500米级钢管混凝土拱桥建造创新技术解析

（1）与钢拱比，受力性能好、施工方便、综合造价低。

钢管混凝土拱桥，是钢拱桥的拱圈部分钢被混凝土替代。钢管与管内混凝土形成钢混组合结构，钢管既充当纵向钢筋，又充当横向箍筋，还充当灌注管内混凝土的模板。管内混凝土是连续浇筑的，钢管因混凝土提高了局部稳定性，混凝土因钢管的套箍作用提高了强度和韧度，钢管混凝土拱成了优良的承压组合结构。设计好的钢管混凝土拱桥拱圈处于小偏心受压，不存在疲劳问题，耐久性好，超载能力强。

钢管混凝土拱桥施工性好；钢管拱桁比钢拱桁重量轻一半，安装风险降低；钢管壁厚不到钢拱杆件厚度的1／2，焊接容易；单根杆件比钢拱轻，利于山区运输；钢管拱桁架设完后，采用真空辅助压力连续灌注管内混凝土，一个月可完成一跨拱，跨径500米级钢管混凝土拱桥拱桁架设加管内混凝土灌注耗时约为相似跨径钢拱桥的一半。因此钢管混凝土拱桥比钢拱桥施工快、安全。

钢管混凝土拱桥与钢拱桥比，例如跨径530 m 的合江长江一桥与跨径550 m 的卢浦大桥比（表1-1），前者拱圈用钢量及施工用钢量分别是后者的29%和36%。因为拱圈受压，能用混凝土代钢，目前已实现替代一半钢以上。混凝土及被代替的钢在保持相同刚度的前提下，即AcEc＝AsEs，按现行的工程单价计算，即每立方米混凝土和每吨钢建安费分别是1 000元和20 000元计，混凝土与被代替的钢工程费用比约为1／27，相关文献提到的钢管混凝土拱桥拱圈比钢拱桥拱圈造价低一半的根据在于此。

因此对推力拱而言，钢管混凝土拱桥比钢拱桥施工快、风险小、造价低、维护费低，必然会代替钢拱桥。对系杆拱桥，钢管混凝土拱桥与钢拱桥比，拱圈重1／3左右，系杆和墩基础工程量稍有增加，但综合比较，钢管混凝土拱桥造价上仍有很强竞争力。

（2）与索支承桥比，刚度大、适应地形能力强、经济性好。

钢管混凝土拱桥拱圈始终处于小偏心受压，耐久性好、超载能力强、刚度大。与悬索桥、斜拉桥相比，刚度分别大十几倍、几倍，如需要增加刚度也容易，只要把弦管直径加大，增加管内混凝土，就能增加刚度。对地形适应性强，平丘区可采用下承式（图1-1）、中承式（图1-2），山区可采用上承式（图1-3）。经济性好，与其他桥比，造价有时可少1／3，跨越山谷时，600 m 跨径可替代千米级的悬索桥，造价优势更为显著。

表1-1　钢管混凝土拱桥和钢拱桥对比

图1-1　武汉汉江三桥(www.xing528.com)

图1-2　巫山长江大桥

图1-3　沪蓉西支井河大桥

图1-4　马滩红水河特大桥拱顶竖向位移与时间的关系

（3）温度敏感性低，适合于高铁。

钢管混凝土拱桥除大量用于公路桥和城市桥外，因刚度大，日温差不敏感，也适合于高铁。图1-4给出了马滩红水河特大桥拱圈竖向位移与时间的关系。该桥是柳州至南宁高速路上的一座钢管混凝土拱桥，跨径326 m，两幅桥各四车道，弦杆1 200 mm×22（32）mm。其中一幅弦杆已灌C50混凝土，变化曲线如图中红色图例所示；另一幅未灌，变化曲线如图中黑色图例所示。在8点至16点对拱顶竖向变形进行同时观测，由图1-4可以看出，后者与钢桥一样随温度同步升降，前者不敏感。

（4）抗风抗震性能好。

跨径500米级的钢管混凝土拱桥成桥后一般无须进行抗风校验，拉（萨）林（芝）铁路藏木雅鲁藏布江桥是跨径430 m的中承式钢管混凝土拱桥，中国中铁二院工程集团有限责任公司设计，中铁广州工程局集团有限公司施工，目前拱桁已斜拉扣挂悬拼合龙，2019年通车，桥址位于地震9度区。经验算，采用地震不控制设计，钢管混凝土拱桥也经历了汶川地震考验，震害小。