拱橋發(fā)展綜述

1、拱橋發(fā)展綜述趙輝（華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西南昌330013）摘要概述了拱橋建設(shè)的發(fā)展過程，簡要介紹了各類拱橋的施工和發(fā)展，展望了未來我國拱橋技術(shù)的發(fā)展。關(guān)鍵詞拱橋；建設(shè)；發(fā)展；ToexplorethedevelopmentofarchbridgesZHAOHui（DepartmentofCivilengineering,EastChinaJiaoTongUniversity,NanChang,JiangXi330013,China）AbstractProvidesanoverviewofthedevelopmentofthearchbridges-buildingprocess,abri

2、efintroductionOfthevarioustypesofarchbridgeconstructionanddevelopmentandlookforwardtothefuturedevelopmentofChina'sarchbridgesKeywordsarchbridges;construction;development;拱橋是一種古老的橋式，我國著名的石拱橋（趙州橋），就是體現(xiàn)我國古代建橋水平的杰出代表。近年來，隨著建橋技術(shù)水平的提高和材料工業(yè)的發(fā)展，我國拱橋的修建得到了空前的發(fā)展，多座創(chuàng)世界紀錄的橋梁已建成或正在修建。拱是橋梁最基本的結(jié)構(gòu)形式之一，已經(jīng)過2500多年

3、的發(fā)展。工程師的創(chuàng)造性勞動、社會的進步、材料與新技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用使拱橋技術(shù)得以不斷發(fā)展。已有的拱橋是未來設(shè)計的唯一借鑒，因此對已建橋梁進行評價是橋梁設(shè)計研究的最主要內(nèi)容。橋梁技術(shù)的每一個進步都應(yīng)建立在前輩的思想與實踐基礎(chǔ)之上，根據(jù)當(dāng)代材料、分析手段和施工技術(shù)的可能性進行探索與創(chuàng)新。當(dāng)然土木工程的進步，除了科學(xué)知識與經(jīng)驗外，技術(shù)人員的創(chuàng)造性也是非常重要的。拱橋按拱肋的材料可分為烤工拱橋、混凝土拱橋、鋼拱橋及鋼一混凝土組合拱橋。受自重和經(jīng)濟性制約，污工拱橋難以向更大跨徑前進。隨著鋼材制造技術(shù)的進步，出現(xiàn)了高強輕質(zhì)合金鋼，鋼材的進步使鋼橋建造技術(shù)不斷發(fā)展和完善。但從經(jīng)濟角度來說，在現(xiàn)代大跨拱橋中，鋼

4、筋混凝土拱橋與鋼一混凝土組合拱橋是最具競爭能力的兩種橋型。近年來，隨著高強混凝土材料的出現(xiàn)、施工方法的進步，混凝土拱橋的跨徑在不斷增大，在某些條件下與梁式橋和斜拉橋等橋型相比愈來愈有競爭力。迄今為止，在世界范圍內(nèi)已修建5座跨徑超過300m的混凝土拱橋，其中跨徑最大的是420m的中國重慶萬州長江大橋，其次的是克羅地亞于1979年建成的主跨徑為390m的克爾克一號（Krkl）橋。萬州長江大橋采用的是預(yù)埋鋼管混凝土勁性骨架分段分環(huán)澆注方法，充分發(fā)揮了組合截面優(yōu)越的受力性能。這種施工方法特別適用于那些勞動力資源豐富的國家。該橋的建成對于混凝土拱橋的長大化進程有著重要的意義。另外，高強高性能混凝土應(yīng)用于

