行業(yè)資訊拱橋在我國歷史悠久，也是大跨徑橋梁形式之一。鋼管混凝土拱橋與鋼筋混凝土拱橋、圬工拱橋相比，由于鋼管這種高強材料的應用，使得橋梁自重大大減輕，跨度得以增大，近年來被廣泛采用。
去年年底，交通運輸部發(fā)布并實施了《公路鋼管混凝土拱橋設計規(guī)范》（JTG/T D65—06—2015）（以下簡稱《規(guī)范》）。《規(guī)范》提出了規(guī)避鋼管內混凝土脫空的技術措施和初應力的影響，計入了脫空和初應力影響；提高了吊索、系桿索耐久性設計要求，提出了橋面梁結構整體性設計要求；引入了完整性的概念設計，強化橋梁細節(jié)構造設計要求；提出了主拱強度、剛度、穩(wěn)定與動力性能指標綜合計算要求與評價要求……本期特別邀請了部公路局技術管理處及《規(guī)范》編制組的有關同志對其進行解讀，敬請關注。
解讀人：四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院總工程師 莊衛(wèi)林
技術要求體現(xiàn)橋梁特點
該《規(guī)范》制定的內容，體現(xiàn)了鋼管混凝土拱橋承受活載、結構、施工的橋梁特點，主要體現(xiàn)在：提出了規(guī)避鋼管內混凝土脫空的技術措施和初應力的影響，計入了脫空和初應力影響；提高了吊索、系桿索耐久性設計要求，提出了橋面梁結構整體性設計要求，解決了吊索斷裂造成橋面梁坍塌的技術難題；根據(jù)拱橋成拱工藝復雜的特點，提出了專門的施工計算要求；引入了完整性的概念設計，強化橋梁細節(jié)構造設計要求；提出了主拱強度、剛度、穩(wěn)定與動力性能指標綜合計算要求與評價要求；根據(jù)實際工程調查，規(guī)范主張合理、先進、易于施工的結構構造，放棄復雜、多次造成工程質量事故的結構構造；根據(jù)國內外計算，提出了相對合理的鋼管混凝土節(jié)點、徐變等計算方法。
《規(guī)范》規(guī)定的內容來源于國內大量工程科研、設計、施工和養(yǎng)護的實踐，通過已建工程總結和提高；同時，又將規(guī)定的內容試用于廣安奎閣大橋、合江長江一橋等十余座鋼管混凝土拱橋的設計中，得到了工程的實際驗證，內容成熟可靠。
采用極限狀態(tài)設計方法
現(xiàn)行《公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB/T 50283—1999）要求采用概率極限狀態(tài)設計方法，《規(guī)范》采用了極限狀態(tài)設計方法，與我國現(xiàn)行公路橋梁設計理論體系取得保持了一致。
《規(guī)范》確定了采用“統(tǒng)一理論”作為編制的基礎；依據(jù)已有的研究成果，確定了鋼管初應力對鋼管混凝土性能影響的計算方法；根據(jù)橋梁高性能混凝土技術發(fā)展，規(guī)定了鋼管內混凝土性能指標要求，保證鋼管內混凝土灌注順利、質量可靠；規(guī)定了脫空對鋼管混凝土性能影響的極限承載能力計算方法和剛度修正；依據(jù)大量試驗結果，提出了鋼管節(jié)點承載力計算與驗算方法；根據(jù)鋼管混凝土高強、輕質和大跨特點，提出了主拱強度、剛度、穩(wěn)定計算方法和非線性影響的計算要求；根據(jù)鋼管混凝土截面特點和試驗結果，制定了鋼管溫度影響與計算方法；為充分發(fā)揮鋼管混凝土受壓承載的特點，規(guī)定了單管主拱、啞鈴形主拱、桁式主拱的計算最大值，既簡化了計算公式，又提高了設計參數(shù)的合理性；制定了鋼管混凝土主拱安裝成拱階段的計算、主拱鋼管內混凝土灌注階段的計算和主拱拱上加載計算的內容及要求。
不同構造要求不同
吊索和系桿索——《規(guī)范》提出吊索應采用平行鋼絲或鋼絞線的成品索，其鋼絲或鋼絞線應經過鍍鋅或環(huán)氧噴涂的防腐處理，索體不宜外露，應設有防護裝置。錨具形式應結合拱、梁和索體構造選用，上下端錨具宜露出結構外，便于檢修和更換，并設置完整的防護及排水構造。結構設計時要合理處理吊索和系桿索的位移及耐久性需要。構造細節(jié)設計時，應考慮維護及更換所需要的構造設施。
主拱——啞鈴形的主拱結構，由于在腹腔內灌注混凝土時易出現(xiàn)腹板爆裂，而設計計算本身又不計入該截面的貢獻，且構造非常復雜。因此，《規(guī)范》不提倡采用在腹腔內灌注混凝土的結構構造，而采用鋼板或鋼管作為連接構造構件。
現(xiàn)有鋼管混凝土桁式主拱，其節(jié)點、間距、桁高等參數(shù)形式多樣，造成橋梁發(fā)生病害。桁式主拱構造的關鍵是節(jié)點，《規(guī)范》規(guī)定了斜腹桿節(jié)點構造參數(shù)、平行腹桿幾何參數(shù)、主管與支管的參數(shù)匹配、疲勞構造細節(jié)、焊接接頭等構造設計要求。
