第一篇：鋼管混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)

鋼管混凝土

學(xué)習(xí)研究報(bào)告

土木建筑工程學(xué)院

目錄

任務(wù)分工...................................................................................................................................3 鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)性質(zhì)...........................................................................................................3

一、鋼管混凝土的基本原理：...........................................................................................3

二、鋼管混凝土的截面形式：...........................................................................................3

三、根據(jù)鋼管作用的差異，鋼管混凝土柱又可分為兩種形式：...................................4

四、常用的拱橋截面形式：...............................................................................................4 相對(duì)于鋼筋混凝土鋼管混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)...............................................................................5 優(yōu)點(diǎn)：...................................................................................................................................5 缺點(diǎn)：...................................................................................................................................6 國(guó)外鋼管混凝土的一些研究...................................................................................................7

一、鋼管混凝土的耐火性能的研究...................................................................................7

二、鋼管混凝土火災(zāi)后剩余承載力的研究.......................................................................7

三、實(shí)心鋼管與空心鋼管混凝土耐火性研究...................................................................8 國(guó)內(nèi)鋼管混凝土的新技術(shù).......................................................................................................8 薄壁鋼管混凝土核心樁.......................................................................................................8 鋼管混凝土在工程中的應(yīng)用.................................................................................................10 鋼管內(nèi)流態(tài)混凝土受力機(jī)理.............................................................................................10 主拱鋼管灌注混凝土順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力的影響.................................................................11

任務(wù)分工

鋼筋混凝土國(guó)內(nèi)新技術(shù)的查詢：王乾 鋼筋混凝土國(guó)外新技術(shù)的查詢：王曾 新技術(shù)應(yīng)用具體實(shí)例的查詢：林宇恒

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及鋼管混凝土與鋼筋混凝土優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比：黃正源

鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)性質(zhì)

一、鋼管混凝土的基本原理：

1、利用橫向鋼管，對(duì)受壓混凝土施加側(cè)向約束，使管內(nèi)混凝土處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，延緩其縱向微裂縫的發(fā)生和發(fā)展，從而提高其抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力。

2.借助內(nèi)填混凝土的支撐作用，增強(qiáng)鋼管壁的幾何穩(wěn)定性，改變窯鋼管的失穩(wěn)模態(tài)，從而提高其承載能力。鋼管混凝士利用鋼管和混凝土中材料在受力過程中的相互作用即鋼管對(duì)混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)之下，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能大為改善。同時(shí)，由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲?？梢员ＷC其材料性能的充分發(fā)揮；另外，在鋼管混凝土的施工過程中，鋼管還可以作為澆筑其核心混凝土的模板。總之通過鋼管和混凝土組合而成為鋼管混凝±，不僅可以彌補(bǔ)兩種材料各自材料的缺點(diǎn)，而且能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，這也正是鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)所在。

二、鋼管混凝土的截面形式：

主要有圓形，正方形和矩形

三、根據(jù)鋼管作用的差異，鋼管混凝土柱又可分為兩種形式：

1、是組成鋼管混凝土的鋼管和混凝土在受荷初期即共同受力，如圓形截面

2、是外加荷載作用在核心混凝土上，鋼管只起對(duì)其核心混凝土的約束作用，即所謂的鋼管約束混凝土柱，如方形截面。

四、常用的拱橋截面形式：

相對(duì)于鋼筋混凝土鋼管混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1、承載能力大為提高，特別是在高層建筑中，鋼管混凝土柱抗壓和抗剪承載能力相對(duì)普通鋼筋混凝土優(yōu)勢(shì)較為明顯和鋼柱相比,抗壓承載力雖略低, 但卻無局部失穩(wěn)問題。而且鋼管混凝土的塑性性能好, 防止了管內(nèi)砼的脆性破壞。在高層建筑中可以做到不限制軸壓比。這是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法做到的。

2、塑性和韌性好，所以抗震性比鋼筋混凝土更好?；炷链嘈暂^大，對(duì)于高強(qiáng)度混凝土更是如此，其工作的可靠性因此大為降低。如果將混凝土灌入鋼管中形成鋼管混凝土，核心混凝土在鋼管的約束下，不但在使用階段改善了它的彈性性質(zhì)，而且在破壞時(shí)具有很大的塑性變形。同時(shí)柱子截面大幅減小，相應(yīng)的自重大幅減小，地震引起的地震反應(yīng)也相應(yīng)減少。

2、擴(kuò)大了使用空間。由于鋼管混凝土柱的承載力高，不但柱子截面減小，而且可以大柱網(wǎng)、大空間的框架結(jié)構(gòu)體系。

3、具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

a.相對(duì)鋼筋混凝土，鋼管混凝土可以大量節(jié)約混凝土，減少自重，而用鋼量卻幾乎相當(dāng)或者略多，同時(shí)還能減少模板 b.施工簡(jiǎn)單，可以大大縮短工期

c.柱子截面減小，降低了地基基礎(chǔ)的造價(jià)。采用鋼筋混凝土的高層建筑, 其自重一般為1．5t/ m2~ 2t/ m2(不包括基礎(chǔ))而采用鋼管混凝土柱鋼梁結(jié)構(gòu)時(shí), 一般自重都小于1t/ m, 在國(guó)外, 有低達(dá)0．5t/ m2~ 0.6t/ m2 的例子。顯然, 和采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比, 采用鋼管混凝土柱可以減小地基上單位面積荷載25% 以上, 自然, 基礎(chǔ)尺寸也相應(yīng)減少,降低了基礎(chǔ)工程造價(jià)。

d.采用高強(qiáng)度混凝土?xí)r，可有效防止混凝土的脆性破壞，充分發(fā)揮高強(qiáng)度混凝土的承載力 缺點(diǎn)：

1、使用范圍有限

從現(xiàn)已建成的眾多建筑來看, 鋼管混凝土的使用范圍還僅限于柱、橋墩、拱架等。目前還很少有使用鋼管混凝土梁的先例。這是因?yàn)榱阂话愣甲龀删匦? 而矩形的鋼管混凝土受力比較復(fù)雜而且構(gòu)造要求繁瑣, 經(jīng)濟(jì)效益不佳。

2、從鋼管構(gòu)件的制作、安裝要求講也是具有一定難度和繁鎖性

a.鋼管混凝土柱用的鋼管, 焊接、制作要求較高

b.在構(gòu)件制作過程中, 鋼管的對(duì)接是一個(gè)難點(diǎn)。結(jié)構(gòu)要求焊后的管肢要平直, 這就需要在焊接時(shí)采取相應(yīng)的措施和特別注意焊接的順序以及考慮到焊接變形的影響

3.從質(zhì)量檢查及施工方法上講, 這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式也是存在弊端的

a.鋼管混凝土柱管內(nèi)混凝土的澆注屬于隱蔽工程, 混凝土的澆灌質(zhì)量是無法直觀檢查的。當(dāng)采用人工澆灌并振搗時(shí), 只能依靠操作人員的責(zé)任心和嚴(yán)密的施工組織管理來保證施工質(zhì)量。如果超聲脈沖檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有不密實(shí)部位, 就得將鋼管鉆孔壓漿補(bǔ)強(qiáng), 然后再將鉆孔補(bǔ)焊封固。所以無論從質(zhì)量檢測(cè)還是完善施工質(zhì)量都是較為費(fèi)工的。

b.從混凝土澆灌方面講。如果采用泵送頂升法, 施工就必須有與之配套的泵及輸送設(shè)備, 而且對(duì)粗骨料的粒徑、水灰比、坍落度要求比較嚴(yán)格。采用高位拋法施工, 混凝土的配合比要求亦很嚴(yán)格。必須先進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)來確定水灰比, 然后才可以正式澆注。因此, 無論采用哪種方式施工, 都必須有嚴(yán)密的施工組織管理。這或許會(huì)比普通鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工更需要管理。