5、拱、墩構(gòu)件以及輕質(zhì)的上部組合結(jié)構(gòu)中，對于大跨徑拱橋減輕自重是非常有意義的。鋼一混凝土組合拱橋中鋼管混凝土拱橋應(yīng)用最為廣泛。由于鋼管對核心混凝土的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能，同時混凝土內(nèi)填于鋼管之內(nèi)，增強了鋼管的管壁穩(wěn)定性，使其穩(wěn)定性也有了極大的提高。因此，鋼管混凝土材料應(yīng)用于以受壓為主的構(gòu)件中，較之鋼結(jié)構(gòu)和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有其極大的優(yōu)越性。中國已修建了大量的鋼管混凝土拱橋，最大跨徑已達到46Om班山長江大橋）。1拱橋的受力特點拱橋的靜力特點是，在豎直荷載作用下，拱腳不但有豎直反力，而且還有水平反力，而拱的彎矩則一般很小。通過合理的設(shè)計，拱軸主要承受壓力，而彎矩和剪力均較小，因而使得拱

6、橋的跨越能力比一般梁式結(jié)構(gòu)要大得多。按照拱橋墩臺是否承受水平力，可分為有推力拱橋和無推力拱橋（系桿拱橋）；按照拱圈內(nèi)是否設(shè)皎，可分為無皎、兩皎和三皎拱橋。2石拱橋的發(fā)展石拱橋是世界橋梁史上出現(xiàn)較早、形式優(yōu)美，而且結(jié)構(gòu)堅固的一種橋型，它能幾十年、幾百年甚至上千年雄跨在江河之上，發(fā)揮其經(jīng)久不衰的交通作用。作為我國傳統(tǒng)的主要橋型之一，幾千年來，石拱橋遍布祖國江河大地，隨著經(jīng)濟文化的日益發(fā)達而長足發(fā)展，它們是我國燦爛文化中的一個組成部分，在世界上曾為祖國贏得榮譽。2.1趙州橋趙州橋建于隋代，即公元605年至615年間，前后修建了10年。它位于今河北省趙縣城南五里的浚河上，橫跨浚河南北兩岸，是我國現(xiàn)存最

7、早的大型石拱橋，也是世界上現(xiàn)存最古老、跨度最長的敝肩圓弧拱橋。大橋全長50.83m，寬9m，主孔凈跨度為37.02m。全橋全部用塊石建成，共用1204塊塊石，每塊石重達1t。橋上裝有精美的石雕欄桿，雄偉壯麗、靈巧精美。它以首創(chuàng)的敝肩拱結(jié)構(gòu)形式、精美的建筑藝術(shù)和施工技巧等杰出成就，將我國古代建筑技術(shù)提高到一個全新的水平，在中外橋梁史上令人矚目，充分代表了我國古代勞動人民在橋梁建造方面的豐富經(jīng)驗和高超智慧。趙州橋的設(shè)計在我國橋梁技術(shù)史采用了多項創(chuàng)新：1）采用圓弧拱形式：趙州橋改變了我國古代石橋拱形大多為半圓形的傳統(tǒng)，創(chuàng)造性地采用了圓弧拱形式。2）采用敝肩：把以往橋梁建筑中采用的實肩拱改為敝肩拱，即

8、在大拱兩端各設(shè)2個凈跨為3.8m、2.8m的小拱。3）單孔：我國古代的傳統(tǒng)建筑方法，一般比較長的橋梁往往采用多孔形式，這樣每孔的跨度小、坡度平緩，便于修建。該橋在我國橋梁建設(shè)史上的作用是功不可磨滅的，它以“世界第一橋”的稱號保持了772年，直到意大利公元1377年修建的特列卓石拱橋（跨徑72m）為止。2.2黃虎港橋位于湖南石門縣與湖北鶴峰縣以北的清渡公路上，距石門縣城約100km，跨越叢山閃嶺的藻水支流黃虎港峽谷，橋長103m，橋跨60m，寬8m，高51.2m。于1958年10月動工，1959年12月竣工。湖南人大膽創(chuàng)新，將原3孔16m的石拱橋（當(dāng)時標準圖最大跨徑為10m）改為單孔60m的石拱

