鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范(校審稿)

鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范(校審稿)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范（校審稿）鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范編制組2004年2月目錄1總則………………12術(shù)語(yǔ)和符號(hào)………221>.1術(shù)語(yǔ)……………22.2主要符號(hào)……………………33材料………………5…………53.2鋼材…………53.3鋼管混凝土……………………64承載能力極限狀態(tài)計(jì)算………104.1一般規(guī)定………104.2軸心受力構(gòu)件…………………114.3偏心受力構(gòu)件…………………134.4整體穩(wěn)定性驗(yàn)算………………165正常使用極限狀態(tài)計(jì)算…………175.1一般規(guī)定………175.2撓度驗(yàn)算………176施工階段計(jì)算……………………186.1一般規(guī)定………186.2計(jì)算內(nèi)容………186.3材料的應(yīng)力限值………………197構(gòu)造要求………207.1拱肋………207.2吊桿及系桿…………………217.3立柱及拱座…………………217.4節(jié)點(diǎn)構(gòu)造…………………227.5拱肋合攏…………………237.6焊縫連接…………………238鋼管拱肋防腐涂裝…………………25附件：鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明………26注：主編單位：重慶交通科研設(shè)計(jì)院1總則為使公路鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)符合安全可靠、耐久適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，特制定本規(guī)范。本規(guī)范適用于公路鋼管混凝土拱橋，鋼管為圓形截面。采用本規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)遵守相關(guān)的國(guó)家和行業(yè)技術(shù)規(guī)范。本規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。公路鋼管混凝土拱橋應(yīng)按以下兩類極限狀態(tài)設(shè)計(jì)：1承載能力極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于公路鋼管混凝土拱橋及其構(gòu)件達(dá)到最大承載能力，或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。2正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)于公路鋼管混凝土拱橋及其構(gòu)件達(dá)到正常使用，或耐久性的某項(xiàng)限值的狀態(tài)。根據(jù)不同種類的作用（或荷載）及其對(duì)橋梁的影響，橋梁所處的環(huán)境條件，應(yīng)考慮以下三種設(shè)計(jì)狀況，并進(jìn)行相應(yīng)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)：1持久狀況：橋梁建成后承受自重、車輛荷載等持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的狀況。應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。2短暫狀況：橋梁施工過(guò)程中承受臨時(shí)性作用（或荷載）的狀況。一般僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，必要時(shí)才作正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。3偶然狀況：在橋梁使用過(guò)程中偶然出現(xiàn)的如罕遇地震的狀況。僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件之間的連接，以及施工安裝階段（混凝土澆注前和混凝土硬結(jié)前）的承載力、變形和穩(wěn)定，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2術(shù)語(yǔ)和符號(hào)2.1術(shù)語(yǔ)2.1.1鋼管混凝土concretefilledsteeltube在鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的組合材料。2.1.2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)concretefilledsteeltubularstructure由鋼管混凝土材料形成的結(jié)構(gòu)。2.1.3鋼管混凝土拱橋concretefilledsteeltubulararchbridge主拱為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的拱橋。2.1.4組合軸壓強(qiáng)度compositecompressivestrength鋼管混凝土組合截面所能承受的最大名義壓應(yīng)力。2.1.5組合抗剪強(qiáng)度compositeshearstrength鋼管混凝土組合截面所能承受的最大名義剪應(yīng)力。2.1.6組合軸壓彈性模量compositecompressivemodulusofelasticity鋼管混凝土組合截面在單向受壓，且其縱向名義應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系時(shí)，截面上名義正應(yīng)力與對(duì)應(yīng)的正應(yīng)變的比值。2.1.8約束效應(yīng)系數(shù)constrainingcoefficient反映鋼管混凝土組合截面的幾何特征和組成材料的物理特性的綜合參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)值用表示，，設(shè)計(jì)值用表示，。2.1.9鋼管初應(yīng)力initialstressofsteeltube在鋼管混凝土形成組合截面前鋼管的應(yīng)力。（刪除“內(nèi)”字）2.2主要符號(hào)2.2.1力——彎矩設(shè)計(jì)值；——軸力設(shè)計(jì)值；——剪力設(shè)計(jì)值；2.2.2計(jì)算指標(biāo)C30——立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30的混凝土強(qiáng)度等級(jí)；——混凝土的彈性模量；——鋼材的彈性模量；——鋼管混凝土的組合軸壓彈性模量；——鋼管混凝土的組合抗彎彈性模量——?dú)W拉臨界力；——鋼材的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；——鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；、——混凝土的軸心抗壓、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；、——混凝土的軸心抗壓、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——鋼管混凝土的組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——鋼管混凝土的組合抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；2.2.3幾何參數(shù)——鋼管內(nèi)混凝土的截面面積；——鋼管的截面面積；——鋼管混凝土構(gòu)件的截面面積；——鋼管混凝土截面的彈性抵抗矩；――鋼管內(nèi)混凝土的彈性抵抗矩?！摴艿耐庵睆剑?.2.4計(jì)算系數(shù)及其他——截面的含鋼率（）——等效彎矩系數(shù)；——構(gòu)件截面抗彎塑性發(fā)展系數(shù)；——構(gòu)件截面抗剪塑性發(fā)展系數(shù)——長(zhǎng)細(xì)比；——鋼管混凝土組合軸壓強(qiáng)度的徐變折減系數(shù)；——鋼管混凝土組合軸壓強(qiáng)度的鋼管初應(yīng)力影響系數(shù)；——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；——軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)3材料3.1混凝土3.1.1公路鋼管混凝土拱橋的管內(nèi)混凝土等級(jí)不宜低于C30，可參照下列材料組合：Q235鋼配C30或C40級(jí)混凝土；Q345鋼配C40、C50或C60級(jí)混凝土。3.1.2公路鋼管混凝土拱橋其他構(gòu)件的混凝土可參照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62)，選用符合要求的等級(jí)，并滿足相關(guān)規(guī)范要求。3.1.3鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土應(yīng)具有低水灰比、高流動(dòng)性、低收縮、低水化熱、緩凝、早強(qiáng)等特點(diǎn)。宜摻適量減水劑。3.1.4對(duì)于高溫和寒冷地區(qū)修建公路鋼管混凝土拱橋，管內(nèi)混凝土的性能要求應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的具體要求。3.1.5混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、彈性模量按表3.1.5采用。表3.1.5混凝土強(qiáng)度和彈性模量（） 強(qiáng)度種類強(qiáng)度等級(jí) 抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 彈性模量 標(biāo)準(zhǔn)值 設(shè)計(jì)值 標(biāo)準(zhǔn)值 設(shè)計(jì)值 C30 3.00×104 C40 3.25×104 C50 3.45×104 C60 3.60×1043.1.6混凝土的剪變模量可按表3.1.5中彈性模量Ec的0.4倍采用，混凝土的泊松比可采用為0.2。3.2鋼材3.2.1鋼管和其它承重結(jié)構(gòu)鋼材采用B級(jí)或B級(jí)以上級(jí)別的Q235號(hào)鋼和Q345號(hào)鋼，鋼材的質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700-88）《低合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-94）、《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GBT714-2000）和《結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管》（GB/T8162-1999）等有關(guān)規(guī)定。