钢管混凝土拱桥设计、施工与养护关键技术研究.doc

西部交通建设科技项目
合同号:2003 318 798 20 1 交通编号:
密级: 单位编号:
分类号:
钢管混凝土拱桥设计、施工与养护
关键技术研究
研究报告简本
完成单位:湖南省交通规划勘察设计院
福州大学
长沙理工大学
交通部公路科学研究院
湖南路桥建设集团公司
湖南大学
哈尔滨工业大学
益阳市茅草街大桥建设开发有限公司
中南大学
2007年12月
目录
0 引言 1
1 主要研究内容及实施方案 2
总体目标 2
主要研究内容 2
技术路线 10
依托工程 10
2 主要研究成果及创新点 11
3 项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景 12
4 项目执行情况评价 13
项目目标、任务完成情况的评价 13
关键技术、主要科技成果及整体水平的评价 13
项目实施对依托工程的作用和影响 13
13
5 合作者 14
6 致谢 15
0 引言
拱桥是我们最熟知的一种原始、古老、传统的桥型,而钢管混凝土拱桥作为拱桥家族中的一种新颖特殊的型式,已经象百花丛中的一朵奇葩正含苞怒放。它具有跨越能力强,拱肋自架设性能好,构件加工制作工厂化等优点,对于跨越各种条件下的河流、山谷、道路、建筑物等具有极强的适应性;对于当今既有美学景观又有经济指标双控要求的跨越方式具有很强的竞争性;对于50~500m左右跨径的大、中、小桥型桥梁结构形式均具有十分诱人的可选择性。对于它的发展可以预见应当具有极为广阔的前景和强大的生命力。
尽管这种结构型式目前应用广泛,但对于它的设计理论与施工技术的深入研究,却远滞后于它的工程应用,迄今为止,我国尚无钢管混凝土拱桥的设计、施工和养护规范。因此,“钢管混凝土拱桥设计、施工及养护关键技术研究”成为了交通部2003年第一批通过招投标确定研究单位的西部交通建设科技项目。2003年3月由湖南省交通规划勘察设计院牵头,联合福州大学、长沙理工大学及交通部公路科学研究院等单位组成联合体参加了该项目的投标。根据合同要求,该项目研究大纲于2003年11月16日在长沙通过了由交通部西部交通建设科技项目管理中心主持的专家评审,同时在原有联合体单位的基础上,又增加了湖南路桥建设集团公司、湖南大学、哈尔滨工业大学及益阳市茅草街大桥建设开发有限公司等参加单位。
本项目由湖南省交通规划勘察设计院牵头,经过全国80余位专家历时四年多的团结协作,刻苦攻关,终于于2007年6月圆满完成,并征得交通部西部交通建设科技项目管理中心批准同意进行鉴定验收。由设计大师孟凡超、杨高中,钟善桐、聂建国等众多国内桥梁工程界权威组成的鉴定委员会充分肯定了本项目科研成果,并一致认为该项目研究成果整体达到国际领先水平。
1 主要研究内容及实施方案
总体目标
(1)提出不同构造体系合理的型式与适用范围;
(2)提出可靠的设计理论、实用算法及应用程序,编写设计指南;
(3)形成一套完整的拱肋制作、架设、施工及质量控制技术,编写施工指南;
(4)提出合理的养护维修及健康诊断技术,编写养护维修指南。
主要研究内容
本项目共设四个专题,十三个子题。
:钢管混凝土拱桥结构体系的研究,下设三个子题,分别为:
子题一:钢管混凝土拱桥结构体系研究;
项目研究工程实例:益阳茅草街大桥、湘西王村大桥、重庆巫峡长江大桥、武汉江汉五桥、衡南湘江公路大桥、广州丫髻沙大桥、湖南邵阳西湖大桥。
研究目标:合理结构形式、总体布置以及合理经济跨径。
茅草街大桥(无推力)
巫山长江大桥(有推力)
子题二:钢管混凝土拱肋结构与构造研究;
(1)拱肋截面形式研究
单圆管结构简单,拱肋制作、施工简便;
哑铃形较之单圆管,截面抗弯刚度大;
桁式较之哑铃形,纵横向抗弯刚度大,稳定性好;
四管桁式抗扭和横向抗弯刚度大,而六管桁式竖向抗弯刚度大;
拱肋截面型式对面内动力特性影响显著;
横撑型式对横向动力特性和稳定性影响显著,“K”撑效果最佳。
(2)管节点分析研究
无横撑设置处桁架节点 K撑直撑处桁架节点 K撑斜撑处桁架节点
子题三:桥面结构与构造研究。
项目
整体肋板式桥面
简支桥面
组合结构桥面
特点
纵横梁采用固结构造,可降低桥面系建筑高度,刚度大
受力明确,施工方便
有效降低结构自重和桥面系建筑高度,刚度大
适用范围
广泛应用于中承式拱
广泛应用于拱支承桥
新型结构形式
茅草街大桥采用
:钢管混凝土拱桥结构设计理论及设计方法的研究,下设三个子题,分别为:
子题一:钢管混凝土拱桥极限承载力的研究;
(1)哑铃形构件研究

哑铃