賀玉娥

(貴州省銅仁公路勘察設(shè)計(jì)院)

連續(xù)組合梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

賀玉娥

(貴州省銅仁公路勘察設(shè)計(jì)院)

近年來，在我國許多城市道路建設(shè)中越來越多的采用鋼—混凝土組合梁橋。連續(xù)組合梁橋具有結(jié)構(gòu)輕巧美觀、跨越能力大、施工快速方便和不中斷交通等特點(diǎn)，其在建設(shè)中的技術(shù)要求也比較高。組合結(jié)構(gòu)橋梁通過將抗拉性能強(qiáng)的鋼材和抗壓性能好的混凝土合理的應(yīng)用于構(gòu)件的受拉區(qū)和受壓區(qū)，在很大程度上追求使用的高性能及實(shí)用經(jīng)濟(jì)性。將對鋼—混凝土組合梁的概念進(jìn)行探討，從而分析連續(xù)組合梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

鋼—混凝土組合梁橋;連續(xù)組合;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 鋼—混凝土組合梁橋一般概念

合理的選材，充分利用材料的性能，并做到揚(yáng)長避短，讓各種材料協(xié)同工作各盡所能，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的作用。同時，還應(yīng)該一個部件具有多種用途，以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。鋼—混凝土組合梁橋就是以這種思想所創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土板和鋼梁一般的組合體系是其中的鋼筋混凝土板只有一個橫向受彎功能，下面的鋼梁作為支座。受到力壓后鋼梁會彎曲變形，從而造成鋼筋混凝土板和鋼梁之間有相對滑移現(xiàn)象，此時，混凝土板對鋼梁來說是一種負(fù)擔(dān)。如果在相同條件下，設(shè)置若干個連接件于混凝土板和鋼梁中，從而達(dá)到抵抗他們之間的相對滑移，鋼筋混凝土板同鋼梁將會組合為具有同一中和軸的組合截面。

2 鋼—混凝土組合梁橋的特點(diǎn)

2.1 鋼—混凝土組合梁橋的優(yōu)點(diǎn)

鋼—混凝土組合梁橋與鋼梁相比，具有一定的優(yōu)點(diǎn)，其截面剛度相對較大，梁繞度相對較小，一般可減少1/2～1/3，同時，還可以在某種程度上提高梁的振動頻率;組合梁由于其整體性能較好，抗減性較強(qiáng)，具有明顯的耐震性能;在同鋼梁或者鋼筋混凝土梁比較中，組合梁還可減少結(jié)構(gòu)高度，使得凈空高度增加;根據(jù)實(shí)踐表明，鋼—混凝土組合梁橋還可以大大節(jié)省鋼材和降低工程造價，與鋼結(jié)構(gòu)方案相比較，節(jié)省了20% ～40%的鋼材，其造價每平米降低10% ～40%;此外，組合梁還具有施工快速方便，不中斷交通等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 鋼—混凝土組合梁橋缺點(diǎn)

鋼—混凝土組合梁橋雖然具有很多的使用優(yōu)點(diǎn)，不過其本身也不足之處:在組合梁鋼梁制作過程中，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，需要增加一道焊接的工藝，有的甚至需要專門的焊接施工工藝，在連接件的鋼梁吊裝就位后，必須經(jīng)過現(xiàn)場校正;與此同時，組合梁的耐火等級相對較差，如果在耐火要求較高的結(jié)構(gòu)中，還必須對鋼梁涂上耐火涂料。

3 鋼—混凝土組合梁橋的發(fā)展

組合結(jié)構(gòu)的橋梁在歐美及日本等發(fā)達(dá)國家的橋梁建設(shè)中占有非常重要的地位，尤其是在美國和德國，其應(yīng)用范圍更加廣泛，并且取得了很大的成就。而我國同世界相比，對于組合梁的應(yīng)用也不算太晚，但是組合結(jié)構(gòu)橋梁的技術(shù)水平較國際先進(jìn)水平還是相對落后。隨著我國對交通發(fā)展的需求，仍然要修建大量的橋梁。當(dāng)前我國的鋼年產(chǎn)量多達(dá)7億噸，是名副其實(shí)的產(chǎn)鋼大國，面對鋼橋存在的腐蝕、振動、疲勞及屈曲等問題，以及迫切提高橋梁耐久性、環(huán)保性及適用性的現(xiàn)狀，必須充分發(fā)揮組合梁橋的整體受力的經(jīng)濟(jì)性，將鋼與混凝土等材料的性能優(yōu)勢相結(jié)合，從而使得鋼—混凝土組合梁橋成為我國橋梁建設(shè)的重要組成部分。