3.2.2鋼管可采用卷制焊接管和無(wú)縫鋼管。當(dāng)鋼管直徑超過(guò)600mm時(shí)應(yīng)采用卷制焊接管。3.2.3鋼管拱肋節(jié)段應(yīng)采用對(duì)接焊縫，符合建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)。3.2.4鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表3.2.4采用。表3.2.4鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（） 鋼材 抗拉、抗壓、抗彎 抗剪 端面承壓（刨平頂緊） 鋼號(hào) 組別 厚度或直徑(mm) Q235 第1組 ≤20 215 125 320 第2組 >20～40 200 115 320 第3組 >40～60 190 110 320 Q345 第1組 ≤16 315 185 445 第2組 17～25 300 175 425 第3組 26～36 290 170 4103.2.5鋼材的物理性能指標(biāo)按表3.2.5采用。表3.2.5鋼材的物理性能指標(biāo) 彈性模量（） 剪變模量（） 線膨脹系數(shù)（/0C） 密度（） 泊松比 2.06×105 7.9×104 1.2×10-5 7.85×1033.3鋼管混凝土3.3.1鋼管混凝土組合軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：（3.3.1-1）（3.3.1-2）式中—鋼管的截面面積—核心混凝土的截面面積(鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)值，一般不宜小于0.60；(分別為鋼材的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)強(qiáng)度；(分別為混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。采用第一組鋼材的值由式（3.3.1-1）計(jì)算。采用第二組、第三組鋼材的值應(yīng)將式（3.3.1-1）計(jì)算值乘以換算系數(shù)后確定。對(duì)鋼管混凝土軸壓構(gòu)件和的偏壓構(gòu)件，其承受永久荷載引起的軸壓力占全部軸壓力的30％及以上時(shí)，應(yīng)將組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以混凝土徐變折減系數(shù)(見表3.3.2-1)。構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算見式（4.2.3-1）和（4.2.3-2），主拱的計(jì)算長(zhǎng)度見表3.3.2-2。表3.3.2-1徐變折減系數(shù) 構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比( 永久荷載所占比例(() 30 50 70及以上 50((700 70((120注：表內(nèi)中間值可采用插入法求得表3.3.2-2主拱計(jì)算長(zhǎng)度 兩端結(jié)合情況 計(jì)算長(zhǎng)度 三鉸拱 雙鉸拱 無(wú)鉸拱注： —拱軸線長(zhǎng)度。3.3.3鋼管初應(yīng)力對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件承載能力的影響，可以通過(guò)將組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘上鋼管初應(yīng)力影響系數(shù)來(lái)考慮，的計(jì)算公式如下：（3.3.3-1）（3.3.3-2）（3.3.3-3）（3.3.3-4）式中，—考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比影響的函數(shù)；—考慮構(gòu)件荷載偏心率影響的函數(shù)；—鋼管中的初應(yīng)力；—空鋼管的穩(wěn)定系數(shù)，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017—2003取值。3.3.4鋼管混凝土組合抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：（3.3.4）—截面的含鋼率（）宜在0.05～0.08；(鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)值；—組合軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。采用第一組鋼材的由式（3.3.4）計(jì)算（由表3.3.4給出）。采用第二、第三組鋼材的值應(yīng)按（3.3.4）的計(jì)算值乘換算系數(shù)后確定。表3.3.4值（） 鋼材 混凝土 Q235 C30C40C50C60 Q345 C30C40C50C60 3.3.5鋼管混凝土軸壓剛度按下式計(jì)算：（3.3.5）式中：為鋼管混凝土組合軸壓彈性模量（采用第一組鋼材時(shí)的計(jì)算值見表3.3.5）。采用第二、第三組鋼材的值應(yīng)按（3.3.5）的計(jì)算值乘換算系數(shù)后確定。表3.3.5值（） 鋼材 混凝土 Q235 C30C40C50C60 33139404234761955686 35346426094979357850 37517447555192459971 39653468625401462048 Q345 C30C40C50C60 30471360464157047772 33060386004410350291 35590410884656752736 380614351048961551103.3.6鋼管混凝土組合彈性抗彎剛度按下式計(jì)算：1內(nèi)力計(jì)算時(shí)(3.3.6-1)2撓度和穩(wěn)定計(jì)算時(shí)(3.3.6-2)式中：、—鋼管和混凝土的彈模、—鋼管和混凝土的彈性抗彎慣矩4承載能力極限狀態(tài)計(jì)算4.1一般規(guī)定4.1.1鋼管混凝土拱橋進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用統(tǒng)一理論，將鋼管混凝土視為一種復(fù)合材料。4.1.2鋼管混凝土拱橋應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)的要求，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行承載力及穩(wěn)定計(jì)算。在進(jìn)行上述計(jì)算時(shí)，作用（或荷載）（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）效應(yīng)應(yīng)采用其組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4.1.3對(duì)承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果的嚴(yán)重程度，按表4.1.3劃分的三個(gè)安全等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于有特殊要求的橋梁結(jié)構(gòu)，其安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。表4.1.3橋梁結(jié)構(gòu)安全等級(jí) 安全等級(jí) 橋梁類型 一級(jí) 特大橋、重要大橋 二級(jí) 大橋、中橋、重要小橋 三級(jí) 小橋4.1.4同座橋梁的各種構(gòu)件宜取相同的安全等級(jí)，必要時(shí)部分構(gòu)件的安全等級(jí)可作適當(dāng)調(diào)整。4.1.5鋼管混凝土拱橋或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，應(yīng)采用下列表達(dá)式：(4.1.5-1)（4.1.5-2）式中——橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)分別取1.1、1.0、0.9；橋梁的抗震設(shè)計(jì)不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；——作用（或荷載）（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTJ021的規(guī)定計(jì)算；——構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；——構(gòu)件的承載力函數(shù)；——材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——幾何參數(shù)設(shè)計(jì)值。軸心受力構(gòu)件4.2.1單肢鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的承載力按下列公式計(jì)算：（4.2.1）式中N——軸向壓力組合設(shè)計(jì)值；——鋼管混凝土的組合軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——鋼管混凝土構(gòu)件的截面面積，；——鋼管的外直徑?！S心受壓穩(wěn)定系數(shù)，按表4.2.1采用；——構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比，；——構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，按表3.3.2-2的規(guī)定確定。表4.2.1穩(wěn)定系數(shù)值 構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比 1020304050607080 鋼材 Q235Q3451.00.997 構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比 90100110120130140150 鋼材 Q235Q345注：表內(nèi)中間值可采用插入法求得。單肢鋼管混凝土軸心受拉構(gòu)件的承載力按下列公式計(jì)算：(4.2.2)式中——鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——鋼管的截面面積。4.2.3格構(gòu)式鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的整體承載力應(yīng)按公式（4.2.1）計(jì)算，其受壓穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比查表4.2.1。構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比按表4.2.3的規(guī)定確定。