唐楊

(重慶交通大學土木工程學院 400074)

引言

近年來,中國的橋梁工程朝著墩高更高、跨徑更大、橋長更長的方向蓬勃發(fā)展,其中研究最多的要數(shù)跨徑方面,跨徑的增大必須在材料上和結(jié)構(gòu)設計上有創(chuàng)造性的發(fā)展,主要集中在輕質(zhì)高強材料的運用和結(jié)構(gòu)上降低自重兩個方面。在這兩點上鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)得到了充分的發(fā)揮,而鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)就是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的杰出代表。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造見圖1。

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)思來源于波形鋼腹板混凝土組合結(jié)構(gòu),由于大跨徑橋梁的截面較高,采用波形鋼板容易出現(xiàn)局部穩(wěn)定性問題,同時大截面的波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)對橋梁的抗風能力效果不好,從而出現(xiàn)了采用鋼腹桿代替鋼腹板的設想[1,2]。鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)也繼承了波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)自重輕、預應力效率高、懸臂施工方便、施工時間短、工業(yè)化程度高、環(huán)境效果佳[3]等優(yōu)點,適用于大跨度結(jié)構(gòu)橋梁的建造。

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在國外發(fā)展較早,大約出現(xiàn)在20 世紀80 年代,而我國的發(fā)展是在21世紀初期。在國外,1985 年法國建成了世界上第一座鋼腹桿- 混凝土組合結(jié)構(gòu)橋——Arbois 橋,1997 年又建成了Boulonains 橋[4],之后相繼建成了Shitsumi 橋、Sarutagawa 橋、Tomoegawa 橋等鋼腹桿-混凝土組合連續(xù)梁橋,2003 年日本建成了首座鋼腹桿- 混凝土組合結(jié)構(gòu)橋——Kinokawa橋。葡萄牙建成了世界上首座采用鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)為主梁的斜拉橋——Europe 橋[5]。在國內(nèi),深圳大學1 號橋采用雙層橋面預應力混凝土鋼腹桿- 混凝土組合結(jié)構(gòu)[6],2010 年建成通車的上海閔浦大橋[7]的邊跨主梁也運用了鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)[8]。從國內(nèi)外鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁的建設中可以看出,這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)運用到了連續(xù)剛構(gòu)、斜拉橋、懸索橋等大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)中[9-11]。從國內(nèi)外橋梁建造的實例對比來看,國外對此種新型結(jié)構(gòu)的運用已經(jīng)較多,并且運用到各種橋梁結(jié)構(gòu)體系,而中國剛剛處于起步階段。

本文將針對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進行歸納分析,主要針對此種組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計算方法研究和受力特性研究進行整理歸納,從中了解目前該組合結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)其研究重點以及需要進一步深入研究的問題。

1 結(jié)構(gòu)計算方法研究

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的計算方法主要有理論推導和數(shù)值計算建模,理論計算方法致力于得到較為便捷的結(jié)構(gòu)設計方法,數(shù)值計算方法在考慮計算成本的前提下致力于建立準確的數(shù)值計算模型。

1.1 理論計算方法

浙江大學的王彤[12]等通過抗剪等效為原則的等厚腹板換算,引入上、下翼板獨立軸向位移自由度的手法,基于一般箱梁的計算理論,建立了鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的基本微分方程和單元剛度方程,推導了單元剛度矩陣的計算公式。該方法基于平面桿系結(jié)構(gòu)的計算方法,通過與有限元分析結(jié)果對比,其計算結(jié)果能夠較為精確地反映結(jié)構(gòu)變形、應力以及腹桿軸力,在工程設計中具有較好的實用性。

1.2 數(shù)值計算方法

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)的特點,一般認為鋼腹桿- 混凝土組合結(jié)構(gòu)的腹板不連續(xù),使得頂、底板縱向應變的平截面假定不成立,不能采用單一的梁單元模擬整個鋼腹桿-混凝土組合箱梁結(jié)構(gòu)[13],同時從橋面板局部設計考慮,橋面板處于點支承受力狀態(tài),按照現(xiàn)行橋規(guī)的橋面板計算圖示進行計算分析可能存在較大差異。

根據(jù)鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的受力特點,目前采用的模型計算方法有平面桁架模型、板-桁混合模型、空間梁格模型和實體模型。

