【導(dǎo)讀】結(jié)構(gòu)的壓力，具有很大的經(jīng)濟(jì)性。拱橋的適用跨徑范圍較大，從幾十。然而，圬工和鋼筋混凝土拱橋的自重較大，無(wú)支架施工困難等限。用于拱橋的實(shí)踐。1990年第一座鋼管混凝土拱橋--四川旺蒼東河大橋。此后，這種橋型在我國(guó)的公路建設(shè)中得到大量的應(yīng)用與發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已建和在建的鋼管混凝土拱橋已達(dá)200余座。在國(guó)外，本世紀(jì)的30年代前蘇聯(lián)曾建造了兩座鋼管混凝土拱橋。我國(guó)鋼管混凝土拱橋近期的迅速發(fā)。因此，鋼管混凝土拱橋使用管理與養(yǎng)護(hù)方面的研究。鋼管混凝土拱橋一經(jīng)出現(xiàn)很快就向全國(guó)發(fā)展。交通建設(shè)中，鋼管混凝土拱橋也日益顯示出其強(qiáng)大的生命力。鋼管混凝土拱橋正常使用極限狀態(tài)受力的研究；鋼管混凝土拱橋溫度、收縮徐變問(wèn)題研究。既有鋼管混凝土拱橋的現(xiàn)狀調(diào)查及養(yǎng)護(hù)、改造技術(shù)的研究；鋼管混凝土拱橋健康診斷及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。發(fā)揮鋼管混凝土拱橋的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)它對(duì)解決我國(guó)當(dāng)前鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)。以用有推力的鋼管混凝土拱橋一跨跨越。

　　

【正文】 溫度、鋼管的溫度、主拱肋鋼管的總量、施工設(shè)備及人員總量等等。上述參數(shù)在施工中一般存在有誤差，這些誤差按性質(zhì)可分為固定誤差和變動(dòng)誤差兩類。在鋼管混凝土拱橋施工中，其主要誤差如材料特性、構(gòu)件自重、剛度和制作誤差均為固定誤差，它們既可以預(yù)測(cè)也可以修正，因此采用參數(shù)識(shí)別的方法來(lái)消除設(shè)計(jì)值與結(jié)構(gòu)實(shí)際值的不一致是非常必要的。 在鋼管混凝土拱橋的施工過(guò)程中影響因素較多，采樣的空間也很 大，本項(xiàng)目擬分別采用灰色控制理論和最小二乘法參數(shù)識(shí)別理論開(kāi)發(fā)軟件來(lái)進(jìn)行參數(shù)識(shí) 別，通過(guò)對(duì)兩種理論的對(duì)比，得到更接近實(shí)際的參數(shù)，用估計(jì)的參數(shù)平均值代替設(shè)計(jì)理論參數(shù)。 3）施工控制方法研究 ①施工控制的內(nèi)容、目的與原則 施工控制通過(guò)對(duì)鋼管主拱肋的拼裝、主拱肋混凝土、吊桿、立柱、橫梁、橋面系安裝、系桿張拉以及二期恒載施工各個(gè)階段的位移與應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估，以判斷各階段主拱肋的變形和應(yīng)力變化是否符合設(shè)計(jì)要求，判斷施工過(guò)程是否正常。如出現(xiàn)異常則需要調(diào)整施工程序，同時(shí)對(duì)變化的施工程序進(jìn)行理論計(jì)算，根據(jù)其變形、應(yīng)力和穩(wěn)定情況說(shuō)明施工程序的可行性。因此施工控制主要包括理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，理論計(jì)算根據(jù) 設(shè)計(jì)施工圖和施工方案對(duì)每一施工過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算，求得各施工控制參數(shù)的理論值?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控針對(duì)施工過(guò)程的各種因素所引起的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值不一致的問(wèn)題，采取措施在施工中加以控制和調(diào)整。 鋼管混凝土拱橋施工控制的原則是穩(wěn)定性、變形和應(yīng)力控制綜合考慮，目前穩(wěn)定性的控制一般通過(guò)計(jì)算得以保證。在穩(wěn)定性滿足要求的前提下，對(duì)變形、應(yīng)力進(jìn)行雙控，其中以變形控制為主，同時(shí)兼顧應(yīng)力控制。 ②施工控制理論計(jì)算 本項(xiàng)目擬考慮鋼管混凝土拱橋拱肋內(nèi)混凝土的不對(duì)稱及扣索調(diào)整的不對(duì)稱等特點(diǎn)，在長(zhǎng)沙交通學(xué)院開(kāi)發(fā)的施工控制軟件基礎(chǔ)上繼續(xù)開(kāi)發(fā) ，以期解決鋼管混凝土施工過(guò)程計(jì)算中存在的以下問(wèn)題： 扣索索力的確定和優(yōu)化：將斜拉橋斜拉索調(diào)索的正裝迭代理論等方法用于鋼管混凝土拱橋扣索索力的確定和優(yōu)化。