3、相對(duì)于鋼筋混凝土，鋼館混凝土的耐火性稍差。國(guó)外鋼管混凝土的一些研究

一、鋼管混凝土的耐火性能的研究

國(guó)外學(xué)者主要研究了鋼管配筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火極限且柱結(jié)構(gòu)不采取防火保護(hù)措施的情況，研究者對(duì)圓形和方形截面的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的力學(xué)性能進(jìn)行了大量的理論分,析和試驗(yàn)研究，并制定了各自的設(shè)計(jì)規(guī)程，由于鋼管混凝土是一種新型結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)尚未制定該類結(jié)構(gòu)防火方面的規(guī)定，不但制約了該結(jié)構(gòu)的推廣，而且對(duì)于已建成結(jié)構(gòu)的耐火極限也缺乏必要的科學(xué)依據(jù)。有的按照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求外包以混凝土，有的則按鋼結(jié)構(gòu)的要求涂以防火涂料。這樣做雖然可能保證防火要求和結(jié)構(gòu)的安全性，但大都偏于保守而造成浪費(fèi)。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了圓形截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)耐火性能的研究工作，已取得可喜的成果，在方形截面和矩形截面鋼管混凝土柱及鋼管高強(qiáng)混凝土柱耐火性能的研究方面也有了不少成果，結(jié)果表明，鋼管混凝土具有比鋼結(jié)構(gòu)更好的耐火性能，并形成了一套實(shí)用的抗火設(shè)計(jì)方法，成功地應(yīng)用在國(guó)內(nèi)鋼管混凝土超高層建筑中規(guī)模最大的深圳賽格廣場(chǎng)中，節(jié)省了大量投資。

二、鋼管混凝土火災(zāi)后剩余承載力的研究

由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性能，通過采取合理的計(jì)算方法和防火構(gòu)造可以滿足結(jié)構(gòu)所需要的耐火極限。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)在高溫、恒高溫、標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線等不同情況下鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能和耐火極限做了大量的研究，我國(guó)的相關(guān)抗火設(shè)計(jì)規(guī)程也在編制之中。由于鋼管混凝土耐火性能好，建筑物在遭受火災(zāi)后往往還具有一定的承載能力，如何評(píng)估和維修加固火災(zāi)后的結(jié)構(gòu)是工程中面臨的新問題，因此很有必要研究火災(zāi)后鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，建立其剩余承載力的計(jì)算理論和方法，為合理制定火災(zāi)后該類結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固提供決策的依據(jù)。以往國(guó)內(nèi)外尚缺乏這方面的資料，福州大學(xué)進(jìn)行了一系列火災(zāi)后鋼管混凝土柱的剩余承載力的試驗(yàn)研究，包括圓形截面、方形截面和矩形截面，并取得了相關(guān)成果

三、實(shí)心鋼管與空心鋼管混凝土耐火性研究

關(guān)于實(shí)心鋼管混凝土的耐火性能已有大量的實(shí)驗(yàn)研究,而空心鋼管混凝土的耐火實(shí)驗(yàn)?zāi)壳斑€非常少見.針對(duì)這一不足,對(duì)空心鋼管混凝土進(jìn)行了耐火實(shí)驗(yàn)研究,其中考慮了不同的空心率,并對(duì)中空注水對(duì)構(gòu)件耐火性能的影響也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同的荷載比下,構(gòu)件的耐火時(shí)間隨空心率先增大后減小.當(dāng)空心率較小時(shí),中空注水對(duì)構(gòu)件耐火時(shí)間的提高作用不明顯；當(dāng)空心率較大時(shí),注水對(duì)耐火時(shí)間的提高才體現(xiàn)出來.國(guó)內(nèi)鋼管混凝土的新技術(shù)

薄壁鋼管混凝土核心樁

鋼管混凝土在工程中的應(yīng)用

深圳彩虹(北站)太橋位于廣東省深圳市區(qū)，是連接八卦二路與田貝四路的一座城市跨線橋。該跨橋線橋全長(zhǎng)1.2km，跨越深圳火車北站29條股道，是目前世界上跨越鐵路股道最多的橋梁之一。主橋采用門構(gòu)式(下承)鋼管混凝土柔性系桿拱，拱腳無推力，橋面寬23.8m，拱腳處橋面寬28m。設(shè)計(jì)荷載：汽—超20，掛—120，人群荷載：4.5kN／m2，橋下按電氣化列車運(yùn)營(yíng)要求預(yù)留凈空，不小于7.2m。橋面縱坡2.5‰，橫坡為雙向1.5％，地震按7度設(shè)防。

主橋計(jì)算跨徑150m，矢跨比1／4.5，拱軸為懸鏈線，拱軸系數(shù)1.167，采用雙拱肋，每片拱肋由4-Ф750×12mm鋼管混凝上組成桁式斷面，桁高3.0m，桁寬2.0m，鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。兩片拱肋之間采用6道風(fēng)撐連接，拱頂沒2片K撐，拱腳側(cè)各設(shè)2片一字形風(fēng)撐。

橋面采用預(yù)應(yīng)力鋼高托座—混凝土空心板疊合梁，設(shè)汁成縱向漂浮體系。下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為獨(dú)柱獨(dú)樁式，橋墩采用Ф2.8m～Ф3.4m變截面鋼管混凝土組合柱，主拱與橋墩采用拱墩固結(jié)形式，采用縱向系桿平衡主拱的水平推力。

鋼管內(nèi)流態(tài)混凝土受力機(jī)理

鋼管內(nèi)的混凝土，在灌注過程中處于流態(tài)，類似于液體，一般在設(shè)計(jì)時(shí)僅將其作為荷載；由于液態(tài)混凝土向拱腳鋼墊板傳遞液壓力，從而減輕鋼拱肋負(fù)荷，改變結(jié)構(gòu)受力狀況；因此，本橋設(shè)計(jì)時(shí)不僅將其作為荷載；同時(shí)考慮液態(tài)混凝土向拱腳鋼墊板傳遞液壓力的減載作用。

鋼管內(nèi)的流態(tài)混凝土承受一部分內(nèi)力。因此鋼管內(nèi)的混凝土凝固時(shí)有初應(yīng)力。流態(tài)混凝土不能傳遞剪力、彎矩，也不能傳遞集中力產(chǎn)生的點(diǎn)壓力，但它能傳遞液壓力，其大小為P=γ×h。在拱頂處h=0，但在拱腳處h就等于矢高f。拱腳截面承受著整個(gè)主拱及橋面的全部荷載，從而控制設(shè)計(jì)。因此。研究流態(tài)混凝土對(duì)拱腳的受力影響有意義。本橋考慮流態(tài)混凝土受力機(jī)理后鋼管承受混凝土重量引起的拱腳應(yīng)力由46.52MPa減小到33.28MPa，降低37.1％。同時(shí)，設(shè)計(jì)中在拱腳采用了實(shí)腹段。先澆實(shí)腹段混凝土，再灌鋼管內(nèi)的混凝土，對(duì)于改善拱腳的受力有利，對(duì)設(shè)計(jì)夫跨度的鋼管混凝土拱橋更具指導(dǎo)意義。先安裝的構(gòu)件將參與后期受力。鋼管參加各階段受力，而鋼管內(nèi)混凝土僅參與除鋼管與管內(nèi)混凝土重量以外的后期受力。顯然，在同·截面上，鋼管所受的力比混凝土要大。從材料性質(zhì)上看，鋼材的抗拉壓性能均比混凝土好，鋼管混凝上的施工順序也正是設(shè)計(jì)所期望的。

