空心鋼管混凝土拱橋截面設計參數影響分析

廖萬輝， 岳亞超， 顏東煌， 許紅勝

(1.貴州省公路工程集團有限公司第三分公司， 貴州 貴陽 550008； 2.長沙理工大學， 湖南 長沙 410114)

鋼管混凝土構件具有承載力高、抗震性能好、自重輕、抗沖擊性能優越等優點，隨著交通事業的發展，鋼管混凝土拱橋已經在中國得到了廣泛的應用。近20年來中國修建的跨徑50 m以上的鋼管混凝土拱橋超過250座，目前跨徑大于400 m的有7座。鋼管混凝土根據成型方式的不同，可分為實心鋼管混凝土和空心鋼管混凝土，與實心鋼管混凝土相比，空心鋼管混凝土具有節約混凝土、減輕自重、便于運輸和施工等優點。空心鋼管混凝土空心率為空心面積與鋼管所圍面積之比，是影響空心鋼管混凝土工作性能的重要因素，其橫截面如圖1所示。近些年來，鋼管混凝土拱橋在施工過程中管內澆筑混凝土存在嚴重的安全風險，且截面的承載能力并未得到充分發揮，故該文以某特大鋼管拱橋設計優化方案為例，以規范CECS 254—2009《空心鋼管混凝土結構技術規程》為依據，用穩定承載力驗算系數來反映截面承載力的大小，其值越大，結構安全性越低。當其值小于1時，結構處于安全狀態，等于1時，結構處于承載能力極限狀態，大于1時，結構處于破壞狀態。

圖1 空心鋼管混凝土截面

1 工程概況

某特大鋼管拱橋設計優化方案為一座計算跨徑為482 m的上承式鋼管混凝土變截面桁架拱橋，拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數m=1.6，矢高h=96.4 m，矢跨比f=1/5。主拱圈采用等寬變高度空間桁架結構……