表4.2.3格構(gòu)式構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)目 截面型式 腹桿類別 計(jì)算公式 雙肢構(gòu)件 平腹桿斜腹桿 三肢構(gòu)件 斜腹桿 四肢構(gòu)件 斜腹桿 ；（4.2.3-1）（4.2.3-2）式中、——整個(gè)構(gòu)件對(duì)Y軸、X軸的長(zhǎng)細(xì)比；、——構(gòu)件對(duì)Y軸、X軸的計(jì)算長(zhǎng)度；——單肢的截面面積和慣性矩；As——單肢的鋼管截面積；Aw——一根斜腹桿空鋼管的截面積；——單肢中心到虛軸和的距離；——單肢一個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)細(xì)比；——單肢節(jié)間距離。4.2.4格構(gòu)式鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件除按第4.2.3條驗(yàn)算整體穩(wěn)定承載力外，尚應(yīng)按第4.2.1條公式（4.2.1）驗(yàn)算單肢穩(wěn)定承載力。當(dāng)單肢的節(jié)間長(zhǎng)細(xì)比符合下列條件時(shí)，可不再驗(yàn)算單肢穩(wěn)定承載力。平腹桿格構(gòu)式構(gòu)件：及；斜腹桿格構(gòu)式構(gòu)件：；其中是構(gòu)件在和方向換算長(zhǎng)細(xì)比的較大值。4.2.5格構(gòu)式鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件腹桿所受剪力可按下式計(jì)算：（4.2.5）式中——格構(gòu)式構(gòu)件單肢截面積；——肢數(shù)。偏心受力構(gòu)件4.3.1單肢鋼管混凝土構(gòu)件承受壓力、彎矩、剪力及共同作用時(shí)，構(gòu)件承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：1構(gòu)件的強(qiáng)度承載力按下列公式驗(yàn)算：當(dāng)時(shí)（4.3.1-1）2)當(dāng)時(shí)（4.3.1-2）2構(gòu)件的穩(wěn)定承載力按下列公式驗(yàn)算：1)當(dāng)時(shí)（4.3.1-3）2)當(dāng)時(shí)（4.3.1-4）（4.3.1-5）（4.3.1-6）（4.3.1-7）（4.3.1-8）式中N，，——所計(jì)算構(gòu)件段內(nèi)的和相應(yīng)的、組合設(shè)計(jì)值；以及和相應(yīng)的、組合設(shè)計(jì)值，此時(shí)M取所計(jì)算構(gòu)件段內(nèi)的最大值；NE——?dú)W拉臨界力；——構(gòu)件截面抗彎塑性發(fā)展系數(shù)，；——構(gòu)件截面抗剪塑性發(fā)展系數(shù)，；——鋼管混凝土的套箍系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，；——鋼管內(nèi)混凝土的截面面積；——鋼材的抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；——混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；Wsc——構(gòu)件截面抵抗矩，；(m——等效彎矩系數(shù)，按表4.3.1采用。表4.3.1等效彎矩系數(shù) 荷載作用情況 無(wú)橫向荷載作用的構(gòu)件 有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用的構(gòu)件 無(wú)端彎矩但有橫向荷載作用的構(gòu)件 等效彎矩系數(shù) 且，其中：(1)使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，、取同號(hào)；(2)使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)，、取異號(hào)。 (1)使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，(2)使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)， 4.3.2單肢鋼管混凝土拉彎構(gòu)件的承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：（4.3.2）4.3.3格構(gòu)式鋼管混凝土構(gòu)件承受壓力、彎矩、剪力及共同作用時(shí)，平面內(nèi)的整體穩(wěn)定承載力按下列公式驗(yàn)算：（4.3.3）式中——格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算平面內(nèi)的穩(wěn)定系數(shù)，按本標(biāo)準(zhǔn)第4.2.3條的相關(guān)規(guī)定采用；,——格構(gòu)式構(gòu)件截面總面積和總抵抗矩；NE——?dú)W拉臨界力，其計(jì)算公式（4.3.1-8）中采用格構(gòu)式構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比。對(duì)斜腹桿格構(gòu)式構(gòu)件的單肢，可按桁架的弦桿計(jì)算；對(duì)平腹桿格構(gòu)式構(gòu)件的單肢，尚應(yīng)考慮由剪力引起的局部彎矩影響，按偏壓構(gòu)件計(jì)算。腹桿所受剪力應(yīng)取實(shí)際剪力和按公式（4.2.5）計(jì)算剪力中的較大值。啞鈴式鋼管混凝土偏壓構(gòu)件（短柱）的承載力按下列公式計(jì)算：（4.3.4-1），（4.3.4-2），其中（4.3.4-3）1當(dāng)時(shí)，將N1、代入公式（4.3.1-1）、（4.3.1-2）（其中V=0），按單肢鋼管混凝土偏壓構(gòu)件驗(yàn)算其承載力；2當(dāng)時(shí)，除按1款規(guī)定驗(yàn)算外，還需將N2、代入公式（4.3.2），按單肢鋼管混凝土拉彎構(gòu)件驗(yàn)算其承載力。式中N，——啞鈴式構(gòu)件軸力和相應(yīng)的彎矩組合設(shè)計(jì)值，及彎矩和相應(yīng)的軸力組合設(shè)計(jì)值；N1，，N2，——分配到兩個(gè)肢上的軸力、彎矩組合設(shè)計(jì)值；h——啞鈴式截面兩肢中心的距離；——單肢鋼管混凝土和整個(gè)啞鈴式構(gòu)件截面抗彎剛度之比；——計(jì)算系數(shù)；——鋼管和混凝土彈性模量之比；——一個(gè)肢鋼管的截面面積和慣性矩；——一個(gè)肢鋼管內(nèi)混凝土的截面面積和慣性矩。4.4整體穩(wěn)定性驗(yàn)算4.4.1鋼管混凝土拱橋宜通過(guò)空間有限元分析驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。4.4.2鋼管混凝土拱橋的整體穩(wěn)定系數(shù)按彈性理論計(jì)算時(shí)不小于4.0，考慮材料和幾何非線性后不小于2.0。5正常使用極限狀態(tài)計(jì)算5.1一般規(guī)定5.1.1鋼管混凝土拱橋應(yīng)按持久狀況正常使用極限狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的應(yīng)力和變形進(jìn)行計(jì)算。5.1.2正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，采用作用（或荷載）的短期效應(yīng)組合和長(zhǎng)期效應(yīng)組合。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的撓度按基本可變荷載驗(yàn)算，并使各項(xiàng)計(jì)算值不超過(guò)本規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)限值。在上述各種組合中，汽車荷載效應(yīng)不計(jì)沖擊系數(shù)。5.1.3持久狀況下鋼管混凝土拱肋的鋼管應(yīng)力應(yīng)不大于。5.1.4中、下承式鋼管混凝土拱橋的吊桿在持久狀況下應(yīng)考慮吊桿長(zhǎng)度和水平變位的影響，其安全系數(shù)K不得小于3.0。5.1.5系桿拱橋的系桿安全系數(shù)K不得小于2.5。5.1.6鋼管混凝土拱橋的其它鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫寬度和撓度按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62）有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算；鋼橫梁、鋼橋面板的應(yīng)力和撓度應(yīng)按《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算。5.2撓度驗(yàn)算5.2.1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形可依據(jù)線彈性理論按一般結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算。5.2.2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件撓度計(jì)算應(yīng)考慮混凝土徐變、收縮的影響。如缺乏可靠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，混凝土收縮可按降溫20—25℃計(jì)算，徐變按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62）附錄提供的公式計(jì)算。5.2.3汽車荷載作用時(shí)，鋼管混凝土拱肋在同一工況下的正負(fù)撓度最大絕對(duì)值之和不應(yīng)大于/800，此處，為鋼管混凝土拱肋的計(jì)算跨徑。5.2.4鋼管混凝土拱橋應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，拱肋預(yù)拱度一般在范圍內(nèi)。預(yù)拱度應(yīng)取恒載撓度、混凝土收縮、徐變撓度和1/2靜活載撓度之和。跨度大者取小值。拱肋預(yù)拱度按計(jì)算所得的撓度值反向比例設(shè)置。6施工階段設(shè)計(jì)和計(jì)算6.1一般規(guī)定6.1.1施工階段按彈性理論，采用應(yīng)力疊加原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，按容許應(yīng)力法進(jìn)行應(yīng)力控制。假定拱肋鋼管與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，能保證二者共同協(xié)調(diào)受力，符合平截面假定。鋼管內(nèi)混凝土材料不承擔(dān)拉應(yīng)力，拉應(yīng)力全部由鋼管承擔(dān)。6.1.2施工階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算力學(xué)模型及加載程序應(yīng)與設(shè)計(jì)相符。