钢管混凝土系杆拱桥
钢管混凝土系杆拱桥的结构检测与评估1
钢管混凝土系杆拱桥的结构检测与评估简介钢管混凝土系杆拱桥是一种新型桥梁结构，它具有较小的施工量、较小的建筑档期、较小的自重、较小的工序数、较小的支座尺寸、减小了建筑物在背景下的视觉干扰等优点。
由于其结构特殊，因此对其进行定期的检测与评估是非常重要的。
检测方法外观检测钢管混凝土系杆拱桥在受力的情况下，容易产生各种裂缝，外观检测能反映出裂缝的数量、分布和大小情况。
此外，应对表面锈蚀、变形、严重震动等进行观察。
结构检测结构检测是对支座、拱墩和桥面进行检测，包括测量梁和拱墩的变形、裂缝、温度和湿度。
可以使用非接触性竖向振动加速度计来监测结构共振特性，以识别结构的频率和模态。
无损检测无损检测是检测桥梁结构缺陷和单元质量重要手段之一。
常见技术包括：超声波探伤超声波探伤能够检测桥梁的深度和长度，以识别混凝土的裂缝、空位和钢管内直流端的异常以及混凝土厚度。
电磁动力学检测电磁动力学检测通过捕获线圈感应信号来监测和分析杆内的潜在损坏。
可以确定杆心位置和检测长度，并检测杆内存在的隐蔽损伤。
核磁共振检测核磁共振检测通过射频感应并测量样品内的自由成分的弛豫时间来识别材料的振动状态和破坏程度。
短期加载试验短期加载试验是一种有效的评估桥梁结构损伤程度的方法。
短期加载试验可以测定桥梁结构的刚度或弯曲变形和沉降变形等性能参数。
其结果可以用于确定加固方案和评估桥梁的抗震能力。
评估方法极限状态评估极限状态评估是一种基于一次灾后，评估结构经受惯性荷载、静态荷载和其它负荷的情况下，结构是否继续正常使用或满足要求。
极限状态评估可以根据评估的期限和灾害信息等，确定结构在灾害前和灾害后的可靠性区间。
损伤评估损伤评估是基于结构的损伤程度，评估结构在经受荷载下能否满足服务性能的方法。
可以通过比较存在的裂缝、位移、振动等来评估结构的损伤程度。
残余强度评估残余强度评估是一种评估结构在经受损伤后，还能够承受的荷载能力的方法。
可以通过对桥梁截面的破坏模式进行分析，估计桥梁的损伤程度，以及评估结构未来承载能力的可靠性。
钢管混凝土系杆拱桥骨架整体吊装施工工法
钢管混凝土系杆拱桥骨架整体吊装施工工法1.前言辛丰公路南桥横跨京杭运河镇江段，主桥为跨径104.4m下承式钢管混凝土系杆拱桥。
由于京杭运河水运繁忙，且超千吨级的船舶及拖挂船队众多，当地海事部门要求施工期间不得断航。
为解决新建桥梁施工与航道运营的矛盾，中铁四局集团有限公司在施工中，通过对施工方案的研究和论证，科学组织技术攻关，并在施工过程中不断总结和改进，解决了通航河道上新建钢管混凝土系杆拱桥施工对航道运营干扰大的难题，取得了良好的经济效益和社会效益。
2．施工方法特点2.1采用“岸上拼装钢管系杆拱骨架，使用两台浮吊整体吊装”的方法，把水上拼装作业转化为陆地作业，一次吊装就位，最大限度降低了对通航的影响，提高了工效，保障了施工安全；2.2设计了岸地拼装支架系统，并对骨架整体吊装变形进行了计算，全过程对应力、应变、结构变形等信息进行监测，掌握各种工况下应力与变形情况，保证了工程质量。
2.3钢管混凝土系杆拱桥骨架岸地拼装成形，整体吊装就位，为其它工序工作面的开展创造条件，缩短了总体施工工期。
3．适用范围本方法适用于通航河道的系杆拱桥、钢桁梁桥等类似桥梁施工。
4．工艺原理首先，将工厂制作的拱肋节段单元运至现场，在组装支架上进行拼装作业，并在组装胎架上组拼系梁劲性骨架，同时安装吊杆套管，绑扎系梁部分钢筋，安装吊杆及吊索、临时中横梁和系梁吊模系统，完成骨架整体组装，并通过软件模拟合理设置骨架两吊点位置。
钢拱拼装完成后在海事部门批准的封航时间内，采用两台浮吊将主桥骨架整体吊装就位。
完成吊装后，进行主桥后续工序施工。
5．施工操作要点5.1操作要点5.1.1施工准备深入理解桥梁设计文件，如设计文件提供方案采用骨架整体吊装工艺，便按照设计步骤实施，加强过程监控；若设计文件中采取其他施工方法，则需要对骨架在吊装过程各工况进行强度、刚度及稳定性检算，确保施工安全和结构安全。
5.1.2岸地拼装场地布置结合骨架结构尺寸、浮吊起重能力、距桥位距离、航道作业宽度等条件，选择合理区域规划骨架岸地拼装场地。
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施（一）钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有：对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹，纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。