平面桁架模型是將上下混凝土板簡化為上、下弦桿和鋼腹桿組成平面桁架結(jié)構(gòu),能夠較為精確地計算整體的受力行為,無法模擬結(jié)構(gòu)的空間受力。

板-桁混合模型是將混凝土板采用板殼單元模擬,鋼腹桿采用梁單元模擬,能夠反映結(jié)構(gòu)的空間受力,但是結(jié)果只有應力輸出,對于上、下混凝土板按照規(guī)范進行配筋極為不便。

黃華琪等[14]通過對比平面桁架模型和板-桁混合模型,提出了既能有效計算全橋整體受力又能模擬結(jié)構(gòu)空間受力的空間梁格模型?？臻g梁格模型將上、下混凝土板離散為正交梁格模型,不同于考慮寬箱梁的Hambly 平面梁格,Hambly平面梁格只是橫橋向有多個梁格,縱橋向僅為一個梁格,黃華琪采用的空間梁格模型是同時在橫橋向和縱橋向有多個梁格?？v向梁格按照頂、底板劃分的橫截面形狀建立,橫向梁格的寬度小于橋面板的荷載有效分布寬度即可。研究表明,當沿橫橋向頂、底板截面劃分的縱向梁格較為稀疏時,空間梁格模型只能精確地反映結(jié)構(gòu)縱向應力和跨中撓度,當加密縱向梁格時,空間網(wǎng)格模型也能較為精確地反映橫橋向應力。與黃華琪的研究思路相似,陳維[15]通過建立實體模型與簡單梁格模型和精細化的梁格模型對鋼腹桿-混凝土組合箱梁進行對比受力分析,研究表明梁格模型具有足夠的精確度。

實體模型是最為直接的建模方法,上、下混凝土板采用實體單元建模,鋼腹桿采用梁單元建模,該方法可以精確反映結(jié)構(gòu)的整體受力和局部受力,但是網(wǎng)格劃分較密時計算分析較為困難,同時計算結(jié)果與板-桁混合模型一樣,只有應力而沒有內(nèi)力結(jié)果,不便于進行下一步的結(jié)構(gòu)配筋。綜合來看,該方法只適用于學術研究,不適用于工程實際。

2 受力特性研究

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)采用鋼腹桿代替了預應力混凝土橋梁厚重的腹板,其受力特性必將產(chǎn)生較大的變化,下面將對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪、抗扭、剪力滯效應、節(jié)點局部受力、極限承載能力以及動力特性的研究現(xiàn)狀進行整理分析。

2.1 抗彎性能

雷聰[16,17]通過對一座簡支鋼腹桿-混凝土組合梁橋進行抗彎分析,研究表明當梁承受純彎或者剪力較小時,整個截面內(nèi)縱向正應變分布近似符合平截面假定; 截面的剪應力對縱向正應力的分布影響較大,對于彎剪作用均較大的截面其縱向正應變呈三折線分布; 截面的抗彎主要由上、下混凝土承擔。同時,研究表明鋼腹桿-混凝土組合梁的翼緣板可以提高抗彎承載能力,剪力鍵的數(shù)量和排布方式對組合結(jié)構(gòu)的抗彎能力影響很大。

蔡芬芳[18]以深圳南山大橋為結(jié)構(gòu)原型,對鋼腹桿-混凝土組合梁橋進行試設計,研究表明在恒載相差不大的條件下,鋼腹桿-混凝土組合梁橋的恒載撓度是波形鋼腹板組合梁橋的1.5倍,其結(jié)構(gòu)抗彎剛度明顯偏低。

張妙平[19]以深圳南山大橋為工程背景,通過對比PC 混凝土組合箱梁、波形鋼腹板組合箱梁和鋼腹桿-混凝土組合箱梁在彈性階段的跨中截面撓度,發(fā)現(xiàn)鋼腹桿-混凝土組合箱梁的撓度最大。

根據(jù)以上鋼腹桿-混凝土組合箱梁的抗彎性能研究現(xiàn)狀,說明鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗彎剛度偏低,在結(jié)構(gòu)設計時應該引起足夠重視。為了改善抗彎剛度偏低的情況,由于結(jié)構(gòu)的抗彎主要由上、下混凝土板承擔[20],可以考慮增大截面高度,以此來增加截面的慣性矩從而增強結(jié)構(gòu)的抗彎剛度。