6.1.3施工階段的設(shè)計(jì)應(yīng)提出拱肋加載時(shí)對(duì)該拱肋已澆注混凝土的強(qiáng)度要求，一般要求不宜低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。若混凝土的收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的受力影響較大時(shí)，還可根據(jù)需要提出對(duì)混凝土加載齡期的要求。6.1.4施工階段對(duì)未充填混凝土的空心管桁式拱肋，當(dāng)其采用腹桿鋼管與弦桿鋼管直接焊接的節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)參照“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”(GB50017-2003)第十章“鋼管結(jié)構(gòu)”的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行節(jié)點(diǎn)承載力校核。6.1.5施工階段的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，應(yīng)依據(jù)施工階段劃分，逐階段地進(jìn)行驗(yàn)算。施工各階段的整體結(jié)構(gòu)彈性一類穩(wěn)定荷載系數(shù)應(yīng)不少于4.0。6.1.6施工階段的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形計(jì)算，一般應(yīng)計(jì)入混凝土的收縮、徐變的影響。6.1.7采用泵送頂壓法澆注鋼管內(nèi)混凝土?xí)r，應(yīng)對(duì)鋼管的環(huán)向應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。6.1.8施工和加載程序設(shè)計(jì)應(yīng)以使主拱拱肋受力均勻，避免劇烈的反復(fù)變形為原則。“公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范”(JTJ021-89)、“公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范”(JTJ041-2000)等相關(guān)規(guī)定根據(jù)施工實(shí)際情況采用。6.2計(jì)算內(nèi)容6.2.1施工階段的設(shè)計(jì)和計(jì)算內(nèi)容應(yīng)根據(jù)選用的施工方案確定。一般應(yīng)包括如下內(nèi)容：1拱肋構(gòu)件的運(yùn)輸、安裝過(guò)程中的應(yīng)力、變形和穩(wěn)定計(jì)算；2與拱肋形成有關(guān)的附屬結(jié)構(gòu)（如拱鉸、扣點(diǎn)以及拱段接頭等）的設(shè)計(jì)和計(jì)算；3拱肋形成過(guò)程的施工程序設(shè)計(jì)及拱肋形成過(guò)程中自身的應(yīng)力、變形和穩(wěn)定計(jì)算；4拱上結(jié)構(gòu)或橋面系的加載程序設(shè)計(jì)與相應(yīng)階段的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形和穩(wěn)定計(jì)算；5系桿拱分階段預(yù)加力的設(shè)計(jì)和計(jì)算；6對(duì)灌注每根鋼管內(nèi)混凝土的施工階段還應(yīng)將該階段再予細(xì)分進(jìn)行計(jì)算。6.3材料的應(yīng)力限值6.3.1施工階段鋼管內(nèi)混凝土邊緣的法向應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：1壓應(yīng)力σha≤其中為該施工階段的混凝土設(shè)計(jì)要求達(dá)到的軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)值。6.3.2施工階段鋼管的邊緣法向應(yīng)力(彎曲應(yīng)力)應(yīng)符合下列規(guī)定：σw≤1.30[σw]其中[σw]為鋼管材料的彎曲容許應(yīng)力。6.3.3其他結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在施工階段的計(jì)算應(yīng)力限值，可分別按“公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”(JTJ025-86)、“公路鋼筋混凝土及應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范”(JTGD62)的規(guī)定采用。7.構(gòu)造要求拱肋拱肋截面可根據(jù)跨徑大小選用以下截面型式的一種。當(dāng)跨徑小于120m時(shí)，宜選用單圓式或啞鈴式；當(dāng)跨徑大于120m時(shí)，宜選用三肢式、四肢式、橫啞鈴式、混合式中的一種。(a)單圓式(b)啞鈴式①(c)啞鈴式②(d)三肢式(e)四肢式(f)橫啞鈴式(g)混合式拱肋用鋼管直徑宜在550～1200mm范圍內(nèi)選擇,管徑一般隨主拱跨徑增大而增大。對(duì)于跨度大于300m的特大跨徑橋梁，其拱肋截面型式及鋼管直徑應(yīng)特殊考慮。弦桿鋼管的壁厚不宜小于10mm。弦桿鋼管的外直徑與壁厚之比宜在50≤d/t≤≤αs≤0.08。弦桿鋼管初應(yīng)力值不宜超過(guò)鋼材標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的50％。拱肋矢跨比一般采用1/4～1/6。拱軸線宜為懸鏈線或拋物線，懸鏈線拱軸系數(shù)m一般取1.2～1.8。鋼管混凝土拱橋拱肋截面的高、寬尺寸的擬定，應(yīng)充分考慮主拱跨徑及拱肋片數(shù)的影響。對(duì)于采用單圓式截面的小跨度橋，肋高一般為0.6～0.8m；對(duì)于采用啞鈴式或多肢式截面的跨度不大于300m的橋，拱肋截面高度尺寸可按下式進(jìn)行初步估算：式中：H——拱肋高度（m）L0——拱肋凈跨徑（m）K1——荷載系數(shù)，對(duì)汽—20及以下為0.9,對(duì)汽超—20為1.0。K2——車行道系數(shù)，2、3行車道時(shí)為0.9，4行車道時(shí)為1.0，6行車道時(shí)為1.1。拱肋截面的寬度與拱肋截面形式有關(guān)，一般可取其高度H的0.4～1.0倍，此寬高比值隨拱肋高度的增大而取用低值。對(duì)于跨度大于300m的特大跨徑橋梁，其拱肋截面宜采用變截面。為了保證拱的橫向穩(wěn)定,拱肋間宜設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的橫撐。橫撐一般為空心鋼管組成的桁架撐、K形撐、X形撐、米字形撐等。在無(wú)橫撐時(shí)，則應(yīng)通過(guò)加強(qiáng)橋面系的橫向剛度或拱肋自身的橫向剛度來(lái)提高其抵抗橫向變形的能力。對(duì)于鋼管混凝土拱肋，應(yīng)設(shè)置避雷設(shè)施；同時(shí)，還應(yīng)隨著跨徑增大，因檢修與維護(hù)的需要，在拱肋上設(shè)置檢修通道。吊桿及系桿對(duì)于設(shè)置吊桿、系桿的鋼管混凝土拱橋，應(yīng)考慮吊桿和系桿的防護(hù)措施和耐久性。還應(yīng)提出更換吊桿、系桿的具體措施。吊桿及系桿所用防護(hù)材料不得含有對(duì)鋼材有腐蝕作用的成分。吊桿錨具宜采用冷鑄錨式的拉錨體系錨具；系桿錨具另可采用經(jīng)過(guò)耐疲勞及強(qiáng)度試驗(yàn)證明其可靠性的預(yù)應(yīng)力體系常規(guī)錨具，但應(yīng)考慮防止退錨的措施。對(duì)外露的錨具部分應(yīng)設(shè)防護(hù)罩；對(duì)靠邊的短吊桿錨端宜設(shè)可轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸。立柱及拱座鋼管混凝土拱橋(主要指上承式、中承式)中的立柱，可采用鋼管混凝土構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件。對(duì)于鋼管混凝土構(gòu)件，立柱下端可直接與拱肋鋼管焊接形成固結(jié)，立柱上端周邊應(yīng)有鋼筋分別伸入立柱和蓋梁。鋼筋伸入長(zhǎng)度應(yīng)滿足錨固長(zhǎng)度要求，鋼筋截面積應(yīng)不小于立柱混凝土計(jì)算截面積的0.4%。對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，立柱下端應(yīng)通過(guò)其主筋與焊接于主拱肋上的鋼板焊接，形成固結(jié)，上端與蓋梁的連接，按一般鋼筋混凝土構(gòu)件處理。鋼管混凝土無(wú)鉸拱應(yīng)將拱肋伸入拱座內(nèi)，伸入長(zhǎng)度應(yīng)大于拱肋弦管直徑的1倍以上，以確保拱肋與拱座固結(jié)。在拱腳埋置段內(nèi),宜在鋼管外緣設(shè)置螺旋箍筋或其它可靠構(gòu)造措施。拱座內(nèi)拱腳截面下應(yīng)設(shè)置2～4層分布鋼筋網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)做到構(gòu)造簡(jiǎn)單、整體性好、傳力明確、安全可靠、節(jié)約材料和施工方便。鋼管對(duì)接時(shí)，宜直接采用與母材等強(qiáng)度的焊縫連接；作為節(jié)段間的臨時(shí)連接，可采用內(nèi)法蘭盤配螺栓連接或其他可靠方式連接。采用法蘭盤連接時(shí)，法蘭盤應(yīng)為帶孔板，使管內(nèi)混凝土保持連續(xù)。對(duì)于多肢拱肋截面，受壓弦桿及壓力較大的腹桿宜采用鋼管混凝土構(gòu)件，其它構(gòu)件可采用空鋼管。弦桿、腹桿間的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造見圖7.4.3，并應(yīng)符合下列規(guī)定：弦桿和腹桿應(yīng)直接焊接，腹桿不能穿入弦桿。相鄰的腹桿端部?jī)艟嗖坏眯∮?0mm。腹桿軸線宜交于節(jié)點(diǎn)中心，當(dāng)不能滿足時(shí)，允許腹桿軸線不交于弦桿軸線，但偏心距e不得大于d/4，若大于d/4，應(yīng)考慮其偏心影響。同時(shí)，任意兩鋼管之間的夾角不得小于30°。腹桿鋼管直徑應(yīng)不小于弦桿鋼管直徑的1/3。腹桿鋼管壁厚應(yīng)大于鋼管直徑的1/50，腹桿鋼管壁厚不應(yīng)超過(guò)弦桿鋼管壁厚。(a)(b)圖7.4.3弦、腹桿連綴節(jié)點(diǎn)鋼管連接的其它構(gòu)造要求及焊縫計(jì)算等，可按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。拱肋合攏鋼管混凝土拱肋宜在空管階段完成合攏。分段吊裝的拱段接頭處應(yīng)設(shè)置臨時(shí)定位構(gòu)件，既要能使拱連為一體，又要能便于調(diào)節(jié)接點(diǎn)高程。為便于拱肋合攏，宜單獨(dú)設(shè)置合攏段。拱肋合攏過(guò)程中，為便于拱段準(zhǔn)確對(duì)位，必要時(shí)，可在前段拱肋鋼管端部設(shè)置導(dǎo)向管，導(dǎo)向管伸出長(zhǎng)度不宜大于50mm。7.6焊縫連接7.6.1焊縫金屬應(yīng)與主體金屬相適應(yīng)。