危害影响焊缝的强度。
2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶约束应力和应力集中引起。
3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹，贴角焊缝根部裂纹。
2.危害影响贴脚焊缝的强度。
3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶因为咬边，造成形状不连续，而引起的应力集中，或因热变形，使基材出现错动，引起的应力4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。
对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。
2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。
3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。
⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。
4.治理方法⑴修整焊缝边缘。
⑵采用合理的焊接顺序。
对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。
2.危害焊缝的质量达不到要求。
3.原因分析⑴前者是由于焊接热，钢中的S、P等杂质，在弧坑中心处析出，引起或由于收缩产生的空孔引起⑵后者是低熔点杂质的析出。
4.治理方法⑴前者处理弧坑。
⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。
⑶约束应力和应力集中引起。
对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。
2.危害影响对接焊缝的强度。
3.原因分析进行消除应力处理时，在开关不连续处的塑性变形集中引起。
4.治理方法⑴选择消除应力的条件。
⑵防止应变的集中。
⑶控制残余应力的数值。
（二）拱脚钢管与混凝土相交处，混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处，沿拱轴线方向产生纵向裂缝。
钢管混凝土系杆拱桥先梁后拱法施工工艺
3.3。
1。
8钢管混凝土系杆拱桥施工3.3。
1。
8。
1施工方案本标段共5孔96米跨钢管混凝土系杆拱桥，拱肋为平行拱肋，拱肋采用悬链线，失跨比f/l=1/5,悬链线系数m=1。
167，横截面为哑铃形钢管混凝土，钢管外径为1。
0m.结构布置采用刚性系梁刚性拱，系梁截面为单箱三室截面，梁宽17.1m、梁高2。
5m。
吊杆为交叉斜吊杆，吊杆间距为8m,吊杆由127根φ7平行钢丝束组成.钢管混凝土系杆拱桥上部结构施工根据桥位不同的地形条件选择采用不同的施工方案.对于桥下无通车、通航要求的桥位或虽有通国通航要求但可进行局部改移后搭设施工支架的桥位,考虑采用“先梁后拱”的施工方案，即搭设支架施工拱座及系梁,然后再在系梁之上拼装钢管拱肋，竖向转体合龙，拱肋合龙后灌注钢管内混凝土,混凝土达到强度后安装并张拉吊杆。
对于桥下有通车、通航要求，无法进行改移，不能搭设施工支架的桥位，考虑采用“先拱后梁"的施工方案,即先在墩旁搭设支架浇筑系梁端部及拱脚，然后利用缆索分段吊装钢管拱肋，钢管拱肋合龙后灌注钢管内混凝土,混凝土达到强度后利用挂篮分段浇筑系梁，逐段安装吊装，直至系梁合龙。
3。
3.1.8。
2施工工艺1)先梁后拱法施工（1）施工步骤钢管混凝土系杆拱桥施工主要步骤如下图所示。
插入“凝土系杆拱桥施工步骤图”先梁（2）支架现浇系梁A)工艺流程见支架现浇系梁工艺流程图B)载:应大于1.5。
本支架临.同应经过详C)支架预压支架应进行等载预压,及预压试验结果预留适当的沉落量，确保梁体线型符合设计要求。
D)模板施工支架现浇系梁工艺流程图箱梁底模及外侧模设计采用大块钢模板，模板分块长度以方便吊装为宜，内模采用可拆装式组合钢模板。
（A）模板铺设：先铺底模，根据施工预拱度及预留沉落量调整底模标高。