主拱鋼管灌注混凝土順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力的影響

經(jīng)分析確定，先灌上管混凝土，后灌下管混凝土，理由如下：(1)橋面恒活載作用下，拱腳產(chǎn)生負(fù)彎矩，使拱腳上緣受拉，下緣受壓，與前階段的初應(yīng)力疊加起來，對(duì)安裝橋面及運(yùn)營(yíng)階段均有利。(2)先灌上管混凝十使墩頂產(chǎn)生的水平變位較小。(3)從構(gòu)造上看。上管受力稍大一些更合理，因?yàn)橄鹿芄澳_的錨固不及上管強(qiáng)。

第二篇：鋼管混凝土類綜述

摘要： 介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀及其工程應(yīng)用，探討了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)研究方向。

關(guān)鍵詞： 鋼管混凝土

近20年來，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)逐漸被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將會(huì)得到快速的發(fā)展。一般的，我們把混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強(qiáng)混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強(qiáng)混凝土。

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。近年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。

1．鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高.同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.1 承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越

鋼管混凝土柱中，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。

塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長(zhǎng)的2/3,縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎螅瑑?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧?dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。

1.2 施工方便，工期大大縮短

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。

1.3 有利于鋼管的抗火和防火

由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會(huì)提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:達(dá)到一級(jí)耐火3小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。

1.4 耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)

鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價(jià)都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。

1.5 施工方面

鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，柱腳常采用在棍凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡(jiǎn)單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡(jiǎn)便，而且鋼管餛凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以內(nèi)，無論工廠焊接和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接，都沒有什么困難。同時(shí)，與鑰筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送磚相當(dāng)普遍，現(xiàn)場(chǎng)澆灌并無困難，我國(guó)創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)灌混凝土的工序，簡(jiǎn)便了施工。也有在管柱下部開臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡(jiǎn)化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。在鋼管構(gòu)件的制作、安裝要求方面:①鋼管混凝土柱用的鋼管，焊接、制作要求較高。一般應(yīng)優(yōu)先采用螺旋焊管，無螺旋焊接管時(shí)，也可以用滾床自行卷制鋼管，但卷管的方向應(yīng)與鋼板壓延方向垂直且對(duì)管的內(nèi)徑有一定的要求。焊接時(shí)除一般鋼結(jié)構(gòu)的制作要求外要嚴(yán)格保證管的平、直，不得有翹曲、表面銹蝕和沖擊痕跡。特別是它對(duì)鋼管內(nèi)壁的除銹要求?？赡軙?huì)增加鋼管的制作周期;②在構(gòu)件制作過程中，鋼管的對(duì)接是一個(gè)難點(diǎn)。結(jié)構(gòu)要求焊后的管肢要平直，這就需要在焊接時(shí)采取相應(yīng)的措施和特別注意焊接的順序以及考慮到焊接變形的影響。管肢對(duì)接焊接前，對(duì)于小直徑鋼管應(yīng)采用點(diǎn)焊定位.對(duì)于大直徑鋼管應(yīng)另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時(shí)固定聯(lián)焊。在鋼管對(duì)接焊過程中，如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫，則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊。為了確保聯(lián)接處的焊縫質(zhì)量，在現(xiàn)場(chǎng)拼接時(shí)，在管內(nèi)接縫處必須設(shè)置附加襯管。對(duì)于格構(gòu)式柱要求往的肢管和各種腹桿的組裝連接尺寸和角度必須準(zhǔn)確。特別是腹桿與肢管聯(lián)接處的間隙，應(yīng)采用自動(dòng)切管機(jī)按照相接面管的直徑和角度切割成空間相交曲線的管端。如無自動(dòng)切割機(jī)時(shí)應(yīng)按板金展開圖進(jìn)行放樣切割。在高層建筑中常常采用變徑的鋼管，變徑管的對(duì)接就又是一個(gè)施工難點(diǎn)，變徑處節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為復(fù)雜，無疑會(huì)影響到施工的進(jìn)度。

2．鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代之前，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究對(duì)象主要是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。從60年代后半期以后，開始比較系統(tǒng)地研究矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。目前，圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，很多國(guó)家制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范或規(guī)程，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EC4（1996）、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN18800（1997）、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ACI319－89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日

本標(biāo)準(zhǔn)AIJ（1980，1997）。在我國(guó)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究主要集中在圓鋼管中填充素混凝土的內(nèi)填型圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，最早開展研究工作的是原中國(guó)科學(xué)院哈爾濱土建研究所。1968年以后，中國(guó)建筑科學(xué)研究院、冶金部冶金建筑科學(xué)研究院等單位也先后對(duì)鋼管混凝土基本構(gòu)件的工作性能、設(shè)計(jì)方法、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工技術(shù)等方面展開了系統(tǒng)的研究。進(jìn)入80年代后，研究工作進(jìn)一步深入，通過大量的試驗(yàn)研究和理論分析，對(duì)構(gòu)件的承載力和變形性能及其影響因素進(jìn)行了全面的研究，得到了實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。與此同時(shí)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)也在迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出很多新的施工工藝和施工方法，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到了更加充分的發(fā)揮。近十幾年來，我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用都取得了令人矚目的成就。目前已經(jīng)先后有國(guó)家建材局、中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)和解放軍總后勤部頒布發(fā)行了有關(guān)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)程。為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種大型建筑工程和交通運(yùn)輸工程中。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在近十年的時(shí)間里得到了飛速的發(fā)展。

我國(guó)對(duì)于矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究工作開展得較晚，1985年鄭州工學(xué)院開始進(jìn)行方鋼管混凝土軸壓短柱的研究，其后同濟(jì)大學(xué)等單位也進(jìn)行了方鋼管混凝土構(gòu)件的研究，取得了一定的成果，而我國(guó)的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工規(guī)程尚在制定中。

3． 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

早在19世紀(jì)80年代，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)就已經(jīng)出現(xiàn)。例如，1879年英國(guó)賽文（severn）鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩，在鋼管中灌了混凝土以防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。前蘇聯(lián)烏拉爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子，省鋼25％。1961年比利時(shí)建造船塢時(shí)，采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。法國(guó)巴黎居民區(qū)的第一座摩天大樓采用了鋼管混凝土框架柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。前蘇聯(lián)在一些吊車棧橋（跨度達(dá)48m）中采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，比全鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材12％－28％，降低造價(jià)28%，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)省鋼9%，降低造價(jià)56%。日本、瑞士等國(guó)在輸電跨越塔中采用了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，也都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

在20世紀(jì)60年代以前，由于鋼管內(nèi)澆注混凝土的施工工藝尚未得到很好的解決，現(xiàn)場(chǎng)的施工操作顯得繁瑣，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工性能方面的優(yōu)勢(shì)沒有得到應(yīng)有的發(fā)揮。到80年代后期，由于泵送混凝土工藝的發(fā)展，解決了現(xiàn)場(chǎng)鋼管內(nèi)部澆灌混凝土的工藝問題，加上現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土需要用鋼管約束來克服其脆性。因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在美國(guó)和澳大利亞等國(guó)的高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是高層建造技術(shù)的一次重大突破。

我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已有近40年的歷史。1966年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北京地鐵車站工程，70年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。近10年來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效地應(yīng)用，推動(dòng)了建造技術(shù)的發(fā)展。在我國(guó)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于以下的領(lǐng)域中。

3.1 高層建筑工程

在高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土柱具有很大的優(yōu)勢(shì)：具有承載力高，抗震性能好的特點(diǎn)，既可以取代鋼筋混凝土柱，解決高層建筑結(jié)構(gòu)中普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)底部的“胖柱”問題和高強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中柱的脆性破壞問題；也可以取代鋼結(jié)構(gòu)體系中的鋼柱，以減少鋼材用量，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。鋼管混凝土構(gòu)件的自重較輕，可以減小基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)，降低基礎(chǔ)的造價(jià)。全部采用鋼管混凝土柱的工程可以采用“全逆作法”或“半逆作法”進(jìn)行施工，從而加快施工進(jìn)度；鋼管混凝土柱的鋼材厚度較小，取材容易、價(jià)格低。其耐腐蝕和防火性能也優(yōu)于鋼柱。鋼管混凝土柱不易倒塌，即使損壞，修復(fù)和加固也比較容易。