以設(shè)計(jì)拱軸線作 為目標(biāo)函數(shù)，扣索的索力、拱肋內(nèi)的應(yīng)力、扣點(diǎn)的位移變動(dòng)幅度為狀態(tài)變量。 基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和參數(shù)識(shí)別的溫度場(chǎng)模擬。 合理的徐變理論選取，同時(shí)對(duì)依托工程的鋼管和混凝土應(yīng)力進(jìn)行前三年的觀測(cè)，以驗(yàn)證徐變模式的正確性。 基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和參數(shù)識(shí)別的溫度場(chǎng)模擬。 考慮幾何非線性的施工過(guò)程計(jì)算：拱軸線的變化對(duì)主拱肋的應(yīng)力分布影響較大，因此對(duì)大跨徑鋼管混凝土 拱橋，幾何非線性的影響必須考慮。 實(shí)現(xiàn)鋼管混凝土拱橋每個(gè)施工階段對(duì)應(yīng)其實(shí)際應(yīng)力分布的穩(wěn)定性分析。 實(shí)現(xiàn)鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程中考慮如拱軸線偏位等初始缺陷的穩(wěn)定性分析。 鋼管混凝土構(gòu)件有限元計(jì)算模型的研究： 鋼管與混凝土的的共同工作通常有兩種方法，一種是采用全斷面的桿單元，空鋼管吊裝到管內(nèi)混凝土達(dá)到強(qiáng)度前為鋼管單元，其后將鋼管混凝土作為一個(gè)單元，根據(jù)剛度分配內(nèi)力，從而得到鋼管與混凝土的應(yīng)力。另一種方法是將鋼管和混凝土各作為一個(gè)單元，考慮兩者完全粘結(jié)，直接求出各自的內(nèi)力與應(yīng)力。以上兩種方法的共同點(diǎn)為鋼管與混 凝土完全粘結(jié)，而實(shí)際情況并非如此，因此，按上述兩種方法計(jì)算的鋼管與混凝土的應(yīng)力并不與實(shí)際應(yīng)力分布完全一致，取用何種計(jì)算模式對(duì)混凝土參與工作后各施工階段的理論分析是本課題的重要內(nèi)容之一。 主拱肋工廠線型的確定。 鋼管砼拱橋合理成橋狀態(tài)的確定：對(duì)鋼管混凝土拱橋施工的全過(guò)程進(jìn)行仿真分析，尤其是扣索內(nèi)力對(duì)拱軸線的影響，以使成橋狀態(tài)的拱軸線符合或接近理想的拱軸線，從而更好的發(fā)揮鋼管混凝土復(fù)合材料的受力特性。 專題四：鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究，下設(shè)三個(gè)子題，分別為： 既有鋼管混凝土拱橋的現(xiàn)狀調(diào)查及養(yǎng)護(hù)維修改造 技術(shù)的研究 研究?jī)?nèi)容主要包括 既有鋼管混凝土拱橋的養(yǎng)護(hù)需求分析及養(yǎng)護(hù)維修方法的研究 。 在“ 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)”中曾指出， 鋼管混凝土拱橋的出現(xiàn)才十余年的時(shí)間，但在使用與養(yǎng)護(hù)方面已出現(xiàn)了一些問(wèn)題。本研究擬 通過(guò)已建成的鋼管混凝土拱橋若干典型橋例的重點(diǎn)調(diào)查和一些橋例的一般性調(diào)查，對(duì)鋼管混凝土拱橋的現(xiàn)狀特征進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，分析制約養(yǎng)護(hù)的因素及其養(yǎng)護(hù)需求。調(diào)查內(nèi)容包括外觀調(diào)查、管內(nèi)混凝土密實(shí)度檢測(cè)、吊桿系桿索力測(cè)試以及必要的全橋靜動(dòng)載試驗(yàn)等。 在對(duì)現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的研究養(yǎng)護(hù)維修辦法，如拱肋鋼構(gòu)件損傷 及病害的維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)（如防護(hù)體系損傷及病害處治、構(gòu)件節(jié)點(diǎn)及銜接部位損傷及病害處治措施），吊桿、系桿體系的養(yǎng)護(hù)、維修、更換措施及替代技術(shù)。避免重慶綦江彩虹橋及宜賓金沙江小南門橋等吊桿突然破壞這樣的災(zāi)難性事故的發(fā)生。 研究成果報(bào)告可為制定或修訂公路養(yǎng)護(hù)規(guī)范中鋼管混凝土拱橋等相關(guān)章節(jié)提供基礎(chǔ)資料和技術(shù)支撐。 鑒于“ 拱橋吊桿健康診斷技術(shù)研究 ” 已列入 2020 年西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目，因此，本研究對(duì)吊桿的問(wèn)題只進(jìn)行一般性的調(diào)查。 