2.2 抗剪性能

雷聰[17]通過對一座鋼腹桿-混凝土簡支箱梁橋跨中施加集中荷載,分析結(jié)果顯示在L/4 截面附近的混凝土頂板有節(jié)點的截面,混凝土板承擔全部剪力的40%,其余截面混凝土板承擔的剪力僅僅占總剪力的10%。由此可見,鋼腹桿-混凝土組合梁的剪力主要由鋼腹桿承擔,結(jié)構(gòu)設計時可以不考慮混凝土的抗剪能力。

試驗分析表明,鋼腹桿-混凝土組合梁的失效模式都是典型的彎曲破壞,抗剪承載力具有足夠的安全度。由此可見結(jié)構(gòu)的抗剪設計一般偏于保守,由于鋼腹桿的穩(wěn)定性較好,不易發(fā)生屈曲破壞,所以對于結(jié)構(gòu)的抗剪性能研究較少。

2.3 抗扭性能

方映平[21]對鋼腹桿-混凝土組合箱梁的抗扭性能進行研究,研究表明合理布置橫隔板能夠顯著提高鋼腹桿-混凝土組合箱梁的抗扭性能。

雷聰[17]對偏心活載作用下的鋼腹桿-混凝土組合箱梁橋進行扭轉(zhuǎn)分析,研究表明此種結(jié)構(gòu)的偏載效應顯著,不適宜采用經(jīng)驗值1.15,應當適當放大,建議采用1.4。

日本的預應力混凝土協(xié)會建立了鋼腹桿-混凝土組合箱梁的抗扭剛度公式[22]。

從以上研究成果來看,鋼腹桿-混凝土組合箱梁與鋼腹板-混凝土組合箱梁一樣存在抗扭剛度下降較多的問題,橋梁結(jié)構(gòu)在約束扭轉(zhuǎn)作用下會產(chǎn)生不小的附加正應力,對此應該引起足夠重視,需要進一步進行試驗研究和理論分析。

2.4 剪力滯效應

王猛[23]通過MIDAS CIVIL 對某鋼腹桿- 混凝土組合連續(xù)梁橋進行數(shù)值分析,結(jié)果表明恒載作用下全橋縱向都存在較為明顯的剪力滯效應,在縱橋向不同橫截面位置其不均勻性也有差異。

雷聰[17]通過對一座簡支鋼腹桿-混凝土組合梁橋和一座兩跨連續(xù)鋼腹桿-混凝土組合梁橋進行剪力滯對比分析,研究不同結(jié)構(gòu)形式下的鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的剪力滯效應。從簡支梁結(jié)構(gòu)的鋼腹桿- 混凝土組合梁橋剪力滯分析發(fā)現(xiàn),在跨中集中荷載作用下,遠離荷載作用的截面基本不受影響,而在跨中集中荷載作用的位置剪力滯系數(shù)最大,部分截面還會出現(xiàn)負剪力滯的現(xiàn)象; 在均布荷載作用下,頂板剪力滯呈現(xiàn)正負交替變化,但負剪力滯接近于1,支座截面的剪力滯系數(shù)達到最大。從連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的鋼腹桿-混凝土組合梁橋剪力滯分析發(fā)現(xiàn),在兩跨跨中集中荷載作用下,遠離荷載作用的截面基本不受影響,僅在跨中位置剪力滯系數(shù)最大,同時在中支座位置出現(xiàn)負剪力滯; 在全橋均布荷載作用下,靠近中支座的負剪力滯效應十分突出,應該給予高度重視。

劉朵[24]以一座35m 長的簡支鋼腹桿-混凝土組合梁橋為工程背景,研究了該橋在自重作用下的剪力滯,同時研究了頂、底板厚度和鋼管厚度對剪力滯效應的影響。研究結(jié)果表明在相近的截面位置,有節(jié)點的截面比無節(jié)點的截面剪力滯效應顯著,同一截面頂板的剪力滯效應比底板的剪力滯效應顯著?；炷另敯宓暮穸葘袅挠绊戄^大,而混凝土底板和鋼管厚度對剪力滯的影響不大。