當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連結(jié)時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。7.6.2在設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一起集中大量焊縫。7.6.3鋼管的對(duì)接環(huán)焊縫可采用無(wú)襯管的雙面熔透焊和有襯管的單面坡口焊。對(duì)于焊工能進(jìn)入管內(nèi)施焊的大管徑鋼管對(duì)接，應(yīng)盡量采用無(wú)襯管的雙面熔透焊。7.6.4支管與主管之間的連接，可沿全周用角焊縫或部分采用對(duì)接焊縫、部分采用角焊縫。支管管壁與主管管壁之間的夾角大于或等于120°的區(qū)域宜用對(duì)接焊縫或帶坡口的角焊縫。角焊縫的焊腳尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍。支管端部宜使用自動(dòng)切割機(jī)切割。7.6.6鋼管構(gòu)件在承受較大橫向荷載的部位應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施，防止產(chǎn)生過(guò)大的局部變形。構(gòu)件的主要受力部位應(yīng)避免開孔，如必須開孔時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施。8鋼管拱肋防腐涂裝8.0.1鋼管拱肋防腐涂裝的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不小于10~20年。8.0.2鋼管拱肋外表面宜優(yōu)先采用熱噴涂金屬防腐體系，也可采用重防腐料涂體系。熱噴涂金屬體系宜采用電弧噴涂鋅、鋁及其合金。重防腐料涂體系宜以富鋅漆（無(wú)機(jī)富鋅、環(huán)氧富鋅漆）為底漆。8.0.3鋼管拱肋外表面涂裝防腐體系應(yīng)由底層、中間層、面層組成。8.0.4熱噴涂金屬防腐體系的噴涂金屬為鋅時(shí)，噴涂金屬層的厚度宜為150~250；噴涂金屬為鋁和合金時(shí)，噴涂金屬層的厚度宜為150~200。中間層的厚度宜為60~80。面層的厚度宜為30~60。8.0.5重防腐料涂體系的富鋅底漆厚度宜為70~80；中間層的厚度宜為80~150。面層的厚度宜為80~100。8.0.6采用電弧噴涂金屬防腐體系時(shí)，鋼材表面的除銹等級(jí)宜為Sa3級(jí)，表面清潔度等級(jí)宜為一級(jí)，表面粗糙度宜在25~100范圍內(nèi)。8.0.7采用重防腐料涂體系時(shí)，鋼材表面的除銹等級(jí)宜為Sa2.5級(jí)，表面清潔度等級(jí)宜為一級(jí)，表面粗糙度宜在25~60范圍內(nèi)。8.0.8灌注混凝土的鋼材內(nèi)表面可不進(jìn)行涂裝。不灌注混凝土的鋼材內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)易的涂料涂裝。8.0.9除銹應(yīng)符合《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》（GB8923-88）規(guī)定；表面凈化和粗化應(yīng)符合《熱噴涂金屬件表面預(yù)處理通則》（GB/T11373-89）規(guī)定；噴涂金屬層應(yīng)符合《金屬和其它無(wú)機(jī)覆蓋層熱噴涂鋅、鋁及其合金》（GB/T9793-1997）規(guī)定。其他可參照《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝》（TB/T1527-1995）等。附件中華人民共和國(guó)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明1總則——四川旺蒼東河大橋以來(lái)，由于鋼管混凝土拱橋具有材料強(qiáng)度高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得以迅速發(fā)展，根不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建和在建鋼管混凝土拱橋達(dá)100座以上。目前，國(guó)內(nèi)外都沒有一本鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)范，為了規(guī)范公路鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)，確保公路鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)質(zhì)量，制訂公路鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范是非常迫切和必要的。1.0.2我國(guó)的鋼管混凝土拱橋一般使用圓形鋼管，而且從理論上來(lái)說(shuō)，圓形鋼管對(duì)混凝土的約束也是最好的，因此本規(guī)范的使用范圍為圓形鋼管拱肋。1.0.3采用本規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有關(guān)作用（或荷載）及其組合應(yīng)采用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTJ021的規(guī)定；鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD62；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017；材料和工程質(zhì)量應(yīng)符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTJ071及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求；結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ004；結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》。3材料3.1.1由于鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)不僅具有很高的強(qiáng)度，而且具有很好的塑性和韌性。鋼管和混凝土本身的性能對(duì)鋼管混凝土力學(xué)性能的影響很大，鋼管和混凝土如何“匹配”，同樣對(duì)鋼管混凝土的力學(xué)性能有著重要的影響。為了保證鋼管混凝土構(gòu)件具有良好的力學(xué)性能，并具有較好的經(jīng)濟(jì)性，特作出此條規(guī)定。3.1.3由于鋼管是封閉的，混凝土內(nèi)多余的水分不能排除，因此水灰比不宜過(guò)大，一般應(yīng)控制在0.45及以下；目前，大多數(shù)鋼管混凝土拱橋的施工都采用泵送混凝土的方法，因此對(duì)混凝土的坍落度要求較高，宜保持在160mm左右；為了抵消管內(nèi)混凝土的收縮，保證管內(nèi)混凝土的密實(shí)，應(yīng)要求管內(nèi)混凝土具有低收縮性；管內(nèi)混凝土的封閉環(huán)境，不利于水化熱的散發(fā)，因此要求低水化熱；為了使管內(nèi)混凝土澆注能夠一次完成，要求混凝土具有緩凝的特點(diǎn)；早強(qiáng)是讓混凝土盡早形成強(qiáng)度和參與受力，以加快施工速度，縮短落裸拱狀態(tài)時(shí)間。要使管內(nèi)混凝土既有良好的工作性能，又有較好的使用性能，需要填加適量的外摻劑，常用的外摻劑為減水劑?！狢60的混凝土。3.1.4、3.1.5、3.1.6都是參照《公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62）編寫。3.2鋼材3.2.1為了滿足悍接性能和承受動(dòng)力荷載的需要，要求鋼管和其它承重結(jié)構(gòu)鋼材采用B級(jí)及或B級(jí)以上的鋼材。3.2.2當(dāng)管徑較大時(shí)，卷制焊接管無(wú)論是質(zhì)量還是經(jīng)濟(jì)性方面均優(yōu)于無(wú)縫管，所以優(yōu)先選用。3.2.3本條明確焊縫質(zhì)量等級(jí)為“建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)”。建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2003）和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205—2001）規(guī)定的一、二級(jí)焊縫，對(duì)應(yīng)于《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)法》（GB11345）和《鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)》（GB3323）的2、3級(jí)質(zhì)量等級(jí)。3.2.4由于目前組合材料強(qiáng)度的研究成果，其鋼材分類都是基于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ17-88），將鋼材分為三組，所以，本規(guī)范的鋼材也分為三組，而沒有按新版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003），將鋼材分為四組。3.3鋼管混凝土3.3.1《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T5085-1999）的鋼管混凝土組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值計(jì)算公式為：，并給出了相應(yīng)的表格；《鋼管混凝土構(gòu)件實(shí)用設(shè)計(jì)方法》（福州大學(xué)科研報(bào)告，2002）的鋼管混凝土組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式為：，經(jīng)過(guò)比較分析，后者的計(jì)算更簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果偏安全。2003年11月1日開始實(shí)施的福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ13-51-2003，J10279-2003）也采用了后一個(gè)計(jì)算公式，因此，本規(guī)范也采用這一比較簡(jiǎn)單而安全的公式。一般建筑結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)小于橋梁，本規(guī)范是通過(guò)采用橋梁規(guī)范的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整的。因?yàn)橥粡?qiáng)度等級(jí)的混凝土，橋梁規(guī)范采用的設(shè)計(jì)強(qiáng)度比建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的設(shè)計(jì)強(qiáng)度低。