新建鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)的研究 研究?jī)?nèi)容主要包括新建鋼管混凝土拱橋 各關(guān)鍵部位考慮養(yǎng)護(hù)的 合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及養(yǎng)護(hù)設(shè)施。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有鋼管混凝土現(xiàn)狀的調(diào)查與鋼管混凝土拱橋與其它類型拱橋的異同點(diǎn)的分析，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式、不同跨徑的鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)，研究 鋼管混凝土拱橋 各關(guān)鍵部位考慮養(yǎng)護(hù)的合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，制定出與其相適應(yīng)以養(yǎng)護(hù)通道為主的養(yǎng)護(hù)設(shè)施設(shè)置要求和技術(shù)指標(biāo)，為鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)規(guī)范制定與修訂提供基礎(chǔ)資料與技術(shù)支撐。同時(shí)結(jié)合子題 1 的相關(guān)內(nèi)容，針對(duì)中、下承式鋼管混凝土拱橋的關(guān)鍵部件之一（吊桿或系桿），研究確定其養(yǎng)護(hù)周期及維修措施的判別細(xì)則及實(shí)施方法。 鋼管混凝土拱橋健康診斷及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。 研 究?jī)?nèi)容主要包括鋼管混凝土拱橋的健康診斷技術(shù)、大跨度鋼管混凝土拱橋的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。 對(duì)于運(yùn)營(yíng)中的橋梁進(jìn)行健康診斷是當(dāng)今世界橋梁工程中研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，它對(duì)于提高橋梁的使用壽命與使用效率、降低養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用具有重要的意義。對(duì)于大量使用的中小跨徑與中小規(guī)模的鋼管混凝土拱橋，如何通過(guò)定時(shí)的、簡(jiǎn)單的測(cè)試，判斷其健康狀況是本子課題的研究重點(diǎn)。本研究將通過(guò)收集到的已有橋梁的靜動(dòng)載試驗(yàn)資料、本課題中對(duì)已有橋梁的調(diào)查與檢測(cè)資料進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究通過(guò)動(dòng)力測(cè)試和模態(tài)分析來(lái)判斷使用中鋼管混凝土拱橋的健康狀況的技術(shù)。 對(duì)于特大跨 度與特大型的鋼管混凝土拱橋，有些在建橋時(shí)就應(yīng)該 考慮橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本研究則重點(diǎn)針對(duì)鋼管混凝土拱橋的受力特點(diǎn)進(jìn)行其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并充分利用施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控和成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)中所埋設(shè)的傳感器，以求以較少的投資達(dá)到較佳的效果。 技術(shù)路線 本項(xiàng)目采用理論分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)和依托工程驗(yàn)證的技術(shù)路線。本項(xiàng)目技術(shù)路線的實(shí)施如下圖所示。 工作方案和組織措施 本項(xiàng)目研究專題較多，專題研究?jī)?nèi)容之間又相互有聯(lián)系，因此從研究?jī)?nèi)容中歸納出要做的具體工作很有 必要。下面綜合歸納了 10 個(gè)具體工作： （ 1） 鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用軟件的研制； （ 2） 鋼管混凝土拱橋施工控制專用軟件的研制； （ 3） 室內(nèi)模型試驗(yàn)； （ 4） 收集現(xiàn)有資料、分析整理提出合理構(gòu)造形式； （ 5） 計(jì)算分析、構(gòu)造研究及資料整理； （ 6）依托工程設(shè)計(jì)； （ 7）依托工程施工； （ 8）依托工程試驗(yàn)； （ 9）編寫鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)指南、施工指南及養(yǎng)護(hù)維修指南； （ 10）撰寫專題研究報(bào)告； 上述 10 項(xiàng)工作可劃分為四個(gè)階段：（ 1）研究階段；（ 2）依托工程實(shí)施階段；（ 3）總結(jié)階段；（ 4）鑒定階段。