斜拉桥主梁钢混凝土结合段受力分析和传力机理研究

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1、42桥梁检测与加固2010年第l期斜拉桥主梁钢一混凝土结合段受力分析和传力机理研究黄彩萍(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：结合南昌英雄大桥主梁钢一混凝土结合段模为验证其钢一混凝土结合段构造的合理性和承型试验，根据钢板与混凝土之间2种不同结合方式的假设，载能力，设计并制作了几何缩尺比为1：2的钢一混建立2个相应的有限元计算模型，研究斜拉桥主梁钢一混凝凝土结合段试验模型，模型横向截取7个箱室中的土结合段的应力分布和传力机理。通过模型实测值、2种有1个箱室，纵向取6．6II1，其中钢一混凝土结合段限元模型计算值三者的对比分析得出：2个

2、模型的计算值可1．5m，两端混凝土和钢箱梁过渡段分别为1．6ITI作为模型实测值的上限和下限；模型顶板钢格室钢板与混凝和3．5m。按照缩尺比1：2换算得到的钢一混凝土协同工作性能较差，主要靠剪力钉传力；模型底板和腹板土结合段长0．75II1，混凝土实体段长0．8ITI，钢箱钢格室钢板与混凝土协同工作性能较好，钢格室混凝土密实性较好；钢一混凝土结合段混凝土密实性越好，传递到混凝梁过渡段长1．75m。另外在模型的两端分别取标土上的力的比例越大，钢一混凝土结合段安全性能越高。准钢箱梁段0．795m，标准}昆凝土箱梁段3．03m，关键词：斜拉桥；主梁；钢一混凝土结合段；应力

3、；传力模型纵向长度为7．12,5m。图1为南昌英雄大桥钢机理～混凝土结合段设计示意，图2为试验模型。1前言3传力机理研究与有限元建模斜拉桥主梁钢一混凝土结合段由钢箱梁和混凝南昌英雄大桥组合荷载均由钢箱梁传递到钢一土箱梁通过剪力钉、预应力束、承压板、钢格室等多混凝土结合段，再由钢一混凝土结合段传递到混凝种构造连接组成，其几何构造复杂、传力路径不明塑凝堕土箱递梁。(实体段)(．1．Q确，应力场复杂。目前国内外研究资料_Ij]和相关的混凝土结合段)桥梁设计规范[2]缺乏对关于钢～混凝土结合段受力和传力机理的阐述和相应条文规定，因此，本文结合．劲肋分界板承压板南昌英雄大桥，

4、通过钢箱梁和混凝土箱梁结合段的．，。横隔板，．．．卜}—_1底板T形加劲肋，横加●劲隔板肋引一m模型试验和有限元计算分析，了解钢箱梁和混凝土箱梁结合段力的传递和应力分布，研究其传力机理。图1钢一混凝土结合段设计示意2工程与模型试验概况南昌英雄大桥为倾斜独塔空间扭曲背索斜拉桥，跨径组成为(109+188+88)m。其中109m边跨主梁为预应力混凝土箱梁，塔、梁、墩固结。预应力混凝土箱梁伸过桥塔10．5m，通过1．5m钢～混凝土结合段与钢箱梁连接。钢一混凝土结合段横向共7个箱室，在顶板、底板、腹板均设置构造小钢格室，内焊剪力钉，钢格室内部灌注混凝土，混凝土箱梁内贯穿预应

5、力钢束与承压板连接。图2试验模型收稿品期：2010一O3—21作者简介：黄彩萍(】983一)，女，助理工程师，2004年毕业于武汉科技大学土木工程专业，工学学士，2007年毕业于华中科技大学土木工程与力学学院结构专业，工学硕士。总第4期斜拉桥主梁钢一混凝土结合段受力分析和传力机理研究43土箱梁。钢一混凝土结合段在构造上由钢格室、混凝土、预应力钢绞线、剪力钉、承压板等构件组合而成，钢一混凝土结合段混凝土的密实程度和钢板与混凝土的结合程度影响力的传递。结合南昌英雄大桥工程主梁钢一混凝土结合段模型试验结果，对钢板与混凝土的结合程度有2种假设：①假设在弹性状态下钢一混凝土结

6、合段钢图3模型1、2有限元计算模型板与混凝土粘结完好、不分离、无滑移、协同受力及剪力钉(弹簧单元)变形；②由于纵向预应力作用于承压板与混凝土箱梁，且承压板紧贴在混凝土横梁的梁端。假设承压板与混凝土之间在受压状态下粘结完好、不分离、无滑移、协同受力及变形，但混凝土与其他钢板处于分离状态，两者的摩擦作用可以忽略不计

7、4j。图4计算模型2剪力钉模拟根据以上2种假设，认为钢一混凝土结合段有钢一混凝土结合段各构件仍处于弹性状态，因此本2种不同的传力机理：①钢箱梁传递到承压板上的文仅将承载能力极限荷载作用时试验结果与2种有力先以不同的比例分别传递给钢一混凝土结合段钢限元模型计算

8、结果进行对比分析。格室钢板和混凝土，并最终传递至混凝土箱梁；②南昌英雄大桥钢一混凝土结合段的模型试验应钢箱梁传递到承压板上的力一部分传递到钢一混凝变测点布置较多[3]，本文对比分析了钢箱梁、钢一混土结合段混凝土、另一部分是传递到钢一混凝土结凝土结合段、混凝土箱梁的顶板、底板、腹板沿方合段钢格室钢板，再由钢板上的剪力钉传递给钢一向布置应变测点(图5)实测值与有限元计算结果混凝土结合段混凝土，最终传递至混凝土箱梁。(图6)。钢箱梁、钢一混凝土结合段、混凝土箱梁的根据以上2种假设和2种不同的传力机理，钢顶板、底板、腹板测点沿纵向分别布置在2O个横断一混凝土结合段的有限