9、橋，其跨度大大的超過了趙州橋22.98m。黃虎港大橋的建成，創(chuàng)造了當(dāng)時我國歷史上石拱橋跨徑最大的歷史記錄。大橋建設(shè)者們繼承和發(fā)揚了我國古代勞動人民建筑石拱橋的豐富經(jīng)驗，建成了我國當(dāng)時跨徑最大、橋孔最高的石拱橋，使我國橋梁建筑技術(shù)向前跨進了一大步。2.3云南長虹橋中華人民共和國成立后，公路交通得到快速發(fā)展。并在黃虎港橋的建橋技術(shù)推動下，全國興起了修建大跨徑石拱橋的熱潮。1961年，我國云南省開運市的南盤江上，建成了跨徑112.5m的石拱橋長虹橋。它將意大利的特列卓橋（L=72m），美國的羊山島橋（3x60m），德國的布勞思橋（L=90m）遠遠地拋在后面，躍居當(dāng)時世界石拱橋第一。該橋為變截面懸鏈線

10、，拱厚為1.802.63m，矢跨比為1/5.3。1962年在英國橋梁學(xué)術(shù)會議上，中國宣讀了長虹橋的論文，受到了世界橋梁界的熱烈歡迎和關(guān)注。由于公路改道、提高等級，長虹橋服務(wù)40年就光榮退役，但它仍然堅固如初，1982年開遠市成立之日，將長虹橋列為重點保護文物。2.4豐都九溪溝橋豐都九溪溝橋位于四川省豐都縣九溪溝，跨徑116m，橋面寬7m+躍0.25m，拱矢度1/8。1970年修建豐都至武隆縣公路，九溪溝是必經(jīng)之地，豐都縣交通局魏錫強在九溪溝設(shè)計一座2孔跨徑70m的石拱橋。1971年7月1日，在中國共產(chǎn)黨成立50周年這個不尋常的日子，九溪溝橋開工了，于1972年該橋勝利建成，并獲得世界第一石拱橋

11、的稱號。2.5烏巢河大橋世界第一石拱橋的稱號被九溪溝橋保持18年后，1991年元月12日湖南鳳凰烏巢河大橋勝利通車,迎來了"天下第一石拱橋”的接力棒。烏巢河大橋，橋跨120m,矢度1/5,橋?qū)?m,位于鳳凰縣縣城通往臘爾山臺地的烏巢河上。臘爾山屬云貴高原余脈，西北面與松桃、秀山接壤的來龍山，海拔1200m多。臘爾山臺地所屬的5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，海拔高都在800m以上，最高的天星山1150m多。臘爾山臺地南側(cè)，一道長達近100km的峽谷，形成了天然屏障。該地區(qū)屬卡斯特地貌，地質(zhì)情況極其復(fù)雜。1985年，國務(wù)院為了解決邊、窮地區(qū)交通不便的困難，國家以配套資金采取“以工代賑”的政策修建公路。鳳凰縣政

12、府抓住這個千載難縫的機遇，決心修建“鳳臘”公路。并于1987年6月開工，1988年10月烏巢河兩岸公路基本修通。大橋于1988年10月1日開工，歷時3年零2個月大橋順利建成通車。2.6丹河新橋丹河新橋位于太行山西麓山西晉城至河南焦作市高速公路上，距晉城10km。該橋于1997年12月動工修建，2002年初竣工通車。它是21世紀建成的世界獨一無二的特大型全空腹式石拱橋，主跨146m，橋高81.46m,天下第一石拱橋稱號由烏巢河大橋保留12年之后被它取代。不足之處：丹河新橋計算理論是采用傳統(tǒng)的理論計算，拱腳拱圈厚達3.5m,若采用新理論、新結(jié)構(gòu)，丹河新橋的拷工體積可減少。因此,有專家論證,石拱橋的

13、跨徑向150-200m邁進不成問題。從石拱橋現(xiàn)代發(fā)展情況看，1961年建成長虹橋，跨徑突破100m大關(guān)。從長虹橋到九溪溝橋，10年中，跨徑只增長3.5m;從九溪溝橋到烏巢河橋，18年間,跨徑只增加4m=從烏巢河橋丹河新橋，12年間，跨徑躍了一大步，增長了26m，這是前所未有的增長速度。它為中南、西南、西北山區(qū)公路建設(shè)跨越中有河流、深坑峽谷，因地制宜、就地取材，修建特大型石拱橋提供了范例。其修建技術(shù)和科研成果為今后大跨度石拱橋的修建奠定了基礎(chǔ)。3鋼管混凝土拱橋的發(fā)展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中由于管內(nèi)混凝土的徑向受力變形受到鋼管的約束，從而使其處于三向受力狀態(tài)而大幅度提高承載能力；同時，鋼管的套箍作用也提高