在研究階段完成設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用軟件及 施工控制專用軟件的研制、專題計(jì)算分析、對(duì)現(xiàn)有資料分析整理及構(gòu)造研究和室內(nèi)模型試驗(yàn)，得出預(yù)期成果；第二階段完成依托工程設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)，并將第一階段研究成果用于依托工程；第三階段撰寫專題研究報(bào)告和設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)維修指南；最后階段項(xiàng)目鑒定。 計(jì)劃進(jìn)度安排 本項(xiàng)目詳細(xì)工作計(jì)劃安排詳見(jiàn)附表 2《計(jì)劃進(jìn)度表》。 與后續(xù)技術(shù)改造或基建計(jì)劃的銜接、基建或改造計(jì)劃的落實(shí)情況 西部高等級(jí)公路建設(shè)起步不久，國(guó)道主干線高等級(jí)公路網(wǎng)在 2020年才初步形成，在今后十多年內(nèi)，有大量的橋梁要修建，由于本項(xiàng)目是鋼管混凝土拱橋修建必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此和國(guó)家基本建設(shè)計(jì)劃的銜接是緊密的，后續(xù)公路橋梁建設(shè)和技術(shù)改造新任務(wù)、新工作還很多。 本項(xiàng)目實(shí)施后，后續(xù)技術(shù)改造項(xiàng)目或基本建設(shè)項(xiàng)目可依據(jù)本項(xiàng)目提 出的 鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù) 來(lái)指導(dǎo)公路橋梁工程師們進(jìn)行更加科學(xué)、合理的 鋼管混凝土拱橋 設(shè)計(jì)、施工等，并為 鋼管混凝土拱橋 設(shè)計(jì)、施工等規(guī)范的制定提供參考，并充實(shí)橋梁有關(guān)技術(shù)規(guī)范的內(nèi)容。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 本項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下： 1．本項(xiàng)目 中“鋼管”專指圓鋼管； 2．“鋼管混凝土拱橋”指在鋼管內(nèi)灌注混凝土作為拱肋，兩種材料共同參與受力的結(jié)構(gòu)； 3．室內(nèi)模型試驗(yàn)； 4．符合上述 3 條件的兩座依托工程； 5．鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算分析專用程序： ① 程序清單； ② 驗(yàn)證報(bào)告； ③ 用戶證明。 6．鋼管混凝土拱橋施工控制專用程序： ① 程序清單； ② 驗(yàn)證報(bào)告； ③ 用戶證明。 項(xiàng)目承擔(dān)單位及參加單位概況 項(xiàng)目 承擔(dān)單位及參加單位概況 1．項(xiàng)目 承擔(dān) 單位 概況 項(xiàng)目 承擔(dān) 單位：湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院 單位概況：湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院創(chuàng)建于 1960 年，主要從 事公路、橋隧、港航、建筑、巖土等專業(yè)的勘察設(shè)計(jì)、咨詢和施工監(jiān)理以及試驗(yàn)檢測(cè)、儀器檢測(cè)和銷售等科技咨詢服務(wù)業(yè)務(wù)。具有建設(shè)部授予的工程勘察綜合、公路行業(yè)（含特大橋、特大隧道和交通工程）、水運(yùn)行業(yè)（含港口、航道、通航建筑等工程）及市政公用行業(yè)（含道路和公共交通）等四大類甲級(jí)資質(zhì)及建筑工程乙級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)。還具有其他國(guó)家行業(yè)主管部門授予的包括工程咨詢、科技咨詢和試驗(yàn)檢測(cè)等在內(nèi)的甲級(jí)資質(zhì) 7 種和乙級(jí)資質(zhì) 2 種，是交通行業(yè)知名勘察設(shè)計(jì)單位之一。 該院人才濟(jì)濟(jì)，技術(shù)先進(jìn)，裝備精良，管理科學(xué)?，F(xiàn)有職工 495人，專業(yè)技術(shù)人員約占全院 職工總數(shù)的 75%，其中包括：享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼、交通部科技英才 10 人，博士、碩士 30 余人，中、高 級(jí)技術(shù)職稱 250 人。