張瑩瑩[25]等對一座兩跨連續(xù)鋼腹桿-混凝土組合箱梁橋的剪力滯研究發(fā)現(xiàn),在恒載作用下,橋墩截面、橋臺截面的正應力不均勻程度比其他截面更為顯著,這是由于這兩個截面的約束情況不同于其他截面造成的。

鄭尚敏[26]等通過建立三維ANSYS有限元模型對波形鋼腹板組合梁和鋼腹桿-混凝土組合梁的剪力滯效應進行對比分析。研究表明鋼腹桿-混凝土組合梁的剪力滯效應在集中荷載作用下要比均布荷載作用下更明顯; 相同荷載作用下,波形鋼腹板組合梁的頂、底板正應力大于鋼腹桿-混凝土組合梁頂、底板正應力; 不同荷載工況下,兩種組合梁的剪力滯系數(shù)橫向分布大致相同。

孫偉斌[27]以節(jié)點為中心研究了簡支鋼腹桿-混凝土組合梁的剪力滯效應,研究表明不同節(jié)點之間,靠近橋端的剪力滯效應最為明顯,向跨中呈降低趨勢; 以節(jié)點中心為界限,受壓腹桿一側(cè)的橋面板出現(xiàn)負剪力滯效應,受拉腹桿一側(cè)的橋面板出現(xiàn)剪力滯效應; 剪力滯與負剪力滯在節(jié)點處最高,向中間逐漸降低,在中間剪力滯與負剪力滯消失。

根據(jù)以上研究發(fā)現(xiàn),鋼腹桿-混凝土組合梁的剪力滯效應較為明顯,剪力滯效應同時受到結(jié)構(gòu)形式、截面約束情況、荷載布置、混凝土板厚、鋼腹桿厚度以及截面位置的影響。除了以上影響因素以外,可能還存在其他影響因素需要進一步研究。

2.5 極限承載能力

張妙平[19]以深圳南山大橋(簡支鋼腹桿-混凝土組合梁橋)為工程背景,在僅僅改變腹板結(jié)構(gòu)形式的情況下,建立PC 混凝土箱梁、波形鋼腹板混凝土組合箱梁的有限元模型,在L/3 和2L/3(L為簡支試驗梁計算跨徑)施加兩點對稱荷載進行極限承載能力分析。在加載初期,PC 混凝土箱梁、波形鋼腹板混凝土組合箱梁和鋼腹桿-混凝土組合箱梁的跨中撓度比值為0.55:0.71:1; 在加載后期,PC 混凝土箱梁腹板開裂,撓度增大的速率加快,而波形鋼腹板混凝土組合箱梁和鋼腹桿- 混凝土組合箱梁的撓度比值沒有什么變化,達到極限荷載時,三者的跨中撓度比值為0.95:0.97:1。以體外預應力鋼筋屈服為標準,三者的極限承載能力相近,比值為1.02:1.04:1。由此可見鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)同樣具有較高的極限承載能力。

福州大學的董潔燦[28,29]等對鋼腹桿-混凝土組合箱梁的抗扭極限承載能力進行試驗研究,并且基于空間變角軟化桁架模型,提出了計算鋼腹桿-混凝土組合箱梁抗扭極限承載能力的簡化公式,與ANSYS有限元軟件計算結(jié)果對比,誤差控制在10%以內(nèi),可以應用于工程設計中。

雷聰[17]制作了3 片鋼腹桿-混凝土組合梁,組合梁采用了3 種不同的連接件構(gòu)造,以此來研究連接件構(gòu)造對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響,試驗表明不同的連接件構(gòu)造對結(jié)構(gòu)的極限承載能力影響很大。

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的極限承載能力研究在拱橋中也有相關研究。朱樸[30]從寧德嶺兜大橋的試驗研究中發(fā)現(xiàn),鋼腹桿的壁厚不是越大越好,它存在一個合理的取值范圍,鋼腹桿的傾角越大其極限承載能力越低,采用雙N 字形布置鋼腹桿的鋼腹桿- 混凝土組合拱的豎向剛度最高。