結合全國鋼管混凝土主拱安裝的經驗，《規(guī)范》規(guī)定了鋼管成拱時主拱與拱座的連接構造、主拱節(jié)段構造、主拱合龍構造的要求。
鋼管混凝土肋式拱橋較多，因此，橫向連接構造是關鍵，根據(jù)橫向連接構造受力情況及施工難度，結合工程實踐及科研成果，本規(guī)范規(guī)定了一般采用空心鋼管作為橫撐構件，其構造形式應根據(jù)主拱跨度、主拱構造等，優(yōu)化選擇一字式、K式、X式、米字式等結構。而肋間橫梁既是橫撐，又是橋面梁的橫梁，且其連接構造復雜，因此，建議在進行橋梁總體設計時就應認真研究，盡可能簡化該橫梁的構造。
結合鋼管混凝土拱橋設計、施工經驗，提出了拱上立柱與蓋梁（或稱橫梁）、主拱的連接構造要求，避免使用階段出現(xiàn)病害。
鑒于大于300米跨度拱橋安裝的難度和施工風險，一般主張由設計單位結合主拱構造完成主拱安裝體系的設計，《規(guī)范》提出了輔助構造，主要包括主拱安裝的輔助體系、主拱的輔助構造等內容。
橋面梁的結構構造——調查、分析和研究了國內吊索斷裂的慘痛教訓，其中原因之一是橋面梁的構造體系問題。《規(guī)范》提出了橋面梁一般宜采用連續(xù)結構體系，對于特大跨拱橋，建議采用整體性更好的鋼混組合橋面板。
附屬構造與防腐體系——為了提高橋梁的耐久性，橋梁設計應關注防水、排水與橋梁檢修通道設計，根據(jù)橋梁重要部位及檢修需要，規(guī)范規(guī)定了防水設計要求和檢修通道構造設計要求，提出了鋼管防腐體系設計及工藝設計要求。
安全是基礎 廣泛吸取經驗
以國內外相關試驗研究成果為基礎，吸收國內外近年來建設鋼管混凝土拱橋設計技術經驗與教訓，結合《公路鋼管混凝土橋梁設計與施工指南》等一批資料為參考，聯(lián)合國內鋼管混凝土拱橋設計、施工、科研的有關單位，邀請同行業(yè)知名專家咨詢指導和審查，確保編制的科學性、原則性、合理性、適用性。
結合國內外鋼管混凝土技術成果和相關規(guī)范的統(tǒng)一、協(xié)調要求，制定的編制原則為：安全可靠、耐久適用、經濟合理、技術先進。安全是首要的，是編制原則的基礎。
提升主要技術指標
《規(guī)范》關于鋼管混凝土計算方法、鋼管混凝土節(jié)點疲勞強度、脫空對鋼管混凝土性能影響、初應力對鋼管混凝土性能影響、自密實鋼管混凝土制備等研究內容均為國外所沒有的，反映了我國鋼管混凝土拱橋領域多年積累的經驗和最新研究成果，內容完整、理念先進。因此，《規(guī)范》總體上代表了國際鋼管混凝土拱橋設計的最新成果。
填補空白 科學指導工程建設
《規(guī)范》作為行業(yè)技術法規(guī)，是交通行業(yè)規(guī)范體系中的一個重要組成部分，是公路橋梁系列設計規(guī)范的一部分，能夠解決目前大規(guī)模的公路鋼管混凝土拱橋建設缺少先進理論指導的問題。
直接效益：《規(guī)范》符合實際，易于操作和理解，便于推廣和應用，對避免鋼管混凝土拱橋的不合理設計和提高設計技術具有重要意義，其制定并頒布實施后所產生的效益是顯著而深遠的。
間接效益：我國雖然經過了20多年400余座鋼管混凝土拱橋建設的大發(fā)展，但是總體建設水平有待提高和普及。《規(guī)范》的制定，總結提升了近年來所建工程積累的先進技術和成熟經驗，并通過規(guī)范的形式在我國廣泛推廣和應用，進一步指導工程實踐，為工程質量提供保障，具有重大的社會效益。
■背景
鋼管混凝土在國內外廣泛應用于土木工程，自1990年在四川旺蒼首次建成了主跨115米的旺蒼東河大橋以來，我國已建成400多座鋼管混凝土拱橋，但是一直沒有正式的規(guī)范，制定鋼管混凝土拱橋設計行業(yè)規(guī)范已經刻不容緩了。
這些年來，依托建設工程，我國開展了鋼管管節(jié)點強度、疲勞強度、鋼管混凝土受力性能、脫空和初始應力對鋼管混凝土工作性能影響、鋼管混凝土收縮徐變、構造設計技術及管結構加工技術等多方面進行了系統(tǒng)試驗研究，取得了大量研究成果，形成了相對完善的計算理論、構造技術和制造安裝工藝，編制行業(yè)規(guī)范已經具備成熟條件了。
■案例
3月剛剛完成施工圖設計的杭紹臺高速公路跨杭甬運河橋，在《規(guī)范》出臺后，中交公規(guī)院的設計人員連夜對這座主跨105米鋼管混凝土系桿拱橋設計圖進行更改，將拱肋鋼管在拱腳位置的預埋段長度增加到2.5米，增加了傳力的均勻性，提高了結構穩(wěn)定性。