3.2 大跨度橋梁工程

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，需要建造能夠跨越江河、海灣和山谷的，安全、經(jīng)濟(jì)且輕盈美觀的大跨度橋梁。在我國(guó)，鋼管混凝土已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于拱橋結(jié)構(gòu)中，也開始應(yīng)用于斜拉橋結(jié)構(gòu)中。在拱橋結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土構(gòu)件主要用來承受軸向壓力。拱橋的跨度很大時(shí)，拱肋將承受很大的軸向壓力，采用鋼管混凝土構(gòu)件是非常合理的。另外，鋼管可以做為橋梁安裝架設(shè)階段的勁性骨架和灌注混凝土的模板。因此，鋼管混凝土被認(rèn)為是建造大跨度拱橋的一種比較理想的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。自1990年在四川省旺蒼縣建成跨度為115米的我國(guó)第一座鋼管混凝土拱橋以來，在10來年的時(shí)間里，我國(guó)已經(jīng)建成了100多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在100米以上的就有30多座，尤其是重慶市萬縣長(zhǎng)江公路大橋，跨度達(dá)到420米，一跨過江。經(jīng)過多年的實(shí)踐，我國(guó)在鋼管混凝土拱橋建設(shè)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，形成了一套較為完整的鋼管混凝土拱橋建造技術(shù)。

近年來，在斜拉橋和梁式橋中也開始采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，同樣取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，廣東南海市紫洞大橋、湖北秭歸縣向家壩大橋和四川萬縣萬洲大橋都采用了鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)恒載，提了結(jié)構(gòu)承載力利用系數(shù)，同時(shí)采用與之相適應(yīng)的、合理的施工工藝，簡(jiǎn)化了施工程序，減少了施工設(shè)備，加快了施工進(jìn)度，降低了工程造價(jià)。在對(duì)廣東南海市紫洞大橋主橋進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，主橋采用鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)與采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)方案相比較，可以節(jié)省混凝土44%，節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼材62％，增加普通鋼材23％。加上施工設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施和施工工期等方面的因素，主橋的經(jīng)濟(jì)效益就更為可觀。鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)適用于多種橋型，如系桿拱橋結(jié)構(gòu)、特大跨徑斜拉橋結(jié)構(gòu)、特大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)等，推廣其應(yīng)用必將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.3 地鐵車站工程

地鐵車站是我國(guó)最早采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程項(xiàng)目。早期的地鐵車站是深埋地下的多跨結(jié)構(gòu)，用明挖法施工；采用鋼管混凝土柱主要是利用其承載力高的特點(diǎn)，以減小柱子的截面尺寸，有效地利用空間。近年來，在城市中心地區(qū)修建的地鐵車站多為淺埋式的、具有綜合功能的多層地下建筑。采用蓋挖逆作法施工，以盡量減少對(duì)城市正常生活的干擾以及對(duì)地面交通和鄰近建筑的影響。蓋挖逆作法，是先施工地下結(jié)構(gòu)的頂蓋，在頂蓋的保護(hù)下進(jìn)行開挖，按照從頂?shù)降椎捻樞蜻M(jìn)行施工。為此，必須在土方開挖前設(shè)置好頂蓋的中間支撐柱，鋼管混凝土柱將施工階段的臨時(shí)柱和結(jié)構(gòu)的永久柱合二為一，因此是最好的選擇。90年代以來，北京地鐵的復(fù)八線工程中，采用蓋挖逆作法建成了“天安門東站”、“大北窯站”和“永安里站”；在建中的南京地鐵的“三山街站”也是采用的蓋挖逆作法進(jìn)行施工。

3.4 單層和多層工業(yè)廠房柱

單層工業(yè)廠房的柱屬于偏心受壓構(gòu)件，為了充分發(fā)揮鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，很多工程中的柱子設(shè)計(jì)成格構(gòu)式組合柱，如雙肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心彎矩轉(zhuǎn)變?yōu)檩S心力。如1972年建成的本溪鋼鐵公司二煉鋼軋輥鋼錠模車間采用了四肢柱；1980年建成的太原鋼鐵公司第一軋鋼廠第二小型廠的下柱采用雙肢柱；1982年建成的吉林種籽處理車間采用了三肢柱；1980年建成的武昌造船廠船體結(jié)構(gòu)車間采用了四肢柱。與鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱顯得特別輕巧，節(jié)約鋼材，施工簡(jiǎn)便，同時(shí)剛度好。單層工業(yè)廠房中采用鋼管混凝土柱時(shí)，鋼管中混凝土的澆注可以在全部主體結(jié)構(gòu)安裝完成后進(jìn)行，所以大大縮短了工期。如1992年建成的哈爾濱建成機(jī)械廠大容器車間，從破土動(dòng)工到竣工只用了15.5個(gè)月；同年該廠又建成了容罐式汽車車間，主體結(jié)構(gòu)的施工僅用了半年時(shí)間。

80年代初，我國(guó)開始在多層工業(yè)廠房中采用鋼管混凝土柱。多層工業(yè)廠房柱基本為偏心

受壓?jiǎn)喂苤?；?984年建成的上海特種基礎(chǔ)科研所的科研樓，1985年建成的柳州水泥廠窯尾加熱車間。

4．鋼管混凝土結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展方向

4.1 高強(qiáng)度材料的應(yīng)用

采用高強(qiáng)混凝土可以減輕結(jié)構(gòu)自重、降低工程造價(jià)。隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其延性下降，這阻礙了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用。將高強(qiáng)混凝土灌入鋼管中形成高強(qiáng)鋼管混凝土，由于受到鋼管的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其延性將大為提高，而其構(gòu)件的承載力也得到了相應(yīng)的提高。因此，高強(qiáng)鋼管混凝土具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)高強(qiáng)鋼管混凝土構(gòu)件的研究表明；高強(qiáng)鋼管混凝土的力學(xué)性能與普通鋼管混凝土有所不同，其設(shè)計(jì)不能套用普通鋼管混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式。而我國(guó)現(xiàn)行的鋼管混凝土設(shè)計(jì)施工規(guī)范和規(guī)程只適用于普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，因此必須加大高強(qiáng)鋼管混凝土的研究力度，盡快制定出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范和觀察。

4.2 節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的研究

節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位，也是施工的難點(diǎn)。對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)，其合理與否直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和整個(gè)工程的造價(jià)。鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)可以分為兩種；鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節(jié)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)靜力性能的研究較多，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的研究報(bào)導(dǎo)還較少。

4.3 耐火性能的研究

我國(guó)還沒有制定針對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的防火規(guī)定。對(duì)于已經(jīng)建成的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，有的采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求外包混凝土，有的按照鋼結(jié)構(gòu)的要求涂防火材料，都沒有統(tǒng)一規(guī)定和科學(xué)的依據(jù)。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者就鋼管混凝土的耐火性能問題進(jìn)行了研究，已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)；應(yīng)盡快編制出適合我國(guó)國(guó)情的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)防火規(guī)范。

4.4 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系抗震性能的研究

在對(duì)采用鋼管混凝土柱及鋼筋混凝土柱的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震性能的對(duì)比試驗(yàn)研究；并從理論上分析比較了兩種結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，得出了鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能明顯優(yōu)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的結(jié)論。但目前對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的研究，主要還是集中在基本構(gòu)件方面，而對(duì)于鋼管混凝土整體結(jié)構(gòu)的抗震性能的研究還不多。應(yīng)開展這方面充分的研究，以提供合理的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)，便于工程應(yīng)用。