3.3.2根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，在長(zhǎng)期荷載作用下，鋼管內(nèi)混凝土產(chǎn)生徐變，引起鋼管和混凝土的應(yīng)力重分布，二者的模量發(fā)生變化，使構(gòu)件的穩(wěn)定承載力降低，其下降幅度與長(zhǎng)期荷載大小、占全部荷載的比例及構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)（對(duì)長(zhǎng)柱和極短柱沒有影響）。對(duì)偏壓構(gòu)件，只在小偏心率，且時(shí)，才考慮混凝土徐變的影響；當(dāng)時(shí)，以及，但及時(shí)，都可以不考慮混凝土徐變的影響。（詳見鐘善桐《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》（修訂版）（1994）149－160頁(yè)）。3.3.3由于鋼管混凝土拱橋一般都是用于大跨徑，因此鋼管的初應(yīng)力一般都比較大。根據(jù)最新的研究成果《鋼管初應(yīng)力對(duì)鋼管混凝土壓彎構(gòu)件承載能力的影響研究》（土木工程學(xué)報(bào)2003年4月，p9-18），在工程常用參數(shù)范圍內(nèi)，鋼管初應(yīng)力的存在，可使鋼管混凝土構(gòu)件的極限承載能力最多降低20%左右。因此，應(yīng)該計(jì)入鋼管初應(yīng)力對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的極限承載能力的影響。本條是參照福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ13-51-2003，J10279-2003）第6.0.2條編寫的。3.3.4根據(jù)鋼材和混凝土的本構(gòu)關(guān)系，采用數(shù)值計(jì)算方法得到構(gòu)件受純剪作用時(shí)的組合剪應(yīng)力－剪應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線，以截面邊緣最大剪應(yīng)變?yōu)?500((時(shí)對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為組合剪切強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,引入材料分項(xiàng)系數(shù)后，即為設(shè)計(jì)值（詳見鐘善桐《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》（修訂版）（1994）254－255頁(yè)）。本規(guī)范的適用對(duì)象是鋼管混凝土拱橋，故組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取自本規(guī)范的3.3.1條。3.3.5根據(jù)鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的組合應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，可以得出組合軸壓彈性模量，比例極限，比例極限應(yīng)變（詳見鐘善桐《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》（修訂版）（1994）106頁(yè)）。表3.3.5詳見《鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T50851999）表6.2.8。3.3.6鋼管混凝土拱橋一般為超靜定拱，內(nèi)力計(jì)算時(shí)，抗彎剛度越大，彎矩越大。因此，在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，組合抗彎剛度按鋼管和混凝土剛度直接疊加是偏于安全的?？紤]到構(gòu)件受彎時(shí)混凝土開裂的可能性，對(duì)混凝土部分的抗彎剛度宜適當(dāng)折減。研究結(jié)果表明，圓形鋼管對(duì)其核心混凝土的約束效果較好，參照福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ13-51-2003，J10279-2003），混凝土的剛度折減系數(shù)取0.8。4承載能力極限狀態(tài)4.1一般規(guī)定4.1.2~4.1.5這四條均參照《公路工程可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》采用“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”所作的相關(guān)規(guī)定。4.2軸心受力構(gòu)件4.2.1對(duì)軸心受壓構(gòu)件，按初始彎曲為的偏心受壓構(gòu)件計(jì)算其臨界應(yīng)力，跟大量試驗(yàn)結(jié)果很吻合（參見鐘善桐著《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》，黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社）。穩(wěn)定系數(shù)，經(jīng)回歸分析，值可按下列公式計(jì)算：（4-1），，，式中——穩(wěn)定與強(qiáng)度的界限長(zhǎng)細(xì)比；——強(qiáng)化階段模量；——彈性與彈塑性穩(wěn)定的界限長(zhǎng)細(xì)比。4.2.2根據(jù)鐘善桐著《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》，采用數(shù)值分析方法可得到鋼管混凝土軸心受拉時(shí)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，以曲線上轉(zhuǎn)入塑性階段時(shí)的應(yīng)力為鋼管混凝土抗拉組合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可按下式計(jì)算：（4-2）（4-3）為簡(jiǎn)化并偏安全計(jì)算，取，引入鋼材的材料分項(xiàng)系數(shù)后，即得鋼管混凝土軸拉強(qiáng)度計(jì)算公式。根據(jù)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的臨界狀態(tài)，計(jì)入腹桿剪切變形的影響，可推導(dǎo)出構(gòu)件換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式。目前鋼管混凝土拱橋通常采用各肢相同的形式，若需采用不等肢時(shí)，可按下述公式計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比。當(dāng)四肢構(gòu)件內(nèi)外肢截面不相同時(shí)，可按下式計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比：（4-4）（4-5）當(dāng)三肢構(gòu)件內(nèi)外肢截面不相同時(shí)，可按下式計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比。（4-6）式中——各單肢鋼管截面面積；——一根腹桿空鋼管的截面剛度?！珨?shù)。圖4.1斜腹桿格構(gòu)式構(gòu)件和平腹桿格構(gòu)式構(gòu)件4.2.4～4.2.5格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件保證單肢穩(wěn)定的規(guī)定及假想剪力的計(jì)算直接采用了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17－88的有關(guān)規(guī)定。其中剪力V值可認(rèn)為沿構(gòu)件全長(zhǎng)不變，由承受該剪力的腹桿分擔(dān)。4.3.1～4.3.2壓（拉）彎剪共同作用下的相關(guān)方程參見《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T5085-1999公式。直接采用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17－88的規(guī)定。4.3.3壓彎剪共同作用下的N－M—V相關(guān)公式不考慮截面塑性發(fā)展時(shí)，則為格構(gòu)式構(gòu)件計(jì)算公式。“鋼管混凝土啞鈴形偏壓構(gòu)件試驗(yàn)研究”（工程力學(xué)2004年。。。。。。）提出的修正格構(gòu)式算法，將啞鈴式構(gòu)件視為格構(gòu)式構(gòu)件，同時(shí)考慮兩肢鋼管混凝土也承受一部分彎矩，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值吻合良好且偏于安全。文獻(xiàn)引用可改為“鋼管混凝土啞鈴形柱受力性能研究”，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)第十六屆年會(huì)論文集，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004年5月圖4.2修正的格構(gòu)式算法示意圖在已建啞鈴式鋼管混凝土拱橋中，構(gòu)成啞鈴式截面的兩個(gè)肢鋼管混凝土相同，即有，，則：，，其中，為鋼管和混凝土彈性模量之比，為一個(gè)肢鋼管的截面面積和慣性矩，為一個(gè)肢鋼管內(nèi)混凝土的截面面積和慣性矩。顯見兩個(gè)肢所受彎矩相同，。將其代入（4-7）式中，可推出兩個(gè)肢所受軸力的計(jì)算公式（4-8）：，（4-7）得，（4-8）啞鈴式構(gòu)件中兩管可能都受壓或者一管受壓、另一管受拉，所以在計(jì)算時(shí)分為兩種情況：（1）當(dāng)都大于0（兩管受壓），此時(shí)由于，一般由受壓較大肢（N1、）控制整個(gè)構(gòu)件的承載力。（2）當(dāng)（一管受壓、一管受拉）時(shí)，此時(shí)一肢為偏心受壓構(gòu)件，一肢為偏心受拉構(gòu)件，兩肢的承載力都需進(jìn)行驗(yàn)算。4.4穩(wěn)定性驗(yàn)算4.4.1~4.4.2該條文系根據(jù)已建工程資料編制。5正常使用極限狀態(tài)計(jì)算一般規(guī)定5.1.1根據(jù)《公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50283-1999）的規(guī)定，鋼管混凝土拱橋正常使用極限狀態(tài)應(yīng)按持久狀況對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。5.1.3鋼管應(yīng)力包括各個(gè)施工階段的累計(jì)應(yīng)力、二期恒載引起的應(yīng)力、溫度應(yīng)力以及車輛荷載、混凝土收縮、徐變引起的應(yīng)力。但鋼管實(shí)際應(yīng)力值均大于理論分析值，主要是混凝土的彈模取值與理論取值有差異，且與混凝土收縮、徐變有關(guān)，目前缺乏這方面的系統(tǒng)性和連續(xù)性實(shí)測(cè)資料。