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1、混合梁接合部设计技术的发展刘玉擎9混合梁接合部设计技术的发展刘玉擎(同济大学桥梁工程系,上海200092)摘要:斜拉桥或连续梁桥的主跨用钢梁、边跨用混凝土梁,在适当的位置将两者合理地连接在一起,性能上将大幅度得以提高,并且容易实现大跨度。而混合梁接合部设计是关键技术问题之一,为此介绍了接合部的构造形式、结构特性以及设计技术的新发展。关键词:混合梁;接合部;设计方法;综述中图分类号:U448.216;U442.5文献标识码:A文章编号:1671-7767(2005)04-0009-040前言的有格室与无格室的构造形式。有格室的构造形式钢材与混凝土两种主要建筑材料通过摩擦
2、力、依据承压板的位置有前承压板、后承压板及其前后粘结力、机械咬合或连接件连接成一体共同受力,从承压板3种方式,承压板上一般配置焊钉等各种连构件截面来看是异种材料的接合,称为组合构件。接件与混凝土接合,如图2所示。使用前承压板的钢构件、混凝土构件以及组合构件等其中的任意二桥梁有德国的弗莱埃(Flehe)桥,使用前后承压板的种或以上的构件,通过连接件连接成一体并共同受桥梁有日本的木曾川桥和揖斐川桥,其余主要是使力,从体系来看是异种构件的相互接合,称为组合体用后承压板,如瑞典的焦恩(Tjorn)桥、日本的生口系。而使用组合构件或组合体系的桥梁通称为组合桥以及我国的大多数斜拉
3、桥。结构桥梁。组合结构在我国桥梁上的应用实例还不多,但是随着设计技术的进步,作为极富创新空间的一种桥梁结构形式将会得到很大的发展,特别是在[1]西部山区的桥梁建设中能够发挥出较大的优势。斜拉桥或连续梁桥的主跨用钢梁、边跨用混凝土梁,形成混合梁组合体系,性能上将大幅度得以提高,并且具有跨越能力大的优点,但是接合部是主梁图1接合部构造形式分类刚度突变点,容易形成结构体系的弱点,是有待深入无格室接合的构造形式依据承压板的位置有后[2]研究的关键技术问题之一。为此,本文介绍了国承压板、底板与后承压板的组合等方式。作为代表内外混合梁接合部设计技术的新成果。性的实例,法国的诺曼底
4、(Normandie)斜拉桥使用后承压板的接合方式;香港的汲水门斜拉桥是通过1混合梁接合部的构造形式延伸到混凝土箱梁内的钢箱板件上的焊钉连接件、钢梁与混凝土梁组合接合部主要有如图1所示以及后承压板的组合方式传递作用力的。图2有格室接合部的构造形式收稿日期:2005-05-19基金项目:国家自然科学基金资助(50478110)作者简介:刘玉擎(1962-),男,副教授,1985年毕业于西安冶金建筑学院工业与民用建筑工程专业,工学学士,1988年毕业于西安冶金建筑学院结构工程专业,工学硕士,1996年毕业于日本九州大学土木工程专业,工学博士。10世界桥梁2005年第4期2
5、混合梁接合部结构特性的比较板、后承压板以及无格室的后承压板、底板与后承压关于前、后承压板的优缺点,在建生口桥时曾经板组合的图3所示的4种接合方式进行了比较研进行过加载试验与有限元分析的比较研究,其结论究,结果见表1。方案2是有格室的后承压板接合是采用后承压板的构造方式,其连接件能够充分发方式,使用的实例也比较多,但是,接合部钢箱梁焊挥作用、传力明确;接合面的应力集中较小;格室与接制作比较复杂,混凝土浇注等施工上并不方便。主梁的混凝土形成连续构造;将钢梁节段竖起然后方案1相比方案3以及方案4,混凝土的支压应力浇注格室混凝土比较容易、连接件根部混凝土不易以及钢梁截面上的轴
6、应力分布较均匀,无应力集中离析等。现象发生,特别是通过前承压板、后承压板以及连接关于另外几种接合方式的结构特性,日本在建件的3种传力途径,使钢梁与混凝土梁之间作用力[3]木曾川桥和揖斐川桥时曾作过比较。两座桥设计能够合理传递,同时施工上又比较容易,最终采用了方法相同,桥型、规模相近,分别是最大跨径275m前后承压板接合方式。的5跨连续、271.5m的6跨连续的低塔斜拉桥,中跨跨中采用长度约100m的钢箱梁与墩上区间的3用开孔板连接件的接合部设计技术混凝土箱梁形成混合梁体系,具有以下几个结构在以往的钢梁与混凝土梁的接合部中通常使用特点:焊钉连接件,但是焊钉在格室腹板、顶
7、底板的焊接难(1)采用中央单索面结构体系;度相对较大,数量又多;而开孔钢板连接件仅仅是板(2)主梁采用钢梁与混凝土梁的混合结构;件的焊接,抗剪刚度、强度比较大,又不易受疲劳的(3)主塔采用钢锚箱与混凝土塔壁的组合影响,作为钢梁与混凝土梁接合的连接件具有很好[1]结构;的应用前景。(4)钢主梁采用大尺寸(440mm×330mm×8日本新近建成的新川桥为5跨连续梁体系,跨mm)U肋钢桥面板;径为(39.2+40.0+118.0+40.0+39.2)m,如图4[4](5)混凝土箱梁采用大型预制节段梁;所示。该桥主跨为118m,边跨与中跨的跨径比(6)沿钢箱