14、了混凝土的塑性性能，使得混凝土，特別是高強混凝土的脆性弱點在一定程度上得到克服；對于鋼管而言，由于內(nèi)填混凝土的支撐作用，大大增強了管壁的穩(wěn)定性，鋼管的整體剛度和穩(wěn)定性也有很大的提高。由于兩種結(jié)構(gòu)材料在性能上的互補，使得鋼管混凝土材料應(yīng)用于以受壓為主的拱橋結(jié)構(gòu)中，較之鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)要優(yōu)越得多。在結(jié)構(gòu)材料用量方面，鋼管混凝土比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省約一半鋼材，雖比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼較多，但施工用鋼相應(yīng)減少，特別是對大跨鋼管混凝土拱橋可采用無支架施工更是如此。鋼管混凝土的出現(xiàn)解決了拱橋材料與施工的兩大難題，但在具體應(yīng)用時，鋼管混凝土發(fā)揮材料和施工的作用，有所側(cè)重，從而產(chǎn)生兩大方向。一種為內(nèi)包混凝土，即鋼管表

15、皮外露，與核心混凝土共同作為結(jié)構(gòu)的主要受力組成部分，同時也作為施工時的勁性骨架，設(shè)計以前者控制。這類橋梁目前主要有單管和啞鈴形肋拱、桁拱以及桁架拱，其含鋼率較高，跨徑從幾十米到200m另一種是內(nèi)外包混凝土，鋼管表皮不外露，鋼管主要作為施工的勁性骨架，先內(nèi)灌混凝土成鋼管混凝土后再掛模板外包混凝土形成斷面，鋼管材料可以參與建成后的受力，但不是以使用荷載為控制，而是以施工荷載為控制。這類橋梁有板拱、箱拱、工字形肋拱、箱肋拱和剛架拱，除板拱外，其跨越能力較強，一般都在百米以上，最大已達42001中國是拱橋的故鄉(xiāng)，歷史上修建過難以數(shù)計的各種類型的拱橋，古代的趙州橋、盧溝橋等舉世聞名，目前仍在使用。解放后

16、，又因地制宜地建造了許多石拱橋,20世紀60年代，為解決大跨度拱橋施工支架問題，首創(chuàng)了無支架纜索吊裝技術(shù)，采用“分整為零、合零為整”的施工方法,大大推進了我國拱橋的建造技術(shù)；80年代,又提出了轉(zhuǎn)體施工法建設(shè)拱橋，并將跨度推進到200m然而，隨著橋梁跨度的不斷增大，常規(guī)的鋼筋混凝土拱橋，因受到吊裝重量和節(jié)段數(shù)量的限制，形成了跨度與吊裝重量的突出矛盾，限制了大跨度拱橋的進一步發(fā)展。鋼管混凝土拱橋成功地克服了上述矛盾，一經(jīng)出現(xiàn)，就得到迅速發(fā)展。國內(nèi)鋼管混凝土在橋梁工程中開始得到研究和應(yīng)用是在20世紀80年代。1990年10月建成首座鋼管混凝土拱橋四川省旺蒼縣東河大橋，跨度115m，拱肋由上下2根鋼管

17、2800X10m頑成啞鈴形斷面，內(nèi)灌C30混凝土,Q235鋼材。此后，在10余年時間內(nèi)，鋼管混凝土拱橋在我國得到迅猛發(fā)展，全國各地大量地建成了采用鋼管混凝土的大跨度拱橋。如1995年竣工的廣東省南海三山西大橋，為中承式拱橋，L=200m，兩端各帶1個45m的上承式半拱，主跨拱肋由4根0.75m的鋼管混凝土組成1.8X3.5m的四邊形組合截面，用預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為系桿，平衡主拱與邊跨的不平衡推力，開創(chuàng)了在軟土地基建造大跨度拱橋的先例。1993年竣工的浙江省新安江望江大橋，為3跨中承式鋼管混凝土拱橋，主跨L=120m，主跨拱肋為2900X（12-16）mm鋼管混凝土組成啞鈴形截面，截面高2m，Q34

