1.2 中国钢管混凝土桥梁

1.2.1 钢管混凝土桥梁现状

根据钢管混凝土发挥材料性能、施工和营运阶段的作用，以及钢管混凝土压弯受力、钢管混凝土作为施工支架压弯受力、钢管混凝土拉弯受力和钢管混凝土框架受力等形式，分为钢管混凝土拱桥主拱、钢筋混凝土拱桥（钢管混凝土劲性骨架拱桥）主拱、钢管混凝土桁梁、钢管混凝土组合桥墩（塔）等桥梁结构构件。①钢管混凝土压弯受力的桥梁结构代表为钢管混凝土拱桥的主拱结构；②钢管混凝土作为施工支架受力的桥梁结构代表为劲性骨架成拱法的钢筋混凝土拱桥；③钢管混凝土作为拉弯构件受力的代表为钢管混凝土桁梁桥；④钢管混凝土框架受力的代表为钢管混凝土组合桥墩（塔）。

1.2.1.1 钢管混凝土拱桥

1990年建成的主跨115 m的四川旺苍东河大桥，引起国内学者和工程师的关注，先后对钢管混凝土拱桥开展了大量探索和研究，随着计算理论的完善和施工技术的进步，钢管混凝土拱桥的跨径和数量不断增大。各个时期具有代表性的钢管混凝土拱桥有：1995年建成的主跨200 m的飞燕式钢管混凝土系杆拱桥——广东南海三山西大桥，2000年建成的主跨360 m的飞燕式钢管混凝土系杆拱桥——广东丫髻沙大桥，2002年建成的主跨288 m的有推力上承式钢管混凝土拱桥——重庆奉节梅溪河大桥，2004年建成的主跨460 m的有推力中承式钢管混凝土拱桥——重庆巫山长江大桥（图1-11），2006年建成的主跨280 m的下承式刚架系杆钢管混凝土拱桥——湖北武汉汉江三桥，2013年建成的主跨530 m的有推力中承式钢管混凝土拱桥——四川合江长江一桥（图1-12），2020年建成的主跨575 m的有推力中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥（图1-13），2021年建成的主跨507 m的飞燕式钢管混凝土系杆拱桥——四川合江长江三桥（图1-14）。

国际标准 Design standard for concrete-filled steel tubular （ CFST ） hybrid structures （ISO/TC 71/WG 2）、中华人民共和国国家标准《钢管混凝土拱桥技术规范》（GB 50923—2013）、中华人民共和国行业推荐标准《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTG/T D65-06—2015）、四川省地方标准《钢-混凝土组合桥面板技术规程》（DB51/T 1991—2015）、四川省地方标准《机制砂桥梁高性能混凝土技术规程》（DB51/T 1995—2015）、四川省地方标准《钢管混凝土桥梁检验评定规程》（DB51/T 2425—2017）等规范的颁布实施，标志着钢管混凝土拱桥建设进入正规化、标准化建设阶段。2018年以来，主跨超过400 m的钢管混凝土拱桥至少建成5座，钢管混凝土拱桥取得了高质量的发展。

1.2.1.2 钢筋混凝土拱桥

采用钢管混凝土作为劲性骨架合龙成拱，再外包钢筋混凝土，形成钢筋混凝土拱桥。1995年建成了主跨160 m的四川攀枝花倮果金沙江大桥（图1-15），1996年建成了主跨312 m的广西南宁邕宁邕江大桥（现蒲庙大桥，图1-16），1997年建成了主跨420 m的重庆万县长江大桥（现万州长江大桥，图1-17），此后14年，主跨大于200 m劲性骨架成拱的钢筋混凝土拱桥再无建设，2011年，主跨350 m的四川广元昭化嘉陵江大桥建成（图1-18），该桥首次提出了钢管混凝土强劲骨架成拱法，将主拱外包混凝土合龙次数减少为三环，简化了外包钢筋混凝土工艺，缩短了工期。依据钢管混凝土强劲骨架成拱方法，2016年建成了主跨277 m四川磨刀溪大桥，2018年建成了主跨320 m四川广安官盛渠江大桥，2019年建成了主跨280 m凉山金阳金沙江大桥（图1-19）、主跨260 m凉山布拖金沙江大桥（图1-20），2023年郑皆连院士主持建成了主跨600 m的广西天峨龙滩大桥，2024年正在建设主跨350 m四川马边苏坝大桥（图1-21）、主跨510 m四川新市金沙江大桥。

中华人民共和国国家标准《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T 51446—2021）、四川省地方标准《钢筋混凝土箱形拱桥技术规程》（DB51/T 1992—2015）、四川省地方标准《钢管混凝土桥梁检验评定规程》（DB51/T 2425—2017）、四川省地方标准《机制砂桥梁高性能混凝土技术规程》（DB51/T 1995—2015）、中国公路学会标准《公路钢筋混凝土拱桥设计指南》（T/CHTS 10122—2023）等标准相继颁布实施。