擁有先進(jìn)成套的測(cè)量、試驗(yàn)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)、監(jiān)理測(cè)試等設(shè)備 2000 多臺(tái)套，各類科技圖書近 7000 種，建立了全院的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 2000 年通過(guò) ISO9001 質(zhì)量體系認(rèn)證。 該院具有豐富的勘察設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及較強(qiáng)的科研實(shí)力。至“九五” 期末已累計(jì)完成勘察設(shè)計(jì)等級(jí)公路 8500 公里，其中高速公路 2000 余公里，獨(dú)立大橋 139807 延米 /286 座，公路長(zhǎng)大隧道 15411 米 /12 座，高速公路監(jiān)理 210km，大橋監(jiān)理 10000 延米，業(yè)務(wù)遍及國(guó)內(nèi) 14 個(gè)?。▍^(qū)）及 9 個(gè)亞非國(guó)家。 1978 年以來(lái)獲得國(guó)家、部省級(jí)優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)、咨詢、科技進(jìn)步獎(jiǎng) 100 余項(xiàng)，其中國(guó)家金獎(jiǎng)（一等獎(jiǎng)） 10 項(xiàng)。 在“以人為本、科技興院”的方針下，近五年來(lái)，該院在科研方面已投入近 2000 萬(wàn)元，并已取得初步成效。其中與本課題相關(guān)的科研活動(dòng)或科技成果包括大跨度鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工成套技術(shù)研究、 大跨度鋼管砼系桿拱橋結(jié)構(gòu)整體線型及局部結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計(jì)、超長(zhǎng)柔性系桿溫度影響效應(yīng)分析及施工關(guān)鍵技術(shù)研究等。 該院承諾：將為本課題提供充足的人、財(cái)、物等各方面的支持。 2． 項(xiàng)目 參加單位概況 項(xiàng)目參加單位 1：交通部公路科學(xué)研究所 單位概況：交通部公路科學(xué)研究所成立于 1956 年，是我國(guó)公路交通領(lǐng)域綜合性的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)基地。經(jīng)過(guò)科技體制改革，成為交通部公路交通領(lǐng)域唯一的部直屬科研院所。交通部公路科學(xué)研究所主要從事道路工程、橋梁工程、交通工程與智能交通、公路運(yùn)輸工程、汽車運(yùn)用工程、公路環(huán)境工程的科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。經(jīng)過(guò) 46 年的發(fā)展，現(xiàn)有職工 470 人，其中技術(shù)人員 360 人；具有道路、橋梁、交通 工程三個(gè)專業(yè)碩士學(xué)位授予資格，與東南大學(xué)聯(lián)合具有交通運(yùn)輸工程一級(jí)學(xué)科博士生培養(yǎng)資格，并建 立了博士后工作站。目前，全所有工程院士 1 名，博士生導(dǎo)師 4 名，博士 10 名，碩士 62 名，享受政府特殊津貼的科技人員 21 名，有突出貢獻(xiàn)的中青年專家 5 名，交通科技英才 4 名。 1988 年科技體制改革后，公路所面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，承擔(dān)了勘察設(shè)計(jì)、工程檢測(cè)、施工監(jiān)理等項(xiàng)目共 760 余項(xiàng)，獲部、省級(jí)獎(jiǎng)9 項(xiàng)。在橋梁設(shè)計(jì)、科研、檢測(cè)、測(cè)試和橋梁 CAD 等方面充分發(fā)揮所的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。在西部交通科技項(xiàng)目中，公路所在道路、橋梁、巖土等方面承擔(dān)多項(xiàng)任務(wù)。公路所近幾年來(lái)加速科技成果轉(zhuǎn)化 ，發(fā)展高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)，獲取市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，逐步建立了現(xiàn)代科技院所 的機(jī)制，已成為我國(guó)公路交通領(lǐng)域的科技開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)、成果轉(zhuǎn)化基地和人才培養(yǎng)基地，先后開(kāi)發(fā)橋梁檢測(cè)用的鋼筋保