18、5鋼，內(nèi)灌C40混凝土，首次采用鋼管變厚度的辦法來減小主跨拱腳處的水平推力，并利用邊跨來平衡此推力。1996年建成的長江三峽工程3座公路拱橋黃柏河大橋、下牢溪大橋和蓮沱大橋，跨度分別為160m160m和114m，它們是屬于多拱肋上承式拱橋，每片拱肋皆采用2個鋼管混凝土組成的啞鈴形截面。2000年建成的廣州丫髻沙大橋，主跨達360m，是迄今世界上已建成的跨度最大的鋼管混凝土中承式拱橋，該橋首次選用6管式拱肋截面，每肋由6750m苗岡管混凝土組成，由橫向平聯(lián)板、腹桿連接成為鋼管混凝土桁架，其中內(nèi)側(cè)、外側(cè)鋼管為750X18mm,中間鋼管750x20mm鋼管間的橫向平聯(lián)板總厚500mm內(nèi)、中、夕卜3根

19、鋼管通過平聯(lián)板形成能共同受力的類似肋板式的結(jié)構(gòu)，上下排鋼管間通過450x12mm及351x10mm的腹桿組成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，沿拱軸采用變高等寬截面。相繼建成的還有武漢江漢三橋（主跨280m）、廣西三岸邕江大橋（主跨270m）等多座大跨鋼管混凝土拱橋。以上介紹的均屬于鋼管混凝土拱橋的第1種類型鋼管內(nèi)填混凝土。鋼管混凝土的第2種類型鋼管內(nèi)填外包型。已建成的有四川內(nèi)江新龍坳大橋、廣西邕寧邕江大橋、江西德興太白橋、四川鹽源金河雅碧江大橋、攀枝花保果金沙江大橋和萬縣長江大橋等，其中最著名的是重慶萬縣長江大橋，L=420m，上承式拱橋，采用了10根鋼管組成空間桁架（10402X16mm，Q345鋼材），吊

20、裝成拱后，向管內(nèi)灌C60混凝土，然后掛模板澆筑混凝土，成為高7m寬16.0m的單箱三室箱形截面拱肋，橋面總寬24m。這是迄今為止全世界跨度最大的以鋼管混凝土為勁性骨架的公路拱橋。在這短短的20多年時間里，我國建造了近200多座跨度不一的鋼管混凝土拱橋，究其原因，從鋼管混凝土拱橋自身而言，可歸納為以下幾個方面：（1）跨度適應(yīng)能力強。中國幅員遼闊，地形復(fù)雜，江河山谷眾多，需要建造跨度各異的橋梁。實踐證明，鋼管混凝土拱橋在100-400m以內(nèi)具有很強的適應(yīng)性和競爭力；（2）承載能力大，施工快捷。鋼管混凝土利用內(nèi)填混凝土增強管壁的穩(wěn)定性，又利用鋼管對核心混凝土的套箍作用，使鋼管混凝土的優(yōu)越性能得到充分

21、發(fā)揮，具有很高的抗壓強度和抗變形能力，非常適合以偏心受壓為主的拱橋。施工時，鋼管充當(dāng)很好的模板，無需額外的腳手架和模板，又起到勁性骨架的作用。另一方面，橋梁基坑開挖、基礎(chǔ)與混凝土澆筑、鋼管加工、吊桿制作、橫梁和橋面板預(yù)制可同時進行，模塊化程度高，節(jié)省了施工工期，與同等跨徑的其它體系橋梁相比，可節(jié)省工期30帥上;（3）地基適應(yīng)能力強。鋼管混凝土拱橋可根據(jù)不同的地質(zhì)條件和橋位斷面，設(shè)計成有推力的拱橋（上承式和中承式拱），也可設(shè)計成無推力的系桿拱橋（下承式或帶半跨邊孔的飛雁式組合拱）；（4）造型優(yōu)美。優(yōu)秀的橋梁建筑，除實用的功能外，還應(yīng)是一個高雅的建筑藝術(shù)品，成為一個城市悉尼港的鋼拱橋。鋼管混或地區(qū)