此外，在工程實(shí)踐中往往在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的混凝土強(qiáng)度時(shí)，就進(jìn)行后續(xù)鋼管混凝土灌注，也增大了鋼管的應(yīng)力。為保證鋼管在長(zhǎng)期荷載作用鋼管處于彈性階段，需考慮一定的安全儲(chǔ)備，規(guī)定，為安全系數(shù)，取1.25，則。5.1.4中、下承式鋼管混凝土拱橋吊桿安全系數(shù)K，直接關(guān)系到拱橋的安全。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)鋼管混凝土拱橋采用在吊桿橫梁上縱鋪橋面板的設(shè)計(jì)方法，由車輛荷載（包括橋面不平整引起的跳車振動(dòng)）對(duì)吊桿引起的應(yīng)力幅變化很大。宜賓小南門大橋吊桿失效，除了吊桿銹蝕外，應(yīng)力幅很大是一個(gè)重要的因素。此外，吊桿長(zhǎng)度、剛度與水平變位影響很大，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其影響。5.1.5系桿拱橋的系桿是平衡主拱水平推力的重要構(gòu)件，根據(jù)國(guó)內(nèi)系桿拱橋的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，其安全系數(shù)K取2.5。撓度驗(yàn)算鋼管混凝土拱橋在正常使用狀態(tài)下處于彈性階段，在計(jì)算鋼管混凝土拱橋拱肋變形時(shí)，結(jié)構(gòu)的一維（縱向）比其他兩維大得多，因此可按一維結(jié)構(gòu)用一般結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。若計(jì)算條件允許，可以用三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算或校核。對(duì)特大跨徑的鋼管混凝土拱橋，材料非線性、幾何非線性引起的影響不可忽略時(shí)，應(yīng)采用非線性理論進(jìn)行分析?；炷潦湛s、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響目前研究很少。在缺乏實(shí)測(cè)資料的情況下，可按降溫20－25℃計(jì)算。其中下限20℃根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJ01-98）整體澆注混凝土結(jié)構(gòu)的收縮影響，上限25℃是根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)鐘善桐教授在對(duì)鋼管混凝土所做的混凝土收縮試驗(yàn)：如果澆注后立即封閉，其極限收縮應(yīng)變值為，相當(dāng)于25℃。對(duì)混凝土徐變，按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62）附錄進(jìn)行計(jì)算。為保證拱橋在活載作用下不致產(chǎn)生過(guò)大的變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)豎向剛度加以驗(yàn)算和限制，保證行車舒適性。過(guò)大的撓度在拱肋中產(chǎn)生的次應(yīng)力也大，宜在橋道系形成凹形豎曲線，車輛高速行使會(huì)引起顛簸和沖擊。拱的最大撓度在拱跨1/4處，當(dāng)車輛僅在左半跨時(shí)，左半跨處向下?lián)?，右半?/4處向上撓，當(dāng)車輛在右半跨時(shí)剛好相反。且其正負(fù)撓度最大絕對(duì)值之和大于車輛滿跨范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)的撓度值。因此，計(jì)算撓度時(shí)應(yīng)取其正負(fù)撓度的最大絕對(duì)值之和。根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有資料，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將其允許撓度定為/800。鋼管混凝土拱橋是一個(gè)自架設(shè)體系橋梁，在計(jì)算預(yù)拱度時(shí)，應(yīng)計(jì)入鋼管混凝土拱肋在施工過(guò)程中各個(gè)階段的撓度以及混凝土收縮、徐變撓度和1/2靜活載撓度，必要時(shí)應(yīng)計(jì)入非線性影響。根據(jù)國(guó)內(nèi)部分鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，拱肋的預(yù)拱度一般在范圍內(nèi)。該范圍較理論計(jì)算值大，主要是由于前期管內(nèi)混凝土澆筑階段，其實(shí)際混凝土彈性模量較理論值小，撓度會(huì)有所增大。6施工階段設(shè)計(jì)和計(jì)算6.1一般規(guī)定6.1.1現(xiàn)行的混凝土規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范，對(duì)施工階段均采用彈性理論進(jìn)行計(jì)算，且均引用平面假定，以邊緣應(yīng)力達(dá)到限值為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的控制條件（即容許應(yīng)力法）。鋼管混凝土拱肋結(jié)構(gòu)是由二種材料組成構(gòu)件共同受力，要采用和上述規(guī)范同樣的計(jì)算分析原則，關(guān)鍵在于鋼管壁和充填混凝土之間是否有足夠的結(jié)合能力。這方面所見資料不多，無(wú)法論證。但目前管內(nèi)充填普遍采用微膨脹混凝土，補(bǔ)償混凝土的收縮，使管內(nèi)充填混凝土與管壁接觸緊密，是一項(xiàng)較好的措施。如能較好控制混凝土收縮值時(shí)，尚可適當(dāng)加大混凝土的膨脹量，使補(bǔ)償收縮后尚有適量的剩余膨脹量，使二者之間存在一定的壓力，更為理想。另外節(jié)點(diǎn)處鋼管內(nèi)部設(shè)置一些加勁肋可以增強(qiáng)管壁和混凝土的連接，也可以加強(qiáng)鋼管節(jié)點(diǎn)處的剛度。從國(guó)內(nèi)實(shí)踐來(lái)看，目前已建成上百座鋼管混凝土拱橋，大部分均按二者共同受力，采用平面假定進(jìn)行計(jì)算的，所以可以認(rèn)為這種假定是能夠符合實(shí)際情況的?；炷敛牧峡估瓘?qiáng)度很低，計(jì)算時(shí)不考慮其抗拉強(qiáng)度，拉應(yīng)力全部由鋼管承擔(dān)。6.1.3鋼管混凝土拱肋的特點(diǎn)之一是分階段形成受力斷面，已澆筑并初凝了的鋼管內(nèi)混凝土要參與承受后續(xù)的荷載作用，因此對(duì)其初次參與受力的強(qiáng)度的應(yīng)提出要求。若混凝土的收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的受力影響較大時(shí)，可考慮采取措施降低其影響，如延長(zhǎng)混凝土初始加載齡期、降低鋼管的徑厚比、改變混凝土的配合比等。6.1.4“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”(GB50017-2003)第十章“鋼管結(jié)構(gòu)”，其內(nèi)容主要論述空管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、強(qiáng)度計(jì)算方法，對(duì)未充填混凝土?xí)r的空鋼管桁式拱肋是很適用的，某些內(nèi)容即使充填混凝土后的鋼管混凝土桁式拱肋也是適用的。其不足之處是在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)強(qiáng)度方面論述比較全面，而對(duì)鋼管節(jié)點(diǎn)處的剛度方面論述不足。鋼管節(jié)點(diǎn)處的剛度過(guò)小會(huì)造成節(jié)點(diǎn)處弦桿(即主管)管壁沿腹桿(即支管)軸線方向的較大的局部變形，雖不會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，但卻會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布狀態(tài)。兩端節(jié)點(diǎn)處的局部變形將使腹桿的軸向變形增大，其效果相當(dāng)于使腹桿軸向剛度減少，軸向力比不計(jì)局部變形時(shí)也相應(yīng)減少，從而使上、下弦桿的內(nèi)力也發(fā)生變化。節(jié)點(diǎn)處弦桿沿腹桿方向局部變形，不僅在空鋼管階段存在，對(duì)受拉腹桿節(jié)點(diǎn)在充填混凝土以后的實(shí)心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中也存在。廣西某橋的鋼管混凝土桁式拱肋設(shè)計(jì)時(shí)，曾針對(duì)對(duì)這種情況，采用折減彈模法建模進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明，與不考慮節(jié)點(diǎn)處弦桿沿腹桿方向局部變形影響的計(jì)算結(jié)果相比，腹桿內(nèi)力均減少（約在10%～30%之間），弦桿軸力相應(yīng)發(fā)生變化，但幅度相對(duì)減少，桿端彎矩變化幅度相對(duì)較大。因此，在鋼管混凝土桁式拱肋設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)除在強(qiáng)度上應(yīng)滿足要求外，建議在節(jié)點(diǎn)處主管盡可能采取一些加強(qiáng)措施加強(qiáng)鋼管的剛度，如適當(dāng)減少?gòu)胶癖取⒃诠?jié)點(diǎn)處鋼管內(nèi)部設(shè)置一些加勁肋等，降低節(jié)點(diǎn)弦桿管壁沿腹桿方向的局部變形，使結(jié)構(gòu)分析成果更符合實(shí)際情況。6.1.5施工各階段的整體結(jié)構(gòu)彈性一類穩(wěn)定荷載系數(shù)應(yīng)不少于4.0，與施工規(guī)范第6.2.2.2條一致。6.1.8主橋拱肋形成過(guò)程中，從拱肋節(jié)段吊裝扣掛到松索成拱，到充填混凝土直至拱肋全部形成止，這些過(guò)程積累的應(yīng)力和變形將影響到成橋后的拱肋的應(yīng)力和變形狀態(tài)。因此，設(shè)計(jì)合理的施工和加載程序特別是鋼管內(nèi)混凝土澆注程序能夠使主拱拱肋受力均勻，改善成橋后拱肋的應(yīng)力和變形狀態(tài)。6.2設(shè)計(jì)和計(jì)算內(nèi)容6.2.1施工階段設(shè)計(jì)和計(jì)算內(nèi)容，由于與采用得施工方案有關(guān)，應(yīng)與施工單位密切聯(lián)系，互相配合，共同完成施工階段設(shè)計(jì)和計(jì)算工作。與主橋拱肋形成有關(guān)的附屬結(jié)構(gòu)，指除作為機(jī)具、設(shè)備外的結(jié)構(gòu)。如采用無(wú)支架纜索吊裝方案時(shí)，拱肋的扣點(diǎn)、拱鉸結(jié)構(gòu)以及拱段接頭等，采用其他方案時(shí)，相似類推。