底模与底模之间连接缝隙贴上软塑双面胶，通过连接螺栓拧紧,挤压，调整错台后，铲除多余双面胶,可达到接缝处平整、严密不透光，效果良好。
(B)外侧模拼装同底模相似，拼装外侧模时，控制好模板角度与标高，底模与外侧模的连接螺栓要上足且拧紧。
中承式钢管混凝土系杆拱桥下部结构施工图
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施（一）钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有：对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹，纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。
危害影响焊缝的强度。
2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶约束应力和应力集中引起。
3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹，贴角焊缝根部裂纹。
2.危害影响贴脚焊缝的强度。
3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶因为咬边，造成形状不连续，而引起的应力集中，或因热变形，使基材出现错动，引起的应力。
4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。
对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。
2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。
3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。
⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。
4.治理方法⑴修整焊缝边缘。
⑵采用合理的焊接顺序。
对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。
2.危害焊缝的质量达不到要求。
3.原因分析⑴前者是由于焊接热，钢中的S、P等杂质，在弧坑中心处析出，引起或由于收缩产生的空孔引起。
⑵后者是低熔点杂质的析出。
4.治理方法⑴前者处理弧坑。
⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。
⑶约束应力和应力集中引起。
对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。
2.危害影响对接焊缝的强度。
3.原因分析进行消除应力处理时，在开关不连续处的塑性变形集中引起。
4.治理方法⑴选择消除应力的条件。
⑵防止应变的集中。
⑶控制残余应力的数值。
（二）拱脚钢管与混凝土相交处，混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处，沿拱轴线方向产生纵向裂缝。
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化随着城市化进程的加快，交通网络的扩展和改善变得尤为重要。
作为城市交通的重要组成部分，桥梁在其中发挥着至关重要的作用。
而下承式钢管混凝土系杆拱桥作为一种高效、经济、美观的桥梁形式，在城市交通建设中越来越受到青睐。
然而，由于桥梁的复杂荷载体系和结构特点，该类型桥梁的吊杆索力优化问题一直是研究的热点和难点。
下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种将钢管混凝土柱作为主桥体的桥梁形式，通过系杆进行支撑和加固。
在施工过程中，吊杆起到了关键的作用，它能够承受桥梁的荷载并将其传递到桥墩上。
吊杆索力的合理优化不仅可以有效减小桥梁荷载对桥墩的影响，还可以提高桥梁的整体性能，延长其使用寿命。
吊杆索力的优化需要考虑两个方面的因素：结构约束和荷载约束。
结构约束主要是指桥梁吊杆系统的力学平衡关系，包括平衡方程的建立和各个受力点的力学关系分析。
荷载约束则是指桥梁所受荷载的限制条件，包括正常交通荷载、临时荷载和抗震荷载等。
通过综合考虑这两个方面的因素，可以得到吊杆索力的最优解。