4.5 矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究

矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管對(duì)于其內(nèi)部混凝土的約束作用相對(duì)較弱，但是它具有節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)單，便于施工等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已進(jìn)行了大量的研究，制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程，在工程應(yīng)用上也取得了很大的進(jìn)展。我國(guó)的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工規(guī)程尚在制定中。

與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是一種相對(duì)年輕的結(jié)構(gòu)形式。隨著其理論研究的深入和完善，新型施工工藝的產(chǎn)生和高性能材料的應(yīng)用，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。

4.6 鋼管混凝土施工方面的研究

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工中也有一些問題不容忽視。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造方面:①當(dāng)鋼管混凝土柱與混凝土梁連接時(shí)，就必須借助于柱上的牛腿和加強(qiáng)板。如果用暗牛腿、會(huì)給澆注混凝土帶來不便，影響施工進(jìn)度;②當(dāng)鋼管混凝土柱與無梁蓋連接時(shí)，尤其是采用升板法施工時(shí)，板與柱的連接構(gòu)造是相當(dāng)復(fù)雜的，會(huì)直接影響到施工的進(jìn)度;③為了能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土的承載力，鋼管混凝土的連接應(yīng)盡可能地將連接力可靠地傳遞到核心混凝土上。

常采用柱頂蓋板、柱腳底板和層間隔板、穿心板等來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然前提條件必須是應(yīng)保證管內(nèi)混凝土的密實(shí)，做到這一點(diǎn)也是不易的。橫隔板和上、下柱的連接是比較縈瑣的，尤其是對(duì)于小直徑管，特別不便于施工。穿心板的制作也很麻煩，而且還會(huì)妨礙管內(nèi)混凝土的澆注和振搗。一般僅在大直徑鋼管混凝土中使用。

4.7 預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土方面的研究

實(shí)際上，隨著鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用愈來愈廣泛，鋼管混凝土還常用于結(jié)構(gòu)的受拉部位，如鋼管混凝土空間桁架的下弦及受拉腹桿、大跨度拱橋的水平拉桿和擋土墻的錨桿等。因此，本文提出了預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，即對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，以提高結(jié)構(gòu)的承載力。預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)不僅有效地拓展了鋼管混凝土的應(yīng)用范圍（鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍不再局限于軸心受壓短柱，可擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)的受拉部位），而且改善了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的性能，也充分發(fā)揮了組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。另外，預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用于斜拉橋的斜拉索亦是一種有益的嘗試，可改善結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，減小斜索垂度的影響，提高索的耐久性和抗腐蝕能力。

4.8薄壁離心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

薄壁離心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是介于鋼筋混凝土環(huán)形桿和鋼管桿之間的一種新型鋼—砼復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既可以充分發(fā)揮鋼和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能，又可避免這兩種材料在各自單獨(dú)實(shí)用條件下的弱點(diǎn)，具有良好的共同工作和力學(xué)性能。我國(guó)從1984年起，開始該結(jié)構(gòu)研究試驗(yàn)，目前關(guān)于該種結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算理論、技術(shù)規(guī)程、制造工藝以及施工及驗(yàn)收規(guī)程均圖#以編制出版，已形成較為完整的體系。

該種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）與鋼筋混凝土電桿相比，其優(yōu)點(diǎn)為：在使用鋼材相同的情況下，可減小斷面，減輕重量；簡(jiǎn)化制造工藝，不需要鋼模，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；抗震和抗沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)輸、安裝破損少，搬運(yùn)及立塔施工方便；可解決混凝土桿所普遍存在的裂縫問題，延長(zhǎng)使用壽命；不需預(yù)埋件、抱箍等附件，連接方便；提高了構(gòu)件及工程的美觀效果。（2）與鋼管結(jié)構(gòu)或普通鋼結(jié)構(gòu)相比，其優(yōu)點(diǎn)為：節(jié)省25－50％的鋼材，降低造價(jià)20－40％左右；提高局部穩(wěn)定性；解決鋼管內(nèi)壁防腐問題。

第三篇：淺談鋼管混凝土拱橋施工方法

摘 要：本文主要對(duì)鋼管混凝土拱橋的施工方法及施工要點(diǎn)進(jìn)行了研究說明，結(jié)合鋼管混凝土拱橋的理論基礎(chǔ)，對(duì)鋼管混凝土拱橋的施工方法進(jìn)行了理論和計(jì)算方法的闡述。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土 拱橋 施工

一、緒論

鋼管混凝土是在薄壁圓形鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的一種組合材料，它一方面借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管的穩(wěn)定性，同時(shí)又利用鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使其具有更高的抗壓強(qiáng)度和變形能力。

鋼管混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用已有一百多年的歷史。早在1879年，英國(guó)的severn鐵路橋建設(shè)中就采用了鋼管橋墩，當(dāng)時(shí)在管中灌注混凝土，主要用來防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。20世紀(jì)30年代末期，前蘇聯(lián)用鋼管混凝土建造了跨度101m的公路拱橋和跨度140m的鐵路拱橋。我國(guó)從1959年開始研究鋼管混凝土的基本性能和應(yīng)用，進(jìn)入20世紀(jì)80年代，鋼管混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用開始得到研究，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在20年內(nèi)，建成了200余座不同跨徑、不同結(jié)構(gòu)體系的鋼管混凝土拱橋，2005年建成的重慶巫山長(zhǎng)江大橋，主跨達(dá)460m。鋼管混凝土拱橋之所以得到如此快的發(fā)展，歸納起來有以下幾個(gè)方面的原因：

（一）跨度適應(yīng)能力強(qiáng)；

（二）承載能力大，施工快捷；

（三）地基適應(yīng)性好；

（四）造型優(yōu)美；

（五）有較成熟的施工技術(shù)作支撐。

鋼管混凝土拱橋工程實(shí)例 序號(hào) 橋名 建成時(shí)間 主跨（m）矢跨比（m）結(jié)構(gòu)形式 1 四川瀘州合江長(zhǎng)江大橋 518 中承式 2 重慶巫山長(zhǎng)江大橋 2005 460 1/3.8 中承式 3 湖北宜昌支井河大橋 2009 430 1/6 上承式 4 湖南湘潭蓮湘大橋 388 1/5.19 中承式 5 湖南茅草街大橋 2006 368 1/5 中承式

二、鋼管混凝土拱橋施工要點(diǎn)

（一）鋼管拱肋制作

鋼管拱肋制作是鋼管混凝土拱橋施工中的重要工序和施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼管拱肋制作屬于鋼結(jié)構(gòu)加工部分，鋼管切割、焊接技術(shù)要求高，一般應(yīng)由具有較強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)加工能力的單位完成，焊接工人應(yīng)持證上崗。

鋼管拱肋制作方法有工廠制作和施工現(xiàn)場(chǎng)制作兩種方式，究竟選擇何種制作方法，應(yīng)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工單位的技術(shù)水平、施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸條件、鋼管拱肋的安裝工藝和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等綜合確定。

工廠化制作的好處在于：能使產(chǎn)品制作處于較穩(wěn)定的生產(chǎn)流水線上，人員、生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備配置等方面能得到保證；工廠制作受溫度變化、濕度、粉塵等不利環(huán)境的影響較現(xiàn)場(chǎng)制作要小得多；可以按照規(guī)范的作業(yè)程序進(jìn)行日常生產(chǎn)組織管理；場(chǎng)地建設(shè)和制作加工所需的設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用低。不足之處在于：成品或半成品的構(gòu)件需通過陸地或水運(yùn)運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸費(fèi)用高，出現(xiàn)部分損傷和損壞的風(fēng)險(xiǎn)性較大。現(xiàn)場(chǎng)加工制作需要較大的生產(chǎn)場(chǎng)地，受現(xiàn)場(chǎng)施工條件局限，大型加工設(shè)備投入、試驗(yàn)檢驗(yàn)手段、環(huán)保和安全及職業(yè)健康管理等方面不如加工化制作完善，運(yùn)輸成本較低，但增加了場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用和較多的輔助施工費(fèi)用。

