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術三、關鍵鍵技術8.5吊索8.5.1→吊索應采采用平行行鋼絲成成品索或或鋼絞線線成品索索，鋼絲絲或鋼絞絞線應采采用環氧噴涂涂、環氧氧填充或或鍍鋅的的防腐處處理。吊吊索應設設置耐候候性的防防護外套套。8.5.4→中下承式式拱橋設設計時，，最短吊吊索的自自由長度度宜滿足足縱向位位移需要要。當不能滿滿足要求求時，應應采用限限制短吊吊索橫梁梁縱向位位移、橫橫梁與橋橋面梁（（板）間間設置滑板支支座、增增加索體體錨固端端自由轉轉動幅度度等措施施。8.5.5→當吊索長長度大于于30m時，宜提提高吊索索的抗拉拉剛度。。三、關鍵技術術8.6系桿索8.6.1→系桿索必須采采用平行鋼絲絲成品索或鋼鋼絞線成品索索，其鋼絲或或鋼絞線可采用環氧噴噴涂、環氧填填充或鍍鋅的的防腐處理，，系桿索不應應外露，應設設具有耐候性的防護裝置置。8.6.4→系桿索的位置置設計應綜合合考慮主拱結結構、橋面系系高程、錨固固位置及更換索體的工工藝要求等因因素。8.6.5→系桿索及錨具具構造，必須須滿足檢查、、維護及可更更換的需要三、關鍵技術術三、關鍵技術術開發背景：橋梁的橋面結結構分為混凝凝土橋面梁、、疊合橋面梁梁和鋼結構橋橋面梁。混凝凝土橋面梁的的自重大、鋼鋼橋面梁的耐耐久性差、疊疊合橋面梁的的縱橫接縫病病害多，增加加了工程造價價與維護成本本。鋼梁耐久性差差疊合梁病害多多砼橋面梁自重重大三、關鍵技術術中承式、下承承式鋼管混凝凝土拱橋，由由于主橫梁的的橋面系、導導致吊索即橋橋面梁坍塌的的惡果。三、關鍵技術術無法檢查，導導致盲目換索索成風！三、關鍵技術術結構構造：2003年，提出了““鋼-混凝土組合橋橋面板”，底底鋼板和通過過開孔鋼板、、栓釘等錨固固連接C40混凝土，形成成標準段總厚厚度12～15cm、承托高22～28cm橋面板，剛度度大、承載能能力高、重量量輕、耐久性性好。三、關鍵技術術三、關鍵技術術三、關鍵技術術三、關鍵技術術結構特點：①沒有“U”肋，無疲勞勞問題，面層層耐久性長，，主梁用鋼量量省；②取消原正交交異性鋼橋面面板下部肋板板，簡化了鋼鋼結構的涂裝裝防腐工藝，，鋼底板節省省了模板安裝裝與拆除的工工序，加快施施工進度；③剪力鍵發揮揮鋼底板與混混凝土的組合合效應，鋼底底板部分代替替下層受力鋼鋼筋，減少鋼鋼筋用量；與與混凝土橋面面板相比，組組合橋面板可可以減少混凝凝土用量，減減輕結構自重重，有利于抗抗震。三、關鍵技術術工藝及質量：：開發的鋼-混凝土組合橋橋面板，具有有鋼底板較薄薄、鋼筋穿孔孔周期長、混混雜纖維混凝凝土輸送難度度大的特點，，為此建立了了鋼-混凝土組合橋橋面板鋼底板板與帶孔鋼板板焊接變形控控制、鋼筋布布置、混雜纖纖維混凝土泵泵送工藝及質質量控制技術術。主要內容施工工藝及質量控制技術鋼底板與帶孔鋼板焊接變形控制鋼底板設置10~15mm反彎變形