1.2.1.3 钢管混凝土桥墩（塔）桥

采用钢管混凝土桥墩（塔）的桥梁有主跨200 m连续刚构且最大桥墩高度157 m的四川雅安黑石沟大桥、主跨200 m连续刚构且最大桥墩高度182.5 m的四川雅安腊八斤大桥（图1-22）、主跨200 m连续刚构且最大桥墩高度196 m的四川凉山金阳河大桥（图1-23）等工程。同时，四川沿江高速公路、乐西高速公路等工程，采用钢管混凝土桥墩（塔）的连续刚构桥梁，还有5座正在建设中。其中，主跨1 030 m悬索桥——主塔高度近200 m的四川卡哈洛金沙江大桥，以及主跨1 680 m悬索桥——主塔高度超300 m的四川泸沽湖大桥，抗震设防地震烈度超过Ⅷ度，为了抗震和降低工程造价，索塔采用了钢管混凝土组合桥塔，两座大桥正在建设中。

中华人民共和国国家标准《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T 51446—2021）、中国土木工程学会标准《中空夹层钢管混凝土结构技术规程》（T/CCES 7—2020）、中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土加劲混合结构技术规程》（T/CECS 663—2020）、四川省地方标准《钢管混凝土桥梁检验评定规程》（DB51/T 2425—2017）等标准相继颁布实施。

1.2.1.4 钢管混凝土梁桥

全长1 811 m、主要跨径44.5 m和62.5 m、桥墩最大高度为110 m、设防地震烈度为Ⅸ度的四川雅安干海子大桥（图1-24）于2012年4月建成通车，经历了重车数量超过600辆/日、四川雅安泸山“4·20”多次地震和历年冰雪冻融考验，使用状态良好；全长6 430 m、主跨跨径30 m和40 m、最大桥墩高度为35 m、设防地震烈度为Ⅸ度的汶川克枯大桥（图1-25）于2018年12月建成通车，经历了“9·20”山洪泥石流、多次超过Ⅴ度的地震考验，未发现任何病害，使用状态良好；全长1 929 m、主跨30 m、最大桥墩高度为30 m的四川红原大桥于2022年10月全幅贯通。

中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土桁式混合结构技术规程》（T/CECS 785—2020）、四川省地方标准《钢管混凝土梁桥技术规程》（DB51/T 2513—2018）、四川省地方标准《机制砂桥梁高性能混凝土技术规程》（DB51/T 1995—2015）、四川省地方标准《钢管混凝土桥梁焊接节点疲劳技术规程》（DB51/T 2515—2018）、四川省地方标准《钢-混凝土组合桥面板技术规程》（DB51/T 1991—2015）等标准相继颁布实施。

1.2.2 钢管混凝土桥梁展望

1.2.2.1 钢管混凝土规模化应用展望

1990年四川建造了第一座钢管混凝土拱桥——主拱115 m的四川旺苍东河大桥，30多年来，我国钢管混凝土拱桥已建造超过450座，主跨超过500 m的钢管混凝土拱桥3座，最大跨度拱桥纪录已被钢管混凝土拱桥引领，其发展速度已经超过斜拉桥、悬索桥、钢筋混凝土拱桥和钢拱桥。特别是近10年来，钢管混凝土桥梁的交通运输行业、国家规范颁布实施后，钢管混凝土桥梁采用的材料、结构、工艺和装备更加成熟，建造的实体质量更高，获得了市场广泛认同。可以预测，钢管混凝土桥梁在桥型比较论证中竞争力会更突出，建设数量和规模会更大。

1995年，采用钢管混凝土代替型钢作为钢筋混凝土主拱的内部施工支架，建成了主跨160 m四川攀枝花倮果金沙江大桥，受此影响，相继建成了万县长江大桥等主跨超过200 m的钢筋混凝土拱桥6座。受主拱施工工艺烦琐影响，直到2008年的10余年内，国内再无采用钢管混凝土劲性骨架成拱法建造主拱超过200 m的钢筋混凝土拱桥。2009年，四川提出采用强劲钢管混凝土劲性骨架成拱法，将主拱外包混凝土分环次数由8次以上降低为3次以下，建成了主跨350 m的四川广元昭化嘉陵江大桥，该成拱法简化了施工工艺，缩短了工期。10余年来，采用强劲钢管混凝土劲性骨架成拱法建造了10余座钢筋混凝土拱桥，主跨510 m四川沿江高速公路西宁河大桥正在建设中、主跨600 m广西天峨龙滩大桥已经建成通车，强劲钢管混凝土骨架成拱法建造钢筋混凝土拱桥，再次赢得了行业认同，对于位于崇山峻岭的四川高速公路桥梁建设，将推动钢筋混凝土拱桥的新发展。

