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1、 2013年第6期·217·第39卷总第176期SichuanBuildingMaterials2013年12月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2013.06.093对钢管混凝土拱桥施工技术的探讨李辉(宿迁市湖滨新区规划建设局,江苏宿迁 223809)摘要:钢管混凝土拱桥在城市道路建设中是一道亮1．5 造价低丽的风景线,具有造型美观、工期快、跨度大的功能。本因拱肋自重减少,使桥墩荷载变小,节省了基础费用,文就钢管混凝土拱桥的受力特点和施工关键技术进行了探能降低工程造价。讨。关键词:钢管混凝土;拱桥;施工2
2、 钢管混凝土的受力特性中图分类号:U448．22/U445．4文献标志码:B通过研究和实践证明,钢管混凝土材料是一种很好的文章编号:1672-4011(2013)06-0217-03 承压材料。混凝土在承受压力时,它的径向变形由于受到0 前言钢管的约束而成为三向应力状态,使其承载能力大大提高。同时,钢管的套箍作用大大地提高了混凝土的塑性性能,钢管混凝土拱桥具有自重轻、强度大、用料省、安装使得高强混凝土的脆性弱点得以克服。钢管混凝土材料在重量轻、施工简便的优势,是大跨径拱桥比较理想的一种实践中主要用于受压结构,其典型的钢材和混凝土材料单结构形
3、式。钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的轴受压的应力-应变曲线见图1所示。构件,主要是利用钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态之下,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能得到改善。同时,钢管内的混凝土可以避免或fu延缓钢管发生局部屈曲,保证钢管材料性能的充分发挥。fy通过钢管和混凝土组合而成钢管混凝土,不仅可以弥补两fpfcu种材料各自的缺点,而且能够充分发挥二者的优点,因此具有良好的经济效益。00a.钢材b.混凝土1 钢管混凝土拱桥的优点图1 钢材和混凝土单轴受压1．1 钢管混凝土最适用于轴心受压在公路和城市拱桥中,永久
4、荷载占很大比例,跨度越大,永久荷载所占比例也越大。合理选择拱轴线,拱肋所c受弯矩很小,因而可以发挥钢管混凝土抗压承载力高的优b势,取得节省材料的较大经济效果。a1．2 自重小,跨度大由于拱肋在第一次成型时仅是空心的钢管拱肋结构,所以,与传统的钢筋混凝土拱肋相比,钢管混凝土拱桥的0c.钢管混凝土拱肋吊装重量要小的多。空钢管自重小,运输和安装也十分方便,可以节省施工费用,同时也促进了拱桥向更大跨图2 钢管混凝土轴心受压构件度的发展。将图2中的曲线分为三段:0a段为弹性工作阶段,ab1．3 具有良好的塑性和韧性段为弹塑性工作阶段,bc段为强化阶段
5、。以下便是对这三混凝土脆性大,一旦开裂,裂缝迅速发展。而注入钢个阶段钢管混凝土的受力机理进行理论分析。管内部的混凝土则由于钢管侧壁的有效约束改善了混凝土1)弹性工作阶段:弹性工作阶段对应图2中的Oa段,延性差、脆性大的弱点,表现出较好的塑性和变形能力。N-e接近直线。在弹性工作阶段,钢材的泊松比在0．25~此外,在地震作用下,混凝土可以吸收能量而不容易丧失0．30之间,而混凝土的泊松比随着应力的增加从0．167~承载力,而且由于混凝土刚度足够大,钢管不宜产生不可0．5。钢管混凝土柱在受荷初期,核心混凝土的泊松比小于恢复的变形,从而使其钢管混
6、凝土结构耗能性能好,具有钢管的泊松比,钢管的横向变形率小于核心混凝土的横向很好的韧性。变形率,钢管壁和混凝土之间产生拉应力,有时也呈负紧1．4 工期短箍力。此时钢管和混凝土均以承受单向压应力为主。随着钢管拱肋内的混凝土采用了先进的泵送施工方法,机荷载的增加,混凝土的泊松比在不断增大,而钢材的泊松械化程度高,和钢筋混凝土相比,施工快、工期短、综合比变化较小,在此阶段后期,当混凝土的压应力达到其单经济效益高。向受压荷载的0．3~0．4倍时,混凝土的横向变形率将超过·218· 2013年第6期2013年12月SichuanBuildin
7、gMaterials第39卷总第176期钢管的横向变形率,此时钢管和核心混凝土之间的作用力3．2 浇筑钢管混凝土阶段开始由拉应力转为压应力,钢管中产生环向拉应力,而核拱肋钢管内填充C50微膨胀混凝土,严格控制混凝土心混凝土受到环向和径向的压力作用,加上纵向压力,则的流动性、配合比、坍落度、水灰比、入仓温度。80m拱处于三向应力状态。但是此时的横向应力较小,钢管和混肋混凝土的灌注分三次进行,先灌注下弦,再灌注上弦,凝土均可以认为在单向应力作用下工作,反映在N-e曲线最后灌注缀板。50m拱肋混凝土采用由两端拱脚同时泵送,上,钢管混凝土的N-e曲
8、线接近钢管和核心混凝土两种材两片拱肋同时进行,以免发生较大的横向位移,如图4所料的代数和,呈直线关系,其斜率较大。示。拱脚预留压浆孔,一次泵送完成,在拱肋上最高处预2)弹塑性工作