22、的標志（象征），如舉世聞名的美國舊金山大橋、凝土拱橋猶如一道靚麗的彩虹橫跨大江兩岸，配合恰當(dāng)?shù)臒艄庠O(shè)計，令人賞心悅目；(5) 有較成熟的施工技術(shù)作支撐。中國是建造拱橋最多的國家，經(jīng)過長期的探索，已掌握了成套的施工技術(shù)，如無支架纜索吊裝法，轉(zhuǎn)體施工法。前者配合千斤頂由高強鋼絞線做扣索，具有索力和拱軸線型控制精度高，并且突破了只適用于5段以內(nèi)的限制，能用于多節(jié)段拱肋吊裝；后者的平轉(zhuǎn)和豎轉(zhuǎn)技術(shù)也已相當(dāng)成熟，已成功地用于多座鋼管混凝土拱橋的安裝；(6) 大直徑鋼管(1000以上)卷制工廠化。有力地促進了我國鋼管混凝土拱橋的發(fā)展°鋼管混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用已有100多年的歷史。早在1879年

23、，英國的Severn鐵路橋建設(shè)中就采用了鋼管橋墩，當(dāng)時在管中灌注混凝土主要用來防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。鋼管混凝土應(yīng)用于拱橋結(jié)構(gòu)，始于20世紀30年代末期，前蘇聯(lián)著名橋梁專家Perederiy教授用鋼管混凝土建造了跨越列寧格勒涅瓦河跨度101m的拱梁組合體系。與此同時，1939年，Rosnovskiy教授在西伯利亞也用鋼管混凝土建造了一座跨度達140m的鐵路拱橋。法國已建的凱澤萊爾橋，主跨為220m的下承式拱橋；法國Antrenas橋，主骨架為一根1200m演厚32mm的鋼管混凝土空間桁架組合拱，主跨56m，橋85m，寬15mt法國還有一座鋼管混凝土拱橋正在修建中，它位于Cantabrico公路

24、上，跨越Escudo河，長229m，寬30mt其主跨為跨徑126.4m的上承式拱橋。日本的松島橋，為126m跨徑的上承式鋼管混凝土拱橋；日本青葉大橋采用了鋼管混凝土勁性骨架，主跨180m日本的長崎西海二橋也擬采用鋼管混凝土拱橋，跨徑230m，中承式，正在設(shè)計中。美國于1999年在芝加哥市修建了一座中承式鋼管混凝土拱橋(DamenAvenueArch)，主跨74m，橋長94m，橋?qū)?1.9m，拱肋采用直徑為1.2m的鋼管、壁厚25mm，拱肋間不設(shè)橫撐。總的來說，國外修建鋼管混凝土拱橋的跨徑較小，數(shù)量也不多，相關(guān)報道較少。盡管鋼管混凝土拱橋發(fā)展很快，跨徑已達到460m(重慶巫峽長江大橋)，但是其設(shè)

25、計理論，計算方法，規(guī)范制定等方面卻比較落后，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系。由于鋼管混凝土力學(xué)行為的復(fù)雜性，迄今尚未建立起比較完善的本構(gòu)關(guān)系，特別是混凝土的本構(gòu)關(guān)系，現(xiàn)有的本構(gòu)關(guān)系雖然包括混凝土的彈性、彈塑性和屈服階段，但大都以回歸公式為主。鋼管與混凝土各自的本構(gòu)關(guān)系如何選取，才能使二者的結(jié)合最優(yōu)，缺乏研究。(2) 由于目前拱橋的施工過程中總是先架設(shè)空鋼管，然后向管內(nèi)澆注混凝土，這就在鋼管中集聚了初始應(yīng)力，這種初始應(yīng)力與拱橋預(yù)拱度的設(shè)置，施工偏差，拱軸線與壓力線不重合等產(chǎn)生的附加應(yīng)力產(chǎn)生耦合，對鋼管混凝土極限承載力的影響有多大，值得深入研究。(3) 鋼管混凝土拱橋的有限元