用于鋼管混凝土拱橋拱肋中的鋼管有螺旋焊鋼管、直縫焊鋼管和無縫鋼管三種。管徑較大的弦管和腹桿通常采用有縫鋼管，管徑小的鋼管宜采用無縫鋼管。螺旋焊接加工費(fèi)用較低，管節(jié)較長(zhǎng)（一般為12~20m），成管焊縫質(zhì)量容易控制，也有利于鋼管與混凝土的共同作用。

將拱肋弦管加工成曲線的方法有熱加工和冷加工兩種方式，即熱煨彎成型技術(shù)和以直代曲多段短鋼管對(duì)接擬合拱軸線成型技術(shù)。鋼管彎曲應(yīng)按《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（tb 10212-2009）規(guī)定執(zhí)行。以直代曲方法適合于直管焊接的鋼管來加工制作拱肋弦管，這種方法具有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、加工速度快、對(duì)鋼材損傷小、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，但直管連接處有凸點(diǎn)，拱軸線形不連續(xù)。當(dāng)直縫焊接管管節(jié)較長(zhǎng)時(shí)，也應(yīng)將其彎成弧形。

鋼管彎制完成后，與已經(jīng)加工好的其他部件進(jìn)行組裝，形成單節(jié)段拱肋。單節(jié)段組裝方式有臥式拼裝和立式拼裝兩種。臥式拼裝是將鋼管拱肋側(cè)向翻轉(zhuǎn)90°，把立面改成平面進(jìn)行加工制作。國(guó)內(nèi)鋼管拱肋桁架的拼裝，通常用于采用無支架纜索吊裝、支架安裝工藝的鋼管拱橋。臥式拼裝方式降低了鋼管拱肋節(jié)段重心位置和拼裝作業(yè)高度，便于施工操作和控制，能充分利用自動(dòng)焊接和起重設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，起到了提高焊接質(zhì)量和降低安全風(fēng)險(xiǎn)的作用。立式拼裝是按照鋼管拱肋曲線搭設(shè)拱形工作支架，使鋼管拱肋節(jié)段保持立面姿態(tài)進(jìn)行零部件組裝的方式。采用該方式加工制作時(shí)，由于鋼管拱肋節(jié)段中心高，穩(wěn)定性較差，高空作業(yè)量增加，作業(yè)難度大，故在安全技術(shù)方面需要制定相應(yīng)的措施保證拱肋在立式姿態(tài)下穩(wěn)定；同時(shí)工作支架也需要專門設(shè)計(jì)，耗用的施工輔助材料較多，成本較高。立式拼裝主要用于受場(chǎng)地使用要求限制或受安裝工藝限制的鋼管拱橋。

第四篇：透水混凝土與透水磚的優(yōu)缺點(diǎn)

透水混凝土與透水磚的優(yōu)缺點(diǎn)

一、透水混凝土澆筑地坪

工藝對(duì)比：整體澆筑；整體堅(jiān)固耐用；抗折抗壓、高強(qiáng)透水； 一次成型工期短

人工對(duì)比：現(xiàn)場(chǎng)澆筑、密實(shí)、平整、養(yǎng)護(hù)一次到位 性能對(duì)比：透水透氣、雨水儲(chǔ)蓄

功能性強(qiáng)：維護(hù)對(duì)比 不易阻塞、容易清理；10年以內(nèi)無需返修

外觀對(duì)比：整體性強(qiáng)、氣勢(shì)宏偉

二、透水磚鋪筑地坪

工藝對(duì)比：預(yù)制拼裝；容易缺損凹陷；容易斷裂； 二次鋪貼耗時(shí)間

人工對(duì)比：現(xiàn)場(chǎng)拌灰鋪貼，人工費(fèi)、鋪材費(fèi)成本增加； 性能對(duì)比：透水率低，一年后透水減少50%

維護(hù)對(duì)比：易破損斷裂難維護(hù)；2年以上需重新更換 外觀對(duì)比：不適用大面積鋪裝

第五篇：蘇州河橋鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工

1、概述

蘇州河橋位于上海城市軌道交通明珠線跨越既有滬杭 鐵路蘇州河橋橋位，與蘇州河正交。橋梁需跨越蘇州河及兩岸的萬航渡路和光復(fù)西路。河道通航標(biāo)準(zhǔn)為通航水位3.5m，Ⅵ級(jí)航道，凈寬20m，凈 高>=4.5m；兩岸濱河路規(guī)劃全寬20m（機(jī)非混行），其中機(jī)動(dòng)車道寬8m；兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道寬各3m；人行步道寬各3m；兩岸濱河路機(jī)動(dòng)車道凈 高>=4.50m，非機(jī)動(dòng)車道凈高>=3.50m，人行道凈高>=2.5m.橋式采用25+64+25m三跨中承式鋼管混凝土梁-拱組 合體系橋，橋梁全長(zhǎng)114m，寬12.5m.外部結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)梁，即拱腳與橋墩處以支座連接，內(nèi)部為由主縱梁、小縱梁和橫梁及鋼管混凝土拱肋的組合結(jié)構(gòu) 體系。

2、鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)

2.1橋型選擇本方案設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想是在現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平發(fā)展的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，橋梁造型與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，橋式方案力求新穎獨(dú)特，并充分體現(xiàn)現(xiàn)代化大都市的節(jié)奏與氣派。

拱橋是一種造型優(yōu)美的橋型，它的主要特點(diǎn)是能充分發(fā)揮材料的受壓性能，而鋼管混凝土的特點(diǎn)是在鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的套箍作用，使混凝土 處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時(shí)鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用，同時(shí)可作為施工模板，方便混凝土澆筑，施工過程中，鋼管可作為 勁性承重骨架，其焊接工作簡(jiǎn)單，吊裝重量輕，從而能簡(jiǎn)化施工工藝，縮短施工工期。

蘇州河橋的橋型方案經(jīng)過研究分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及評(píng)估論證，最后采用25+64+25m飛鳥式鋼管拱橋的設(shè)計(jì)方案。以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主 拱肋，以抗拉能力強(qiáng)的高強(qiáng)鋼絞線作為系桿，通過邊拱肋的重量，隨著施工加載順序逐號(hào)張拉系梁中的預(yù)應(yīng)力筋以平衡主拱所產(chǎn)生的水平推力，最終在拱座基礎(chǔ)中僅 有很小的水平推力。拱腳與橋墩的連接由固接改為鉸接，以避免由于軌道交通無縫線路產(chǎn)生的縱向水平力和溫度應(yīng)力引起拱腳過大的推力而導(dǎo)致拱腳處混凝土開裂，克服了拱橋?qū)A(chǔ)的苛刻要求。

全橋總布置如圖1：

2.2上部結(jié)構(gòu)主橋?yàn)橹谐惺焦皹颍鞴袄碚撦S線為二次拋物線，矢跨比為1：4，其中橋面以下部分采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面為帶圓角的矩形 截面。橋面以上部分采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管截面為圓端形，采用A3鋼，鋼管壁厚16mm，外涂桔紅色漆，內(nèi)填C55微膨脹混凝土。

邊拱矢跨比為1：7.4，理論軸線為二次拋物線，截面采用鋼筋混凝土矩形截面，按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。拱上立柱采用圓形截面鋼管混凝土立柱，下端與邊拱肋固結(jié)，上端設(shè)聚四氟乙烯球冠形鉸支座，與邊縱梁鉸接。

