钢混组合结构在桥梁工程应用

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1、钢混组合结构在桥梁工程应用http://www.chinabuilders.org 2007年09月7日 [转载]肖林1  杜华2  祝文澜2（1西南交通大学土木工程学院 2金华市交通规划设计院有限公司）摘要：本文介绍了钢混组合结构的发展历史及其在桥梁工程中的应用现状，以及钢混组合结构剪力连接件的种类与应用。关键词：钢混组合结构桥梁剪力连接件    钢混组合结构充分利用钢材的抗拉性能与混凝土的抗压性能，能显著改善结构的力学性能和提高经济性。钢材处于拉伸区域时其强度与延性能够很好的发挥，但是当其处于拉压区时，屈曲强度起到控

2、制作用，性能难以发挥。而混凝土时比钢材便宜、抗拉强度小、抗压性能突出的脆性材料，二者组合后可以充分发挥各自的力学性能。最典型的组合结构是钢管混凝土，混凝土柱在钢管的约束下承载力及变形能力都大幅度提高，而内填混凝土对钢管提供有力的侧向约束，延缓了钢管的局部屈曲。   1879年英国在seven铁路桥的建造中首先采用了钢管混凝土桥墩，但当时在钢管内灌注混凝土的目的是防止钢管内壁的锈蚀。1897年美国人JohnLally在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑中的承重柱，并提出了圆钢管混凝土的承载力计算公式。如果由此算起，钢混组合结构

3、已经有一百多年的历史。   20世纪30年代，组合钢板梁桥开始在欧洲发展。德国在1937年进行了组合梁的加载试验，1950年前后召开了几次关于组合结构的学术会议，其中许多组合梁的计算理论以及组合梁桥被相继介绍，并且制定了关于道路桥的组合梁设计指南。20世纪60年代是欧洲、美国以及日本桥梁建设的黄金时期，组合结构以其整体受力的经济性，发挥两种组合材料各自优势的合理性以及便于施工的突出优点而得到了广泛的应用，组合桥面系统开始被应用在大跨度斜拉桥中。1972年世界第一座混合梁斜拉桥—kurt-schumacher桥建成，首次采

4、用了钢梁与预应力混凝土梁结合的形式。20世纪80年代，波折腹板组合箱梁桥与组合刚构桥出现。而今，钢混组合结构已经广泛应用于桥梁工程之中。    严格来说，钢筋混凝土结构也应该称为组合结构，不过它由于应用广泛，一般被认为是混凝土构件。各种桥型中组合结构的应用1：梁桥    最常见的是组合钢板梁桥，通过连接件把钢板梁与混凝土桥面板加以组合来提高抗弯刚度，减小梁高，增大跨径。从上世纪30年代出现至今，钢板梁桥的技术已经非常成熟，在欧洲得到广泛应用。法国自1980年前后集中全国的技术力量进行组合桥梁的开发研究，建成了许多前瞻性的

5、中小跨桥梁。其中在组合钢板梁桥方面，对传统的钢梁桥体系进行了大幅度简化，用2根主梁的组合钢板梁桥已经成为中小跨度桥梁形式中极具经济性的一种。现在法国30m~110m的中小跨度桥梁中，组合结构桥梁已经占到8成之多。瑞士近年来也逐渐把2主梁组合钢板梁桥体系加以简化，并作为标准桥型之一采用。近年来铁路桥也开始积极采用组合钢板梁进行合理化设计与施工，我国秦沈客运专线上就采用了这种组合结构桥梁。    组合箱梁桥使用于跨径较大的桥梁，较常用的组合结构箱梁桥有波折腹板组合箱梁桥、开截面组合箱梁桥以及双重组合箱梁桥。这里介绍比较常用的

6、波折腹板组合箱梁桥。法国于1986年建成一座3跨连续梁桥，该桥采用厚度为8mm的波折腹板代替混凝土腹板，波折腹板通过连接件与顶底板结合。与预应力混凝土箱梁比较，采用波折腹板组合梁桥有以下优势：用波折腹板代替混凝土腹板，主梁自重可以减轻20%~30%；波折腹板在桥梁纵向刚度几乎为零，，可以大幅度提高施加预应力的效率；由于波折腹板的纵向刚度很小，上下混凝土翼缘板的温度变形、徐变、收缩都可以自由进行，不会产生次应力。    组合桁架桥是将桁架的上弦杆与桥面板通过连接件有效的结合在一起，可以增大截面的抗弯刚度，减小上下弦杆的变形

7、。1993年建成的Nantenbach铁路桥采用83.2m+208m+83.2m的3跨连续上承式组合桁架体系，在负弯矩区没有设置预应力筋，而是在桥墩附近的两个下弦杆之间浇注混凝土，使上下弦杆都形成组合体系以抵抗负弯矩。    此外还有采用预应力钢筋混凝土边跨和钢箱梁中跨的组合连续梁结构，混凝土梁与钢箱梁通过结合段连接。2：斜拉桥    组合结构斜拉桥可分为2种，一种是采用钢与混凝土组合截面的形式，另一种则是在桥的不同部位分别采用钢结构和混凝土结构，两者之间通过结合段连接，这种斜拉桥也有学者称之位混合结构斜拉桥。    采

8、用组合截面的斜拉桥，一般是在桥面结构中采用这种组合形式，如上海的杨浦大桥和南浦大桥：钢纵梁和钢横梁形成施工拼装单元，预制钢筋混凝土桥面板铺装就位之后，通过钢梁上翼缘预制板端间的接缝混凝土和栓钉剪力连接件的作用使钢梁和混凝土桥面板连成整体形成组合梁。2000年日本修建的Shinkansen桥是一座采用钢管混凝土梁作为主