拱肋與墩(臺(tái))固結(jié)的柔性系桿拱，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮上部構(gòu)造與下部構(gòu)造的共同作用。主橋拱肋形成過(guò)程應(yīng)逐階段計(jì)算，各階段積累的應(yīng)力、變形將影響到成橋后的拱肋的應(yīng)力、變形狀態(tài)。施工階段的劃分與施工步驟、加載程序的階段性有關(guān)。另外尚應(yīng)考慮計(jì)算中構(gòu)件的幾何參數(shù)和材料參數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定性。例如充填一根鋼管內(nèi)的混凝土，當(dāng)采用泵送頂壓法澆注時(shí)，可以劃分為一個(gè)階段。在這個(gè)階段中，構(gòu)件的幾何參數(shù)、材料參數(shù)相對(duì)固定，新充填混凝土全部作為荷載加在已有的結(jié)構(gòu)上，是較為合適的。前期各階段累計(jì)下來(lái)的應(yīng)力、變形加上本階段全部混凝土充填完成后的應(yīng)力、變形得到新的累計(jì)值也是合理的，這累計(jì)值繼續(xù)傳遞下去。但由于拱肋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在本階段充填混凝土過(guò)程中，某個(gè)時(shí)刻某個(gè)斷面的應(yīng)力、變形就有可能比充填完成時(shí)大，甚至超過(guò)了限值。因此僅計(jì)算本階段混凝土充填完成后應(yīng)力、變形狀態(tài)，是不夠的。為了解本階段混凝土充填過(guò)程應(yīng)力、變形變化情況，要求將本階段再細(xì)分，求出各小階段的應(yīng)力、變形值。當(dāng)發(fā)生應(yīng)力、變形值超過(guò)限值時(shí)，則應(yīng)采取必要的措施避免之。廣西在一些橋梁上采取了一種稱為斜拉扣索法的調(diào)整措施，即利用拱肋無(wú)支架吊裝時(shí)的扣索系統(tǒng)，在加載過(guò)程中，通過(guò)對(duì)扣索重新張拉，對(duì)拱肋施加拉力，調(diào)整拱肋的變形、應(yīng)力分布狀態(tài)。這種方法安全可靠，經(jīng)濟(jì)方便。有關(guān)詳細(xì)情況可參閱《1996年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集》中的“三岸邕江大橋鋼管混凝土拱靜力計(jì)算”和“斜拉扣掛連續(xù)澆筑拱肋混凝土施工方法的研究”兩篇論文。6.3施工階段材料的應(yīng)力限值6.3.1鋼管混凝土拱肋是偏心受壓構(gòu)件，與預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性質(zhì)相似。“公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范”(JTGD62)(以下稱混凝土規(guī)范)第6.3.4條，施工階段預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在預(yù)加應(yīng)力及構(gòu)件重力作用下，截面邊緣混凝土法向應(yīng)力的限值為：1壓應(yīng)力30～40號(hào)混凝土σha≤50～60號(hào)混凝土σha≤鋼管混凝土拱肋中混凝土的應(yīng)力限值，參照上述規(guī)定采用。6.3.2“公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”(JTJ025-86)(以下稱鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范)第1.2.5條、第1.2.10條對(duì)鋼材的容許應(yīng)力及容許應(yīng)力的提高系數(shù)作出了規(guī)定。對(duì)組合V，即橋涵在進(jìn)行施工階段的驗(yàn)算時(shí)，根據(jù)可能出現(xiàn)的施工荷載進(jìn)行組合的情況下，容許應(yīng)力的提高系數(shù)為1.30～1.40。據(jù)此，施工階段鋼管混凝土拱肋中鋼管的應(yīng)力限值為：σw≤1.30[σw]7.構(gòu)造要求拱肋、7.1.2對(duì)于一般跨徑的拱橋，計(jì)算所需的拱肋截面幾何特性不是太大，因此從簡(jiǎn)化截面形式和便于施工組裝考慮，單圓管和由雙圓管組成的啞鈴形拱肋最為適宜。隨著跨徑增大，從拱肋的穩(wěn)定及強(qiáng)度考慮，都要求拱肋寬度、高度、截面積要相應(yīng)增大，此時(shí)，把由少而粗的鋼管組成的截面改為由多而細(xì)的鋼管組成的格構(gòu)截面更為有利。從眾多鋼管混凝土拱橋的施工經(jīng)驗(yàn)以及拱肋截面組合形式看，管徑在550～1200mm范圍內(nèi)較為適中，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)給施工帶來(lái)不便。對(duì)于跨度大于300m的鋼管混凝土拱橋,拱肋的跨中與拱腳截面內(nèi)力相差較大，采用等截面拱肋不經(jīng)濟(jì)，因此，宜采用集束式或其他形式的變截面拱肋。7.1.3弦桿鋼管d/t的范圍是根據(jù)《鋼管混凝土拱橋?qū)嵗ㄒ唬罚悓毚海?002）中收集的109座鋼管混凝土拱橋資料，經(jīng)過(guò)整理和分析得到的。結(jié)合管徑范圍550～1200mm、d/t范圍、材料強(qiáng)度可以推算得到約束效應(yīng)系數(shù)設(shè)計(jì)值和含鋼率范圍。7.1.4鋼管混凝土拱橋先架設(shè)空鋼管拱肋，再逐根澆筑混凝土，因此在形成鋼管混凝土組合截面前，在鋼管中已產(chǎn)生較大的初始應(yīng)力，過(guò)大的初應(yīng)力將降低結(jié)構(gòu)承載力，因此需要規(guī)定一個(gè)初應(yīng)力限值。根據(jù)國(guó)內(nèi)部分鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)資料，當(dāng)鋼管初應(yīng)力系數(shù)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力降低在5%左右，本規(guī)范規(guī)定不超過(guò)鋼材標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的50%，即。7.1.5拱肋矢跨比一般應(yīng)因地制宜而選用。但對(duì)鋼管混凝土拱橋而言，從外形景觀、施工難度考慮，拱肋矢跨比在1/4～1/6范圍內(nèi)比較適中。另外，鋼管混凝土拱橋跨越能力較大，外型輕盈，為避免產(chǎn)生過(guò)大的水平推力而設(shè)置龐大的墩臺(tái)，也不宜取用太小的矢跨比。鋼管混凝土拱橋拱肋所受荷載較為均勻，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出拱軸線型及拱軸系數(shù)范圍。7.1.6拱肋截面尺寸估算，本規(guī)范只對(duì)等截面拱肋而言。高度估算公式是根據(jù)已成橋梁拱肋高度與跨徑的相關(guān)曲線，采用回歸分析方法，并加以修正確定的經(jīng)驗(yàn)公式。7.1.7拱肋間設(shè)置橫撐，既能保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛性，又能減小拱肋的自由長(zhǎng)度，且使橫撐與拱肋組成空間桁架以承受橫向力，提高運(yùn)營(yíng)階段的面外側(cè)傾或扭傾穩(wěn)定性。吊桿及系桿近幾年來(lái)，出現(xiàn)了幾座系桿拱橋垮塌事故，其原因大多是由于吊桿的銹蝕、疲勞引起的。因此，對(duì)于設(shè)有吊桿和系桿的鋼管混凝土拱橋，吊桿和系桿（包括錨頭）的防護(hù)和耐久性應(yīng)該給予足夠的重視。特別是錨頭處，為防止施工中和運(yùn)營(yíng)中因積水不能排泄而銹蝕，對(duì)產(chǎn)品應(yīng)要求具有防水滲入和積水外泄的防護(hù)構(gòu)造。由鋼材構(gòu)成的吊桿和系桿，如不加防護(hù)，銹蝕將十分驚人，影響使用壽命。因此采用的防護(hù)措施必須經(jīng)嚴(yán)格認(rèn)證無(wú)腐蝕鋼材的成分，并要求防護(hù)層有足夠的強(qiáng)度而不致老化或開裂，要有良好的耐候性。7.2.4對(duì)外露金屬件的一般防護(hù)要求。另?yè)?jù)國(guó)內(nèi)目前眾多中承式拱橋的使用情況分析，中承式拱橋兩邊短吊桿處，因水平位移大，吊桿錨端易受彎折，在較大的應(yīng)力變化幅作用下，吊桿極易產(chǎn)生疲勞破壞。吊桿錨端設(shè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的球鉸構(gòu)造后，則可適應(yīng)因水平位移引起的吊桿變位，有效避免吊桿的疲勞損傷。立柱及拱座對(duì)于鋼管混凝土立柱，其上端與鋼筋混凝土蓋梁連接，該結(jié)合部位應(yīng)滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》，軸心受壓構(gòu)件由混凝土和縱向鋼筋共同承受荷載，如縱向鋼筋含筋量過(guò)少，則對(duì)混凝土構(gòu)件的工作幫助不大，可能發(fā)生突然的脆性破壞。所以軸心受壓構(gòu)件必須滿足縱向鋼筋含筋率應(yīng)大于0.4%。鋼管雖然也參與受力，但因不能錨入蓋梁足夠長(zhǎng)度，必須由鋼筋過(guò)渡。鋼管混凝土無(wú)鉸拱橋，其拱腳與拱座必須充分連接，形成一體。由于鋼管拱肋是依靠弦桿的各根鋼管與拱座混凝土錨固，其整體錨固效果較好。因此，拱肋伸入拱座的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為單根弦管的伸入長(zhǎng)度，一般控制在弦桿管徑的1倍以上為宜。在拱腳埋入段內(nèi)鋼管外緣設(shè)置螺旋箍筋，是為了改善拱座的局部受力狀況,使鋼管與混凝土之間的結(jié)合更穩(wěn)固。7.3.3為改善拱座的局部受力狀況所需的構(gòu)造措施。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造按一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求提出。由于鋼管混凝土構(gòu)件受壓時(shí)產(chǎn)生很大的緊箍力，必須保證鋼管不斷裂破壞，因而要求連接構(gòu)造與母材等強(qiáng)度。規(guī)范中根據(jù)國(guó)內(nèi)多年的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)確定了鋼管對(duì)接方式。作為節(jié)段間的臨時(shí)連接而又需成為永久結(jié)構(gòu)時(shí)，采用內(nèi)法蘭方式比較常用，其施工方便、對(duì)外觀沒有影響，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制法蘭盤構(gòu)造尺寸所占據(jù)的管內(nèi)空間，一般不得超過(guò)管內(nèi)面積的1/3，以保證管內(nèi)足夠空隙，改善混凝土灌注條件。必要時(shí)，還應(yīng)通過(guò)泵壓試驗(yàn)，調(diào)整混凝土配合比，達(dá)到混凝土泵送通暢并使管內(nèi)混凝土密實(shí)的目的。7.4.3主要根據(jù)