劲性骨架混凝土拱桥拱圈施工程序如图9-1所示，首先架设钢劲性拱骨架（图9-1a），然后在其上挂模板浇筑拱圈混凝土（图9-1b），两者共同构成钢混组合的拱圈。钢劲性拱骨架在拱圈施工过程中充当拱式拱架，但比拱式拱架轻，因为每浇筑一部分拱圈混凝土，都会与钢拱骨架形成钢混组合结构，提高劲性骨架的承载能力。拱圈混凝土浇筑完成后，钢劲性骨架成为埋在拱圈中的钢筋。因为钢劲性骨架比拱圈轻很多，架设费用低、风险小，推动了混凝土拱桥向大跨径发展。20世纪80年代，我国采用钢劲性骨架修建了三座混凝土拱桥：跨径56 m的蚂蚁沙桥、跨径156 m 的丹东沙河口桥以及跨径240 m的宜宾小南门金沙江桥（图9-2）。
图9-1 昭化嘉陵江大桥
图9-2 宜宾小南门金沙江桥
20世纪90年代，我国工程师首先提出用钢管混凝土拱替代钢拱桁作为劲性骨架，减少了劲性拱骨架一半左右的用钢量，从而加快了拱骨架的架设速度，降低了架设风险，节省了费用，提高了劲性骨架混凝土拱桥的竞争力。全世界跨径超过300 m 的劲性骨架混凝土拱桥共9座均在我国。其中劲性骨架除鸭池河大桥采用型钢外，其余8座桥均采用钢管混凝土。国外劲性骨架混凝土拱桥均采用型钢作为劲性骨架，最大跨径260 m。
钢管拱桁劲性骨架质量约占混凝土拱圈总质量的1／14（表9-1）。虽然在灌注完管内混凝土后其承载能力及刚度得到提高，但是钢管混凝土劲性拱骨架要承担拱圈外包混凝土自重，这比整个拱圈承担的二期恒载及活荷载总和还要大得多。而劲性骨架弦管内混凝土初始压应力储备少，极易导致瞬时拉应力超过容许值，因此必须采取调载措施。我国工程师开发了斜拉扣索调载［1-2］、拱圈混凝土分环、环内混凝土多工作面同时浇筑的工法［3-6］。具体就是把拱圈混凝土分成若干环，一环混凝土获得一定强度后与劲性骨架形成组合结构再浇筑下一环混凝土；这样逐次组合，承载能力逐渐提高，减少了劲性拱骨架的受力。拱圈分几环，每次浇筑一环混凝土或者分几次浇筑一环混凝土是由结构的安全承载能力决定的［7］。确定好分环和分次浇筑方案后，还要注意到一环或一次混凝土不可能同时完成浇筑，在浇筑过程中一定会产生比完成一环浇筑后大得多的瞬时应力和变形。采用多工作面同时浇筑，极大地减少了劲性骨架承受的瞬时应力和变形，再通过斜拉扣索调载就能把瞬时应力、变形控制在安全范围内，斜拉扣索调载还能降低劲性骨架的永存应力。实践证明，我国工程师提出的钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥施工方法比国外流行的两端挂篮悬浇＋中间劲性骨架施工方法的瞬时应力控制得更好、风险更小、工期更短，而且费用更低。
表9-1 我国跨径超过300 m的劲性骨架混凝土拱桥
我国2016年成功建成了世界最大跨径混凝土拱桥——445 m 跨径的沪昆高铁北盘江特大桥及416 m 跨径的云桂铁路南盘江特大桥。这两座桥原批准的初步设计就是两端挂篮悬浇＋中间钢管混凝土劲性骨架施工方法，后经郑皆连教授建议并获批准，放弃了原方法，即取消两端挂篮悬浇，把钢管混凝土劲性骨架延伸到全跨，拱圈混凝土分环、多工作面同时浇筑，斜拉扣索调载，获得成功。我国修建劲性骨架混凝土拱桥30多年来，跨径超过400 m的有4座，超过300 m的有9座，而国外修建劲性骨架混凝土拱桥100多年来，最大跨径仅达到260 m。造成这种巨大差异的主要原因是中外采用不同的劲性骨架，采用不同的施工方法的结果。(www.xing528.com)
尽管我国工程师1968年就开发了拱桥斜拉扣挂悬拼工法［1］，1977年开发了拱桥转体施工工法［8］，2008年首次进行了拱桥挂篮悬浇施工［9］，上述三种工法都能建成跨径400 m 内的混凝土拱桥。但是经过经济性比较，至今我国采用这三种工法建成的最大跨径混凝土拱桥仅为210 m，跨径超过300 m的混凝土拱桥全是劲性骨架混凝土拱桥（表9-1）。国外跨径超过300 m 的混凝土拱桥共4座，拱圈全部采用支架上浇筑、预制悬拼或挂篮悬浇施工（表9-2、图9-3）。
表9-2 国外跨径大于300 m的混凝土拱桥
（续表）
图9-3 国外300 m以上混凝土拱桥
表9-3给出了我国昭化嘉陵江大桥与美国胡佛水坝大桥的比较。前者较后者跨径大10%，桥宽相近，采用钢管混凝土劲性骨架的昭化嘉陵江混凝土拱桥比采用挂篮悬浇的美国胡佛水坝混凝土拱桥工期少2年，费用仅为其1／8。这是我国跨径超过300 m 的混凝土拱桥不采用悬浇、悬拼，而采用劲性骨架的主要原因。
表9-3 劲性骨架混凝土拱桥与挂篮悬浇混凝土拱桥的比较
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