钢桁架-混凝土组合结构桥梁设计和施工常见问题研究

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1、钢桁架-混凝土组合结构桥梁设计和施工常见问题研究　　摘要：钢桁架-混凝土组合桥梁是组合结构桥梁的一个重要分支。与传统的钢箱梁和混凝土梁相比，采用钢桁架结构的桥梁能够显著降低其结构自重，提高跨越能力，抗震性能更好，经济效益更佳，并且能够兼具美学功能。因此，近年来在清华同济等著名高校的推动下，国内开始大量修建钢桁架混凝土板组合结构桥梁。由于我国组合结构桥梁的建设起步较晚，加之经验上的欠缺，因此在设计与施工过程中遇到了诸多现实问题。关键词：组合结构；结构体系设计；工作状态中图分类号：TU375文献标识码：A一、钢桁架-混凝土组合桥梁的结构体系的设计（

2、一）钢桁架-混凝土组合桥梁的结构体系在众多的组合桥梁型式中，钢桁架组合桥梁因其抗弯刚度大越来越受到桥梁工程师的重视，特别是变截面钢桁架组合桥梁不仅有效地提升了跨越能力，而且减小了跨中梁高，增大了桥下净空，更加适用于通航河流上架设的桥梁。91.横截面：从横截面布置形式看，钢桁架-混凝土板组合截面主要有如下图所示的几种形式，V形截面图是将底板退化为一根下弦杆，它从外观上看更为轻巧，但其稳定性较差，故V形截面一般用于跨径不大，桥面较窄的桥梁中。箱形截面又可采用两主桁和多主桁，后者一般用于桥面宽度较大的桥梁中。横向斜撑的布置形式也可以由如下图的两种形式

3、。图1箱形截面和V形截面2.钢桁架杆：钢桁架杆可采用型钢，也可以采用钢管。采用钢管作为桁架杆时，可在受压腹杆中灌注混凝土，形成抗压强度很高的钢管混凝土，从而提高受压杆的抗压能力。根据需要，也可对受拉腹杆施加预应力，以降低其拉应力水平，甚至可使之维持在压应力状态。与传统的钢桁架型式不同，现代桁架型式通过减少竖杆，减少横联等措施使得桥梁的结构用钢量大大降低，自重大大降低，造价也随之大减。3.纵向布置：从桥型的纵向布置形式来看，主要有等截面和变截面两种形式。对于一般跨径不大的桥梁或大跨径缆索体系桥梁通常选择等截面，大跨径连续梁、连续刚构等桥型多选择变

4、截面形式。4.剪力连接构造：剪力连接件的布置通常有两种形式，一种是沿着上弦杆均匀布置，另一种是间隔的设置群钉连接件。对于连续结构桥梁，在跨中以及支点负弯矩区段的剪力连接件设置是不一样的，跨中区段一般设置栓钉等柔性连接件，支点负弯矩一般设置PBL或改进的PBL等刚性连接件。（二）钢桁架-混凝土组合桥梁的特点及技术优势91.变截面连续钢桁架-混凝土组合桥梁具有如下的特点：（1）能有效地减少桥梁结构的自重，提高跨越能力，降低工程造价；（2）设计的自由度大，钢桁架的布置灵活多样，可兼顾美观和经济；（3）可以降低风力作用，提高结构的抗风性能；（4）钢桁架

5、采用预制拼装的施工方式，施工速度快，钢桁架为上部施工提供支持，可以节省模板；（5）结构型式简洁，通透性好，有比较好的美学效果，并且有利于增加各种景观装饰。2.钢桁架-混凝土组合结构桥梁与传统的混凝土箱梁桥以及其他形式的组合梁桥相比，具有其自身独特的技术优势：（1）与传统的预应力混凝土箱梁桥相比，钢桁架替代混凝土腹板和底板，桥梁结构自重显著降低，同时也避免了混凝土的开裂以及老化等问题，采用工厂化预制拼装施工，大幅度降低建设周期，有利于节约成本提高效益；（2）与波纹钢腹板梁桥相比：钢桁架杆节点集中，制造安装方便，现场安装的工作量小；型钢或钢管的屈曲

6、临界荷载一般也大于波纹钢腹板；从日本的经验来看，波纹钢腹板梁桥的适宜跨径为60~100m，而钢桁架-混凝土组合桥梁的适宜跨径为80~150m，因此后者更适合于中等跨径与大跨径的桥梁结构；9（3）与钢箱-混凝土组合梁桥相比：现场安装的工作量大大减少，且能避免使用厚钢板带来的技术问题。另外，桁架杆构造的通透性，既可以减少风力作用、提高结构的抗风性能，也能为后期维护和修缮提供便利；3.综上所述，钢桁架-混凝土组合梁桥具有受力明确、自重轻、造型美观、施工方便等特点[5]，并可结合桁架杆的工厂化制造和节段预制拼装等新技术的运用，取得良好的经济技术效益，是

7、大中跨径桥梁中一种有竞争力的桥型。当然，钢桁架-混凝土组合桥梁也有其缺点，主要有以下几方面：1、全桥范围内剪力连接件的设置问题；2、小尺寸构件加工与安装难度大；3、受温度效应收缩徐变等作用的影响大等等。二、钢桁架-混凝土组合桥梁施工中常见问题（一）组合结构体系工作状态比预想的要困难9钢桁架-混凝土板组合结构的特性是发挥混凝土的抗压性能好和钢材的抗拉性能好。但是对于连续体系的结构而言，中间的支撑墩顶的混凝土板不可避免的处于受拉区，因此需要对其进行预压，以消除成桥状态时该区域混凝土板的拉应力。并且，在负弯矩区域设置了T形抗拔件，以使得钢桁架与混凝土

8、板共同工作。实际施工过程中混凝土板与钢桁架相对错动不明显，造成这种问题的主要原因在于二者之间的接触：摩擦与剪力钉。摩擦是二者的接触面之间的问题，现场施