主拱每側(cè)設(shè)7根吊桿，間距約6.4m，吊桿采用擠包雙護(hù)層大節(jié)距扭鉸型拉索，吊桿鋼索雙護(hù)層均為高密度聚乙烯護(hù)層（PE+PE桔紅色），錨具為冷鑄墩頭錨。吊桿上端錨固在鋼管混凝土拱肋內(nèi)，下端錨固在橫梁底部。

主拱橋面以上部分共設(shè)三道一字型風(fēng)撐，每側(cè)邊拱設(shè)三道橫撐，主拱設(shè)一道橫撐，以增加全橋的穩(wěn)定性。拱座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每墩設(shè)兩個(gè)拱座。通過橫撐相連。拱座施工時(shí)應(yīng)預(yù)先埋好立柱鋼管、主拱及邊拱伸入拱座內(nèi)的鋼筋，準(zhǔn)確對(duì)位。

橋面系為由邊縱梁、橫梁、小縱梁及現(xiàn)澆橋面板組成。邊縱梁為箱形斷面，邊孔與邊拱肋相接部分及中拱與邊縱梁連接部分為矩形斷面，采用C50級(jí)部 分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在恒載及自重作用下為全截面受壓構(gòu)件。橫梁采用C50級(jí)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，全橋共設(shè)小橫梁15片，端橫梁2片，中橫梁與邊縱梁接合處 2片。全橋共設(shè)四片小縱梁（全橋通長(zhǎng)）與橫梁固結(jié)在一起形成格構(gòu)體系。橋面板采用C40級(jí)鋼筋混凝土板，橋面板采用在格構(gòu)系上現(xiàn)澆的方法處理。橋面板的鋼 筋布置應(yīng)采取防迷流措施。

橋面排水原則上采用“上水下排”，即橫坡加導(dǎo)水槽方式，在橋梁橫斷面內(nèi)設(shè)0.5%的橫坡。承軌臺(tái)每隔一定的距離斷開，向兩側(cè)排水。

橋面上部建筑設(shè)施包括混凝土道床及軌道、通信信號(hào)電纜支架、隔音屏、防噪柱及接觸網(wǎng)腕臂柱。橋面布置有：聚氨脂防水層、0.5%雙向排水坡、落 水管、承軌臺(tái)及鋼軌、I字形鋼筋混凝土柱、防噪屏及電纜支架等。每隔30～50m設(shè)接觸網(wǎng)立柱一對(duì)，每隔1000m 左右布置一組接觸網(wǎng)錨固立柱。橋上不設(shè)人行道及照明。

支座采用QGPZ盆式橡膠支座和QGBZ板式橡膠支座。

2.3 下部結(jié)構(gòu)拱橋主墩基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，將⑨層粉細(xì)砂層作為樁基持力層，為滿足橋梁上部鋼軌對(duì)基礎(chǔ)沉降的要求，經(jīng)分析計(jì)算比較，采用樁徑為D=0.8m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)67m，每個(gè)主墩12根樁，承臺(tái)4.8×17.0×2.0m，邊墩基礎(chǔ)采用8根樁徑D=0.8m鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)67m，承臺(tái)4.35×16×2.0m，邊墩及蓋梁為雙柱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3、結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析采用有限元程序SAP91進(jìn)行三維空間計(jì)算，包括整體分析、穩(wěn)定分析等，用橋梁專用平面分析程序PRPB和BSACS分別進(jìn)行了驗(yàn)算。在計(jì)算時(shí)橋面以上主拱拱肋除按鋼管混凝土設(shè)計(jì)外，還用類似于鋼筋混凝土構(gòu)件的方法進(jìn)行施工計(jì)算，在截面形成階段采用應(yīng)力疊加法設(shè)計(jì)。鋼管的套箍系數(shù)取 0.8.3.1 施工階段計(jì)算本橋施工體系轉(zhuǎn)換分五個(gè)階段進(jìn)行，施工中中孔利用既有鐵路鋼橋作支架，待新橋建成后拆除既有橋。

第一階段：在支架上現(xiàn)澆兩邊段（立柱、拱、橫梁）及全橋邊縱梁，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后每片邊縱梁內(nèi)張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。

第二階段：將工廠內(nèi)制造的主拱肋鋼管，每側(cè)7段，運(yùn)到工地，在邊縱梁上搭設(shè)支架拼裝就位。空鋼管拱肋合攏后即封住主拱、縱梁結(jié)合處，再形成鋼管 混凝土截面。待主拱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即開始張拉吊桿，給吊桿以初始張拉力，后錨固于主拱肋內(nèi)。現(xiàn)澆中段橫梁，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，張拉 橫梁預(yù)應(yīng)力筋，澆全橋小縱梁，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉小縱梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力束。在每片邊縱梁兩端施加預(yù)應(yīng)力，張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。

第三階段：張拉邊縱梁內(nèi)T2及B2各一束，鋪裝中孔橋面板后，拆除中拱支架。

第四階段：拆除邊拱支架，澆注全橋橋面板，張拉邊縱梁內(nèi)三根預(yù)應(yīng)力束。

3.2 成橋階段計(jì)算進(jìn)行以下幾方面的計(jì)算：

1.二期恒載按換算均布荷載分擔(dān)到橫梁和縱梁上；

2.支座沉降計(jì)算；

3.溫度變化計(jì)算；

4.活載為輕軌列車荷載，每列最多八節(jié)，每節(jié)8軸，重車軸重170kN，輕車軸重80kN，雙線荷載；

5.計(jì)算承軌臺(tái)在成橋后三個(gè)月、六個(gè)月、一年、三年的徐變變形量。

3.3 穩(wěn)定性分析在本橋的穩(wěn)定性方面，設(shè)計(jì)時(shí)考慮兩片主拱之間加設(shè)三道一字型風(fēng)撐，拱肋基礎(chǔ)連成整體。全橋整體穩(wěn)定分析采用SAP93曲屈穩(wěn)定分析程序進(jìn)行計(jì)算，彈性穩(wěn)定系數(shù)10-12.3.4 樁基計(jì)算樁基設(shè)計(jì)從三方面控制：

1.地基承載力控制：Nd=（upfili+fipAp）/K；

2.樁身強(qiáng)度控制：s￡0.2R；

3.沉降控制：滿足軌道變形的要求，控制在2cm.最終沉降量采用分層總和法計(jì)算，將樁基承臺(tái)樁群與樁之間土作為實(shí)體深基礎(chǔ)，且不考慮沿樁身的壓力擴(kuò)散角，壓縮層厚度自樁端全斷面算起，至附加壓力等于土的自重壓力的20%處。

沉降計(jì)算結(jié)果

4、施工關(guān)鍵問題

4.1 與既有鐵路橋關(guān)系及處理蘇州河橋橋位選擇的目的即是利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時(shí)支架，新橋完成后即拆除舊橋。

經(jīng)調(diào)查得知：滬杭鐵路內(nèi)環(huán)線上既有的蘇州河橋，建于1907年，基礎(chǔ)樁采用木樁，上部結(jié)構(gòu)于1994年更換新鋼桁梁，鋼桁梁為一孔跨度 44.34m的簡(jiǎn)支梁，其全長(zhǎng)45.4m，桁高5.5m，采用高強(qiáng)螺栓連接。一孔重量為132.98t（包括東側(cè)人行道及上弦檢查走道，人行道 1.5m）。該橋?yàn)閱尉€橋，設(shè)計(jì)活載為中活荷載。蘇州河橋其南端接萬航渡路平交道口，鐵路通訊、信號(hào)電纜從橋下穿過，市區(qū)電線、高壓線由橋側(cè)上空跨過。