26、計算理論缺乏統(tǒng)一性。基于現(xiàn)有的資料，未呈見過各種計算理論的比較。現(xiàn)有的計算模型有熊峰的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的矩陣位移法，嚴志剛的3節(jié)點鋼管混凝土梁單元，Hajjar建立的三維鋼管混凝土單元，王小崗提出的三維退化層合曲梁單元等。這些模型各有優(yōu)缺點。(4) 由于核心混凝土的收縮，鋼管混凝土拱肋中出現(xiàn)鋼管與混凝土不密貼的現(xiàn)象。尤其是在拱頂。工程中常采用壓漿或微膨脹混凝土來解決混凝土的收縮。但微膨脹混凝土的效果也缺乏細致的研究。此外，有人認為在日照下鋼管與混凝土?xí)艿綔夭畹挠绊懚霈F(xiàn)空隙，以致使套箍力的發(fā)揮在工程界存在質(zhì)疑。對于這個問題目前還缺乏深入的研究。(5) 鋼管混凝土桁架節(jié)點與柔性吊桿的疲勞問題，研

27、究不夠深入。(6) 設(shè)計規(guī)范。隨著鋼管混凝土拱橋的不斷發(fā)展，對其專門規(guī)范的制定要求更加迫切。當(dāng)前存在于設(shè)計、制作、施工之間的并影響到業(yè)主、監(jiān)理判斷和裁定的一些不協(xié)調(diào)問題，既需要理論上的支持，實踐中的檢驗，更需要規(guī)范的量定。鋼管混凝土拱橋以跨徑適應(yīng)能力大，施工快捷，外形美觀，對地基要求低等一系列優(yōu)勢必將得到進一步的發(fā)展，但是在鋼管混凝土拱橋這一新型領(lǐng)域還有許多需要進一步探討的地方。比如大跨度和超大跨度的鋼管混凝土拱橋的問題，大跨度結(jié)構(gòu)的空間非線性變形的理論分析方法，大跨度和超大跨度鋼管混凝土拱橋的自架設(shè)施工技術(shù)及其施工控制方面的問題。隨著這些問題逐一得到解決，相信鋼管混凝土拱橋的跨度將達到650

28、m，甚至超過1000m4勁性骨架混凝土拱橋的發(fā)展勁性骨架混凝土拱橋?qū)嵸|(zhì)上是內(nèi)填外包式的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其是適應(yīng)大跨度混凝土拱橋“自架設(shè)”應(yīng)運而生的。其基本原理是利用自重輕基本原理是利用自重輕、強度、剛度均較大的鋼管骨架容易架設(shè)，并具有承受后續(xù)澆筑混凝土重力的特點，以實現(xiàn)較大的跨越和降低施工費用的目的。勁性骨架法可將較重的混凝土拱的架設(shè)問題轉(zhuǎn)化為較輕的鋼勁性骨架拱的架設(shè)問題，大大提高了混凝土拱橋的跨越能力。其關(guān)鍵問題在于鋼骨架耗用的鋼材用量和骨架本身剛度和穩(wěn)定性之間的矛盾。傳統(tǒng)的型鋼勁性骨架用鋼量大且無法像一般支架一樣回收，使建橋費用急劇上升，即使在相對人工費用較高、材料費用較低的發(fā)達國家也很少