在优化过程中，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟计算和仿真分析。
通过建立桥梁模型和输入相应的荷载条件，可以得到吊杆索力的分布情况和大小。
通过对吊杆索力的分析，可以确定吊杆的截面形状和尺寸，以及吊杆与桥墩之间的连接方式。
此外，还可以借鉴其他相关工程领域的经验和方法，例如结构优化理论和材料力学理论等。
结构优化理论可以用于确定吊杆的最佳架构形式和材料使用方式，以满足荷载约束条件。
材料力学理论可以用于分析吊杆的受力情况，以确定吊杆的强度和刚度。
总之，下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化是一项复杂而重要的任务。
它涉及到桥梁结构的力学平衡和荷载约束等多个方面，需要综合考虑各种因素，通过科学的方法和工具进行分析和计算。
通过优化吊杆索力，可以提高桥梁的整体性能和使用寿命，为城市交通建设做出更大的贡献针对下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化的任务，结构约束和荷载约束是两个关键因素。
钢管混凝土拱桥
钢管混凝土用在拱桥上有两种形式：一是直接用作主拱结 构，即钢管混凝土拱桥；二是利用钢管混凝土作为劲性骨架， 然后围绕骨架浇筑混凝土，把骨架作为混凝土的钢筋骨架，不 再拆除。后者严格来讲应该称为钢筋混凝土劲性骨架拱桥，也 有用型钢作劲性骨架的情况，此时的钢管混凝土与型钢的作用 相同。
(一)钢管混凝土拱桥的特点
1.拱肋的截面形式
哑铃形拱肋
哑铃形拱肋
哑铃形拱肋顶吊杆锚固处构造
哑铃形拱肋吊杆锚固处内部构造
旺苍大桥
2.吊杆
吊杆可采用平行钢绞线或平行钢丝束，外套无缝钢管或热 挤聚乙烯防护层。上下铺头可采用OVM锚、冷铸镦头锚等，
然后用高强度等级凝土封锚。
吊杆与拱肋的锚具布置情况
二 系杆拱桥
系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）
及桥面系等组成。
系杆拱的静力图示有 三种：柔性系杆和刚性拱 （图4a）、刚性系杆（或 撑刚性梁）和柔性拱（图 b）、刚性系杆（梁）和 刚性拱（图c）。
吊杆 拱肋
系杆
1.构件承载力大大提高
2．具有良好的塑性和韧性。 3．结构自重和造价均有降低
4．施工简单、缩短工期
5．防腐、防火性能好
6．结构造型美观
(二)钢管混凝土拱桥的组成
由钢管混凝土拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道板、下部 构造等组成。钢管混凝土拱肋是主要的承重结构，它承受桥上 的全部荷载，并将荷载传递给墩台和基础。
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1 引言
近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点，被广泛应用于公路工程。
但该桥型技术复杂，施工难度大，已经暴露和潜在的问题还很多，亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善，本文将结合工程实践就有关问题做简要阐述。
2 钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策
2.1支承系统
2.1.1功能
系杆拱桥支承系统宜选用WDJ齿碗扣型多功能支架，该系统具有支架竖向组合微调功能，主要以工具支架和特制微调座组成。
2.1.2地基处理
WDJ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上，地基须高出原地面0.5~0. 8m，做好防水，避免雨季浸泡。
在立杆底部铺设垫层和安放底座，垫层可采用厚度≥20c m的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或厚度≮5cm的木板。
2.1.3预压
支架使用前须全程预压，不能以一孔预压取得的经验数据推概全桥。
静压5d(120h)以上及达到沉降稳定状态2d(48h)以上，沉降稳定标准：24h沉降不超过1mm。
2.2主拱肋拱轴线控制系统
2.2.1以激光照准和精密测标组成定位系统；监测项目为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。
2.2.2建立测量控制网
在每节拱肋端头设置固定的测量控制点，控制点设在拱肋中线位置。
