桥梁三维课堂 / 拱桥专题

钢管里填上混凝土,怎样一起成拱?

从空钢管、管内泵送到组合拱肋:看清施工顺序、材料协同与拱脚推力。

原创教学模型
施工与传力示意
空钢管分段架设临时支架先就位
钢管拱肋管内混凝土临时支架
0%
材料协同

外壳约束内芯,内芯支撑管壁

受压时钢管约束核心混凝土的横向膨胀;混凝土又为管壁提供内部支撑,抑制向内局部屈曲。施工阶段的钢管还兼作灌注模板。

施工历史

先承受的荷载,不会自动重新分配

空钢管、湿混凝土与临时支架先经历各自的受力过程。硬化后的卸架及新增桥面、使用荷载使组合拱肋继续受力;不能把钢管先期应变抹去,视作两材料从一开始同时加载。

完整传力

桥面 → 立柱 → 拱肋 → 拱脚基础

本例是上承式拱桥,桥面由拱上立柱支承。图中拱脚箭头表示基础对拱肋的反力:水平向内、竖直向上。拱肋作用于基础的水平推力方向相反、朝向外侧;两肋间横联维持空间联系。本例没有替代拱脚基础的系杆。

教学假定、尺寸与参考来源

本页为原创上承式双肋钢管混凝土拱桥,不对应某座实桥。几何和施工顺序是为说明原理选取的教学方案:采用临时支架架设、合龙、泵送、硬化卸架、安装拱上结构的顺序,并非所有钢管混凝土拱桥的统一施工方法。填充与卸架动画仅表达过程;未计算泵压、温度、收缩徐变、局部稳定、施工变形及承载力。

拱脚中心水平距离
60 m
拱轴矢高 / 矢跨比
12 m / 1∶5
桥面总宽
8 m = 2 × 3.5 m 车道 + 2 × 0.5 m 边带
拱肋中心横向间距
6 m;两根单圆管拱肋
管外径 / 壁厚
1.20 m / 20 mm
教学车辆
4.60 × 1.80 × 1.50 m(不代表计算荷载)

混凝土泵送按两侧拱脚向拱顶同步推进作理想化演示,实际施工须按具体方案控制。图示颜色按材料分类,箭头仅表示传力方向;本页不提供 MPa 或 kN 等未经计算的数值。

  1. Zheng & Wang, Concrete-Filled Steel Tube Arch Bridges in China, Engineering, 2018:钢管与混凝土协同、先钢后灌注的技术背景。
  2. Automation in Construction, 2025,钢管混凝土拱肋泵送施工研究:由拱脚向上泵送的施工背景。