29、采用。在我國，20世紀80年代提出了“半剛性”勁性骨架的施工方法，減少了用鋼量，然而如何保證勁性骨架的剛度、現(xiàn)澆混凝土拱圈的線形和施工過程中的安全，并沒有得到很好解決。隨著鋼管混凝土拱橋的出現(xiàn)，我國將鋼管混凝土作為勁性骨架的施工方法，才較好地解決了這些問題，也使勁性骨架法成為大跨徑混凝土拱橋中最具有競爭力的施工方法。如我國跨徑最大與第三的重慶萬州長江大橋(420m)與廣西邕寧邕江大橋(312m)都采用了這種施工方法。當(dāng)然，在大跨徑混凝土拱橋的施工中，這種方法還存在著現(xiàn)澆混凝土數(shù)量較大、施工周期長、人工用量大等缺點，這些問題還有待今后改進。其施工程序一般是：勁性骨架安裝；灌注管內(nèi)混凝土；灌注鋼管

30、外包混凝土，從而形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，先期形成的鋼管和鋼管混凝土是作為施工的勁性骨架而起作用的，在成橋后，勁性骨架也參與結(jié)構(gòu)受力，但鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)布置和截面大小一般是由施工受力控制的。萬縣長江公路大橋全長856.12m，主橋為一孔凈跨420m矢跨比1/5的上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，鋼管勁性骨架成拱，拱上結(jié)構(gòu)為14孔30m預(yù)應(yīng)力簡支T梁，引橋為13孔30m預(yù)應(yīng)力簡支T形梁橋。橋面連續(xù)，寬24m拱圈采用鋼管混凝土勁性骨架外包C60級高強混凝土復(fù)臺結(jié)構(gòu)。其中鋼管混凝土勁性骨架先期是施工構(gòu)架，在拱圖形成后它就成為拱國內(nèi)的勁性鋼筋。大橋于1994年5月開工、1997年6月竣工，是當(dāng)時世界上

31、跨徑和規(guī)模最大的混凝土拱橋。勁性骨架混凝土拱橋的外包拱圈以鋼管混凝土勁性骨架為依托，利用吊掛模板澆筑，并按照橫向分塊、縱向分環(huán)和分段的原則外包混凝土。勁性骨架單獨承擔(dān)拱圈第一環(huán)的混凝土重力，隨后各環(huán)混凝土的重力由先期澆筑的混凝土環(huán)與勁性骨架形成的組合結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)。5鋼箱拱橋上海盧浦大橋作為鋼箱拱橋的代表，主跨550m,采用空間提籃中承式拱梁組合體系，為目前世界同類橋型中跨度最大的拱橋。主橋建成雙向六車道，并設(shè)兩條觀光人行道。主橋于2000年10月18日開工，2002年10月7日主拱合龍，2003年2月7日橋面貫通，2003年6月28日建成通車。2009年2月28日，隨著南寧大橋最后一個重達14

32、8噸的鋼箱緩緩嵌入安裝好的橋面，至此歷時近四年被譽為“世界首座大跨徑曲線梁非對稱外傾拱橋”的南寧大橋橋面全部合龍，南寧大橋鋼箱拱橋的典型代表，新時期拱橋的完美發(fā)展。6結(jié)語隨著高強高性能混凝土、新型鋼材等材料的開發(fā)，新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及施工工藝的不斷進步，使得大跨徑拱橋的修建成為可能。我國大跨度混凝土拱橋建設(shè)已取得了很高的技術(shù)成就，無論數(shù)量還是跨徑，我國大跨徑混凝土拱橋建設(shè)成就均名列世界第一。然而，近期混凝土拱橋的研究與應(yīng)用在國內(nèi)與其他橋型相比相對落后。日本和克羅地亞等國近期對超大跨徑混凝土拱橋的研究十分活躍，我國應(yīng)該認真學(xué)習(xí)、加強合作、抓緊研究，努力保持我國在大跨徑混凝土拱橋方面的技術(shù)優(yōu)勢，努力使混凝土拱橋在我國交通建設(shè)中繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。我國混凝土拱橋已取得的主要技術(shù)成就在結(jié)構(gòu)的輕型化和施工方法的進步上。早期以結(jié)構(gòu)輕型化為主，適應(yīng)了當(dāng)時的經(jīng)濟社會形勢，但輕型拱在使用中也暴露出結(jié)構(gòu)上的缺陷，加固任務(wù)十分繁重。近20-3