钢管混凝土在桥梁工程中的应用与前景.pdf

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1、第4期(总第147期)2010年8月中国予丛譬程No．4(seriaINo．147)CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug．2010钢管混凝土在桥梁工程中的应用与前景臧华1。涂永明2(1．南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167；2．东南大学土木工程学院，汪苏南京210096)摘要：钢管混凝土(CFST)具有承载力高、施工方便和抗震能力好等优良性能。在国内外桥梁工程中得到较为广泛的应用。全面地总结了钢管混凝土结构在梁式桥、拱桥、斜拉桥等多种桥型中的应用情况。并着重探讨了钢管混凝土桥墩的研究和应用现状。介绍了“部分

2、钢管混凝土”桥墩的试验结果。探讨了钢管混凝土结构应用于桥梁工程中还有待解决的主要问题。最后对钢管混凝土在桥梁工程中的应用前景作了展望。关键词：钢管混凝土：桥梁工程：应用：展望中图分类号：U444．18文献标识码：B文章编号：1004-4655(2010)04一003．4-03钢管混凝土结构凭借比强度(强度／容重)高、抗震性能好以及施工方便等多方面的优点㈣1引起了桥梁工程师们的广泛重视，并已应用于多种桥型。钢管混凝土承载力高的特点可以解决普通钢筋混凝土可能面临的“胖柱”问题：钢管对内部混凝土的约束作用可以有效地改善混凝土(特别是高强混凝土

3、)的脆性问题；钢管还可以兼作模板，便于混凝土的浇筑：与钢结构相比，可以大大减少用钢量(文献f3]中设计了一跨径900m的钢管混凝土梁斜拉桥。用钢量仅为多多罗钢结构大桥的1／3)。需要特别强调的是．钢管混凝土拱桥的出现使得拱桥的跨度不断刷新。主要得益于无支架施工技术的实施；另外．钢管混凝土结构抗震性能好的优点也给地震区的桥墩提供了理想的选择形式之一。钢管混凝土结构最早应用于桥梁工程中的实例．是1879年的英国Seven桥采用的钢管混凝土桥墩⋯。如今钢管混凝土结构已在梁式桥、拱桥、斜拉桥等桥型中得到了合理应用。本文结合典型的工程实例．针对钢

4、管混凝土在各桥型中的应用情况进行阐述。1钢管混凝土梁式桥钢管对内部混凝土的约束作用．在一定程度上延缓混凝土的开裂．从而使得钢管混凝土梁具有较高的抗弯刚度和承载力∞】．可以用作梁式体系桥梁的承重结构。根据梁体受力的特点。可以在不同部位灌注不同的混凝土．如在支座附近填充密度较大的．而在跨中附近填充密度较小的混凝土以减轻自重，增大其跨越能力：对于铁路桥梁，钢管混凝土可以减小火车行驶时的噪声及振动。收稿日期：2010-03—1034钢管混凝土空间桁架组合梁式结构具有刚度大、自重轻等特点．可以有效地提高结构的承载能力利用系数．因而这种组合结构在梁

5、式体系桥梁中的应用占有明显优势．并首先在我国的广东南海紫洞大桥上得到了成功应用M]．之后又在万州道河沟大桥、重庆万州特大桥以及湖北向家坝大桥上得以推广。这些连续刚构桥的参数见表1。表1钢管混凝土结构梁式桥桥名跨径，m钢管尺寸／tam建成年份万州道河沟大桥42325×81998湖北向家坝大桥43．3+72．2+43．3700X202000重庆万州特大桥75．4+3×120+75．4500X1620002钢管混凝土拱桥大跨度钢管混凝土拱桥在建造时．一般先施工拱肋部分(由一段段钢管拼接成)。拱肋形成后再向其中灌注混凝土．之后施工梁体以及张拉吊

6、杆和系杆。这期间空钢管可以作为灌注混凝土的模板而承受一定的荷载，从而基本实现无支架施工。同时。“拱”是以受压为主的结构形式．采用钢管混凝土作为拱桥的拱肋．可以最大限度地利用钢管抗压性能优越的特点。钢管混凝土拱桥在20世纪30年代的前苏联就已出现。近年来在国外也有修建。真正发展是20世纪90年代以后的中国．特别是我国第一座大跨度钢管混凝土拱桥——四川旺苍东河大桥建成来【s3(见图1)。得到迅速发展。至今已建成数百座．其中2005年建成通车的重庆巫峡长江大桥的跨度已创纪录地达到了460m(见图2)。表2仅列出了部分有代表性的钢管混凝土拱桥。

7、中圄子丛暑班臧华，涂永明：钢管混凝士在桥梁工程中的应用与前景2010年第4期圈1四川旺苍东河大桥图2重庆巫峡长江大桥表2部分典型的钢管混凝土拱桥建成桥名主跨／m钢管尺寸／nun桥型年份四川旺苍东河大桥1156800×101990下承式拱桥湖北支井河特大桥430击l200×302009上承式拱桥广西南宁永和桥3384,1220×162004下承式拱桥重庆巫峡长江大桥460击l220×222005中承式拱桥湘江四大桥主桥4004,8502007斜拉一拱组合桥3钢管混凝土斜拉桥将钢管混凝土结构用作斜拉桥的塔柱是设计上的一项革新．既充分发挥了“

8、耐压”性能。又使塔柱设计得比较轻盈．如果将主梁也设计成钢管混凝土空间桁架组合结构。则跨越能力将大大提高。与混凝土斜拉桥相比．由于主梁自重轻．相应可以减少斜拉索的用量．索塔以及下部结构的截面尺寸和材料用量都相