4 鋼—混凝土組合梁橋結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)方法

4.1 鋼箱梁設(shè)計(jì)

鋼箱梁通常都是在工廠制作后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝。因此，在順橋向根據(jù)橋梁長度將主梁分為幾個制作段，各制作段長度應(yīng)為20～30 m，且左右長度不等，在其縱向4～6 m左右處設(shè)置一道橫隔板，以便達(dá)到減少變形的影響，從而保證整體受力性。同時，根據(jù)車道的數(shù)量在橫橋上分幾個箱體，箱體寬為3～5 m，各箱梁每4～6 m左右處設(shè)置一道橫梁，以保證各箱體可以達(dá)到共同受力，從而使得橋梁更具有穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)橋面橫坡，對于腹板的制作，一般做成內(nèi)外不等的高度，如果通過依靠調(diào)整橋面板厚度來實(shí)現(xiàn)橋面橫坡，會增大自重，這對大跨徑組合梁橋非常重要。此外，還必須進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算來設(shè)計(jì)底板縱向加勁肋、橫向加勁肋，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2 橋面板的設(shè)計(jì)

圖1 鋼-混凝土組合梁橋的橋面板截面型式

鋼—混凝土組合梁橋的橋面板截面型式(見圖1)中混凝土板托通常兩側(cè)斜坡的傾角不應(yīng)大于45°，如果大于此角度，混凝土翼板的計(jì)算寬度會變小，從而增加了剪力滯效應(yīng)。為了解決普通連續(xù)組合梁因中間支座彎矩所造成的混凝土翼板開裂、承載力下降等弊病，一般在拉伸范圍內(nèi)的混凝土板施加預(yù)應(yīng)力，通過直線和折線索的張拉及配置，在鋼梁中建立了有效預(yù)應(yīng)力和在中間支座受拉區(qū)混凝土翼板中建立了壓應(yīng)力，從而保證翼板的正常使用，且不開裂，有效減少了梁繞度，提高其承載力。按照施工方法的不同，組合梁的橋面板可以分為預(yù)制板和現(xiàn)澆板兩種。預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板可以有效提高面板的耐久性，同時還大大加快了施工的進(jìn)度。而現(xiàn)澆橋面板與預(yù)制橋面板相比，其整體性較好，且與鋼梁和剪力連接件之間粘性較好。

4.3 抗剪連接件的設(shè)計(jì)

鋼梁和混凝土板連接部分的抗剪連接件是組合梁受力的關(guān)鍵，由于要承受拉應(yīng)力，此處的受力較為復(fù)雜，在組合梁彎矩處的鋼筋混凝土板容易產(chǎn)生疲勞和破壞，如果不施加預(yù)應(yīng)力，就必須保證抗剪連接件的安全度。連接件可以分為機(jī)械連接和粘接形式連接。機(jī)械連接件通常由栓釘、鋼筋和型鋼三種形式，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)該依照情況的不同選用連接件。常見的剛性連接件如圖2所示，柔性連接件如圖3所示。粘接形式連接一般可以分為自然形式和化學(xué)粘接劑形式兩種。自然形式是通過將鋼與混凝土的自然接觸面粘接結(jié)合在一起。而化學(xué)粘接劑形式是采用化學(xué)粘接劑將鋼和混凝土相連接。我國通常都采用此項(xiàng)技術(shù)對鋼筋混凝土危梁及危柱進(jìn)行加固。

圖2 剛樁連接件

圖3 柔性連接件

4 結(jié)束語

鋼—混凝土組合梁橋作為一種新型結(jié)構(gòu)，有必要對此類組合梁橋的計(jì)算理論和分析方法進(jìn)行長期探索，從而為今后我國城市建設(shè)同類橋梁提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

［1］孫運(yùn)利.混凝土連續(xù)組合梁橋設(shè)計(jì)［J］.城市道橋和防洪，2003，(5):34.

［2］陳帝欣，房貞政.預(yù)應(yīng)力組合連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)問題探討［J］.福建建筑，2005，(5):200.

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2012-08-20

賀玉娥(1987-)，女，湖北天門人，助理工程師，研究方向:橋梁設(shè)計(jì)。

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