施工放样及检查都采用全站仪进行，每架设一节段拱肋，对全部控制点都要进行观测。
此外，对拱座的偏位进行观测。
钢管拱对温度，特别是日照影响非常敏感。
为了减少温度和日照对线形控制的影响，标高的测量包括合拢时间都安排在凌晨。
2.2.3施工控制
(1)在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶，通过改变扣索的张力，并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方法，来实现拱段接头标高的调整(跨径较小的拱肋可利用WDJ支撑系统高度及其竖向微调功能实现)。
(2)设置临时横撑固定拱肋。
每架设一节拱肋，就利用钢管拱的横联钢管临时焊接固定上下游拱肋，特别是在合拢段基肋端一定要设置临时支撑。
(3)在焊接拱肋接头外包板时，对称布置的焊缝，采用成双焊工对称施焊，这样可使各焊缝所引起的变形相抵消；非对称焊缝，先焊缝少的一侧，这样可使先焊的焊缝变形部分抵消。
(4)为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性，在每吊装一节段拱肋时，采用通过对称设置两道浪风绳来调整和控制拱段就位中线位置，减少拱肋自由长度，增大横向稳定。
控制浪风绳长度基本相同。
2.3钢管混凝土配制
2.3.1选材
(1)设计高性能微膨胀混凝土应选择525R早强型水泥为主体，其用量不宜过大，初凝时间以8~12h为宜。
(2)配制高性能微膨胀混凝土须使用干净的河砂并严格控制云母含量、硫化物含量、含泥量和压碎值，一般选用细度模数2.6-3.1的中砂为宜。
不宜用砂岩类山砂、机制砂、海砂，此类砂对混凝土的膨胀率影响极大。
(3)粗骨料石质对高性能微膨胀混凝土影响很大，主要体现在骨料一砂浆界面粘结强度、骨料弹性模量和骨料强度。
在考虑混凝土可泵性的同时，要考虑混凝土的早强性和后期强度。
碎石需二次破碎，使其基本无棱角，并减少针片状颗粒的含量。
选用时应严格控制含泥量、强度、弹性模量和粒径≤30mm。
(4)粉煤灰与水泥“二次水化反应”产生的凝胶封堵了混凝土的毛细管路，增强了密实性，提高了耐久性。
“二次水化反应”只有Ⅰ级粉煤灰和磨细粉煤灰可以彻底完成：“使混凝土升温降低15%~35%；应严格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%~1.5%”为宜；粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规定。
(5)选择外加剂一定要经过多次试验。
试验表明，缓凝型减水剂会降低混凝土膨胀率，所以应反复试验，膨胀率合适才可使用；高效减水剂还应具有缓效凝作用和缓凝剂掺配作用，且是非引气型、低气泡减水剂；其质量应符合现行标准《混凝土外加剂》规定。
(6)膨胀剂在有钢管约束条件下，在结构中建立0.2~0.3MPa预应力，可抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而提高抗裂能力。
选择时一定要多试验几个品种，膨胀剂应对混凝土后期强度及质量无害，与所用水泥适应性好。
我国主要使用U型膨胀剂、复合膨胀剂及明矾石膨胀剂。
2.3.2设计高性能膨胀混凝土的三个问题
(1)混凝土施工可按一般高性能混凝土设计方法进行配制强度计算，不必计算后将强度提高一个等级作为配制强度，关键在于施工配合比的施工现场验证。
设计时应严格控制水灰比，将其确定为定值。
(2)混凝土是采用钢管中顶升灌注，粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而下落，否则会造成顶升压力过大而失败。
在设计混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态，不能下沉。
所以该种混凝土的砂率可提高一些。
(3)许多工程实践认为钢管混凝土设计为微应力时，限制膨胀率28天内应控制在(2~ 6)×10-4的范围内是合理的。
2.4主拱肋钢管的拼装
2.4.1钢管拱肋的制作
(1)钢管拱主弦管直径>600mm采用螺旋焊管。
(2)宜选用具有CAD加工设计技术和成功经验的厂家；单元阶段制造好后在工厂进行平面和立面组拼检查；螺旋焊管弯曲成型在中频弯管机上进行，采用埋弧自动焊；腹板安装采用CO2气体保护焊；单元阶段焊接完成后，若与理论线形不符，可用“火工矫正法”矫正。