因此橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)問題，其一，如何使新橋在施工的各個(gè)階段施加于支架上的荷載不超過舊有鐵路橋的設(shè)計(jì)承載力，其二，保證舊橋拆除時(shí)不影響新橋的安全穩(wěn)定。

設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)施工階段的計(jì)算均增加了一項(xiàng)，即驗(yàn)算舊橋的承載力，對(duì)支架拆除順序進(jìn)行了準(zhǔn)確規(guī)定。但在施工時(shí)，有遇到以下問題：

1.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)結(jié)果，新橋縱軸線偏離老橋軸線（南端82mm，北端73mm），使得老橋偏心受力。

2.由于新橋全寬12.5m，而老橋全寬5.9m.新橋的兩側(cè)邊縱梁均位于老橋的外面，故施工支架必須伸出老橋之外，采用I字鋼橫向架設(shè)于老橋頂上，以滿足立模的需要和剛度要求。

3.由于老橋桁梁的兩端為斜焊，上面不能架設(shè)I字鋼，另外，既有人行道在施工期內(nèi)又不能封閉，故必須對(duì)老橋進(jìn)行接長(zhǎng)處理，以滿足架設(shè)I字鋼和橋上支架與岸上滿 堂支架連接的需要，老橋接長(zhǎng)采取在上弦桿用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的豎桿均采用Φ300mm的鋼管，在梁的斜桿中間另加一根豎桿，各桿 件的連接均采取滿焊的方式，并在縱橫向加設(shè)斜拉桿以增加穩(wěn)定。

4.由于軌頂標(biāo)高限制，老橋梁頂與新橋邊縱梁底的間距較小，架設(shè)施工支架I55 I 字鋼后，僅剩32cm左右的間隙，故邊縱梁底模下的縱向隔柵只能采用10X20cm的方木，在縱向隔柵與I字鋼之間墊楔形木，用以調(diào)整梁底標(biāo)高，同時(shí)便于以后拆模。

5.I字鋼分別架設(shè)在老橋鋼桁梁的節(jié)點(diǎn)及兩節(jié)點(diǎn)間1/3處，兩端各挑出4.03-4.12m 和2.48-2.57m，為保證I字鋼的穩(wěn)固，在老橋桁梁處采用U形鋼筋將I字鋼與老橋上弦桿焊接，同時(shí)在I字鋼下部，用75X75角鋼縱向連接成整體，該縱向角鋼又可作為斜撐的支撐點(diǎn)。

6.在老橋的梁底與橋臺(tái)的支承墊石、臺(tái)帽間均用硬木和鋼板等加以塞死，以增加老橋鋼梁的穩(wěn)固。

由于施工時(shí)采取的施工方法使得施工荷載超過設(shè)計(jì)荷載，故設(shè)計(jì)單位根據(jù)施工方式及拆模順序的要求，重新驗(yàn)算了老橋承載力、老橋上弦桿撓度、老橋橫向傾覆穩(wěn)定、施工支架I字鋼懸臂端撓度及I字鋼穩(wěn)定。

4.2 預(yù)應(yīng)力梁張拉預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變實(shí)行雙控，張拉程序?yàn)椋? 初應(yīng)力（0.1σk）1.0σk持荷5分鐘錨固。設(shè)計(jì)取值已考慮錨固損失，故不采用超張拉。從0.1σk 至1.0σk的伸長(zhǎng)量數(shù)值為控制值，該值與0.9σk的設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值相比較，判斷是否超標(biāo)。施工單位也實(shí)測(cè)彈性模量，核算伸長(zhǎng)量。

預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)按強(qiáng)度、齡期實(shí)行雙控。強(qiáng)度要求達(dá)到100%，齡期控制在9-19天。

錨具供貨廠家提供的夾片需片片檢驗(yàn)硬度，并控制在允許范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)定抽檢。

4.3 鋼管拱的吊運(yùn)和安裝、鋼管內(nèi)混凝土灌注由于在舊橋上搭設(shè)施工支架，施工場(chǎng)地有限，鋼管拱肋安裝采取邊縱梁上支設(shè)管排、排架中部鋪上鋼軌滑道，以及滑轆提升 措施的施工方案，取保安全施工。由于中承式拱與橋面連接處需三方向固接，即此處的結(jié)點(diǎn)需連接鋼管拱、邊縱梁、橫梁與橋面以下鋼筋混凝土拱肋，而邊縱梁、橫 梁為預(yù)應(yīng)力梁，鋼管拱內(nèi)有加勁肋和鋼筋，三者相連形成固接，要求強(qiáng)度和質(zhì)量非常高，而鋼管拱的安裝精度控制為6mm，施工難度非常大。

同時(shí)，由于在同類型橋梁中，該橋的跨度較小，鋼管斷面不會(huì)很大，為方便混凝土灌注，同時(shí)考慮到景觀問題，鋼管斷面選擇為橢圓形斷面，在混凝土灌注時(shí)要求嚴(yán)格控制骨料規(guī)格的要求，確保混凝土灌注均勻、飽滿。

4.4 基礎(chǔ)施工蘇州河橋主墩距老橋基礎(chǔ)很近，南主墩中心與老橋臺(tái)邊相距6.5m，北主墩中心與老橋臺(tái)邊相距5.8m，由于老鋼橋?qū)⒆鳛樾陆虻呐R時(shí)施工支架，因 此施工中老橋不能受到擾動(dòng)。同時(shí)進(jìn)入汛期后，在主墩基礎(chǔ)施工時(shí)也需確保防汛的要求，最后主墩施工采取如下措施：

a.采用沉井施工法，確保對(duì)土體的圍護(hù)。

b.采用超長(zhǎng)護(hù)筒（河床以下2.0m），確保不因滲水而產(chǎn)生塌孔。

c.采用沉井封底，克服因滲水而出現(xiàn)沉陷。

主墩總體施工順序如下：沉井制作、沉井下沉、鉆機(jī)操作平臺(tái)布置、埋設(shè)護(hù)筒、沉井封底、鉆孔樁施工、承臺(tái)和拱墩施工。

4.5 施工監(jiān)測(cè)由于該橋結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，施工難度大，因此，施工時(shí)進(jìn)行了以下監(jiān)測(cè)：

1.徐變變形對(duì)梁、拱的徐變變形進(jìn)行跟蹤量測(cè)。分別在橋面邊跨端部、邊跨跨中、中墩支點(diǎn)處橋面、縱橫梁與拱相交處、中跨中和拱頂處設(shè)8個(gè)測(cè)試斷面，共23個(gè)點(diǎn)。

2.拱肋鋼管截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3.施工過程中各個(gè)階段拱腳實(shí)施變位、傾角監(jiān)控。

4.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)鋼管混凝土彈性模量發(fā)展曲線。

5、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)該橋全長(zhǎng)114米，寬12.5 米，橋梁面積1425m2，橋梁總概算1216萬元，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為8300元/ m2.6、綜合分析

鋼管混凝土拱橋首次在軌道交通橋梁中（尤其是在上海這種軟土地區(qū)）應(yīng)用，是一種大膽的嘗試，它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.橋梁造型優(yōu)美：飛鳥式鋼管拱橋橫跨蘇州河，形成明珠線的一道風(fēng)景；

2.以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主拱肋，以抗拉能力強(qiáng)的高強(qiáng)鋼絞線作為系桿，通過邊拱肋的重量，隨著施工加載順序逐號(hào)張拉系梁中的預(yù)應(yīng)力筋以平衡主拱所產(chǎn)生的水平推力，最終在拱座基礎(chǔ)中僅有很小的水平推力。克服了拱橋?qū)A(chǔ)的苛刻要求。

3.利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時(shí)支架，新橋完成后即拆除舊橋，解決了水上施工的難點(diǎn)。