钢管混凝土桁梁桥，是采用钢管混凝土作为桥梁的主桁梁承重构件，从而代替型钢主桁梁承重构件。因钢管内灌注混凝土，避免了在钢管内部设置加劲构造，简化了加工、焊接等麻烦的制造工序，同时，钢管内混凝土提高了节点刚度，不需要再采用复杂的型钢节点构造。基于此，2012年，四川建成了四川雅西高速公路干海子大桥，该桥全长1 811 m、桥墩与主梁采用钢管混凝土、主要跨径为44.5 m和62.5 m；2018年，四川建成了汶川至马尔康高速公路汶川克枯大桥，该桥全长6 430 m、桥墩与主梁采用钢管混凝土、主要跨径为30 m和40 m；四川久治至马尔康高速公路红原大桥，该桥全长1 929 m、桥墩与主梁采用钢管混凝土、主跨30 m，于2022年10月全幅贯通。工程实践表明，标准跨径的钢管混凝土桁梁桥，全桥结构钢材用量约200 kg/m ² 、混凝土用量约为1.5 m ³ /m ² ，比预应力混凝土标准跨径桥梁节约材料，并且能实现工厂化施工；比钢结构标准跨径桥梁节约造价，且降低了加工、制造、运输和安装难度，因此，标准跨径钢管混凝土桁梁桥具有较强竞争力。

2012年建成的四川雅安腊八斤大桥，该桥为主跨2×200 m连续刚构桥，最大桥墩高度为182.5 m，采用钢管混凝土组合桥墩，代替原钢筋混凝土箱形桥墩，不仅减轻重量约32％，而且提高了桥墩延性，降低工程造价约12％，受此影响，钢管混凝土组合桥墩（塔）逐渐应用于各类桥梁的桥墩和桥塔。钢管混凝土桥墩应用于标准跨径的桥梁时，桥墩高度小于40 m时，采用钢管混凝土单肢柱作为桥墩；当桥墩高度小于70 m时，需要采用钢管混凝土桁式结构的桥墩；当桥墩高度大于70 m时，需要采用钢管混凝土桁式与组合式的混合桥墩。与钢筋混凝土桥墩相比，钢管混凝土桥墩总体与构造设计因桥位处地震烈度、桥梁宽度和地形条件而不同，但是采用钢管混凝土桥墩具有明显的技术、经济优势。钢管混凝土桥墩（塔）应用于高地震烈度区的特大跨连续刚构桥、悬索桥和斜拉桥等桥梁工程，桥墩（塔）高度大于60 m时具有明显的技术、经济优势。该类结构提高了桥梁抗震性能，避免了烦琐的模板安装与拆除，而对于标准跨径的梁桥、特大跨高墩连续刚构桥和悬索桥等工程，其数量多、规模大，钢管混凝土桥墩（塔）具有广阔的工程应用市场。

1.2.2.2 钢管混凝土拓展应用展望

2002年，由四川省公路规划勘察设计研究院承担设计，建成了主跨560 m的重庆忠县长江大桥（图1-26），该桥桥塔采用钢筋混凝土箱形塔柱，主梁采用钢管桁式结构的加劲梁和预制钢筋混凝土桥面板的组合结构，钢管内未灌注混凝土，主梁钢材用量为2.46 t/m，与型钢主梁相比钢材用量更低。2004年，由四川省公路规划勘察设计研究院承担设计，建成了主跨200 m的重庆手扒岩大桥（图1-27），该桥桥塔采用钢管混凝土桁式结构，主梁采用钢管混凝土桁式结构与预制钢筋混凝土桥面的组合结构，与钢筋混凝土桥塔和型钢主梁相比，减少工程造价约33％。

1996年7月，跨径组合为70 m＋140 m＋70 m的斜拉桥——广东南海紫洞大桥建成通车，该桥主梁采用钢管混凝土桁式结构和现浇钢筋混凝土桥面板，主梁主管内灌注预填混凝土，即主管内预先填筑粗骨料，再灌注水泥净浆，其建成后如图1-28所示，与钢筋混凝土主梁相比，减少工程投资约26％。2002年，跨径组合为70 m＋3×120 m＋70 m连续刚构桥梁——重庆万州大桥建成通车，该桥桥墩采用钢筋混凝土薄壁结构，主梁采用钢管混凝土桁式结构与现浇钢筋混凝土桥面板，主梁钢管内灌注自密实泵送混凝土，其建成后如图1-29所示，与预应力钢筋混凝土连续刚构相比，减轻重量约19％，减少工程投资约12％。

钢管混凝土的优越性较多，特点突出，不仅抗压强度高、刚度大，同时，抗剪强度、抗扭强度比钢筋混凝土更好，四川省公路规划勘察设计研究院将钢管混凝土作为隧道衬砌的支护结构、高边坡的抗滑桩等结构工程拓展用。随着交通土建工程建设难度越来越高、工程材料用料要求越来越节约、高原高寒公路快速建设等需求的增大，钢管混凝土应用于交通土建工程市场前景广阔。