根据对多座钢管混凝土拱桥调查研究，总结不同跨径级别钢管混凝土拱桥的拱圈自振频率和振型（图2-14）。可以看出，随着钢管混凝土拱桥的跨径增加，其拱圈的自振频率逐渐降低，振型均表现为拱圈面外侧弯。根据钢管混凝土模型振动台试验结果表明（图2-15），拱圈破坏形态为横向失稳，且局部失稳首先发生在拱圈上平面，破坏形态如图2-16所示。
图2-14 拱圈自振频率规律及振型
图2-15 钢管混凝土拱圈模型振动台试验
图2-16 破坏模式
由于拱圈的横向宽度有限，随着钢管混凝土拱桥跨径的增加，其宽跨比减少。当钢管混凝土拱桥跨径突破500 m，拱桥宽跨比可达1∶22，拱圈整体刚度变小，导致拱圈横向稳定和动力问题突出，成为制约大跨钢管混凝土拱桥发展的关键技术难题之一。而拱圈横撑作为提供钢管混凝土拱桥横向刚度的关键连接构造，其对全桥的稳定性、动力性能以及美观有很大影响。
常规的钢管混凝土拱桥横撑结构形式有I形横撑、K形横撑以及X形横撑（图2-17）。I形横撑施工稳定性较好，与拱圈连接节点少，但其提供给拱圈的横向刚度较小，若要满足横向稳定以及提高自振频率，则须设置密集的I形横撑，这样一来，材料用量大幅增加，且强大的横撑刚度将导致节点振动应力峰值过大；K形横撑、X形横撑稳定性和动力性较好，但横撑需要进行单根杆件安装，施工稳定性差，高空焊接作业量大［1］。(www.xing528.com)
图2-17 拱圈横撑结构构造
综合考虑拱圈横撑的稳定性、动力性能、受力特性、材料用量、施工性能、美观通透等因素，四川省公路规划勘察设计研究院有限公司提出一种新型组合式拱圈横撑，即拱肋间上弦平面设置△形钢管水平面横撑，拱肋吊杆处间隔设置竖向平面内I形钢管桁架横撑，如图2-18、图2-19所示。新型组合式拱圈横撑已应用于合江长江一桥、合江长江三桥、平南三桥等大跨径钢管混凝土桥梁工程。组合式横撑与常规的I形横撑、K形横撑和X形横撑相比，具有以下特点：弹性及双重非线性稳定安全系数一致；横撑构件数量少，视野通透，景观性好；与拱圈连接支撑点数目较多，对拱圈动力特性改善也有一定帮助；拱圈横撑材料用量减少约23%；构造更简洁，安装更方便。
图2-18 合江长江一桥拱圈横撑
图2-19 组合式横撑构造
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