從以上研究成果發(fā)現(xiàn),鋼腹桿-混凝土組合梁的極限承載能力研究進行了不少試驗,同時得到了鋼腹桿-混凝土組合梁的極限承載能力、破壞模式以及一些可以運用于工程實踐的計算公式,但沒有出現(xiàn)極限承載能力的影響因素研究,同時試驗還比較單一,需要更為豐富的試驗研究。鋼腹桿-混凝土組合拱的極限承載能力研究目前相對較少,還有待進一步深入研究。

2.6 節(jié)點局部受力特性

在鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)中,鋼腹桿與混凝土板之間的節(jié)點應力復雜,當鋼腹桿軸力過大,上、下混凝土板容易出現(xiàn)沖切破壞。這就成了較多專家學者研究的重點,同濟大學、中南大學、東南大學以及一些交通科研院所都對節(jié)點局部構(gòu)造的受力性能進行了分析研究[31]。

尹安國[32]等通過對3 個PBL 連接件鋼-混凝土組合桁架節(jié)點進行水平單調(diào)加載,研究了外接式節(jié)點的受力特性、破壞模式和極限承載能力。通過研究發(fā)現(xiàn)PBL 連接件傳力效果明顯,增加鋼腹桿的厚度可以提高節(jié)點屈服后的強度以及極限承載能力,同時尹安國提出了腹桿不對稱(不等厚)的設計方法,使得試件破壞順序能夠與理想順序相吻合。

歐陽輝來[33]以西平鐵路上的實橋為工程背景,利用MIDAS FEA 對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的節(jié)點進行非線性分析,得到了節(jié)點部位的應力等值線圖、荷載-應力曲線以及應力-應變曲線,從而對節(jié)點細部構(gòu)造進行了精確的設計。端茂軍[34]等也對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的K 形節(jié)點進行試驗及仿真分析,得到了節(jié)點區(qū)域受剪破壞的主要原因,并通過試驗提出了鋼筋及螺栓直剪的多折線荷載-位移本構(gòu)模型。

鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造是此類橋梁設計的關鍵,閻衛(wèi)國[35,36]對中國第一座鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)進行了研究,并對該橋的節(jié)點構(gòu)造進行了介紹,該橋采用改進型的PBL 連接件,首先對鋼腹桿的端部進行切割,縱向焊接一塊鋼板,并采用螺栓連接,橫向焊接兩塊鋼板,同樣采用螺栓連接,同時在鋼板穿孔,貫穿橫向鋼筋,該橋的節(jié)點構(gòu)造設計已經(jīng)申請國家發(fā)明專利。閻衛(wèi)國[37]對T-PBL 節(jié)點進行數(shù)值分析和反復荷載作用下的破壞試驗研究,研究發(fā)現(xiàn)這種新型節(jié)點構(gòu)造有較高的極限承載能力,同時破壞屬于延性破壞。端茂軍[38]開發(fā)了一種便于快速組裝的PBL-鋼管節(jié)點,可以有效提高節(jié)點的抗剪承載力,同時通過試驗研究提出了偏于安全的抗剪承載力簡化公式,可用于實際的鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上研究成果可以看出,鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的節(jié)點設計是結(jié)構(gòu)設計的關鍵,節(jié)點構(gòu)造影響橋梁的整體受力、極限承載能力以及結(jié)構(gòu)破壞模式。就重要性程度來說,目前對于節(jié)點構(gòu)造的研究相對較少,需要更多地改進現(xiàn)有的節(jié)點構(gòu)造,增強結(jié)構(gòu)的抗破壞性。

2.7 動力特性

1.自振特性

目前,對于鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)自振特性的研究較少。楊偉[39]以一座簡支鋼腹桿- 混凝土組合箱梁橋為研究對象,研究了鋼腹桿剛度、空腹比、節(jié)間高寬比對結(jié)構(gòu)自振特性的影響,研究表明空腹比對結(jié)構(gòu)的自振特性影響最大,在結(jié)構(gòu)設計過程中需要首先根據(jù)梁高確定空腹比。陳福斌[40]對一座實橋進行了特征值分析,得到了反映該橋?qū)嶋H工作狀況的動力學參數(shù),在設計時應當使固有頻率避開第一階固有頻率,避免共振現(xiàn)象的發(fā)生。由此可見,鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)在實際的橋梁設計中,有必要對結(jié)構(gòu)的自振特性進行研究。

朱志輝[41]等人對一座新建鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁進行了行車動力響應分析,分析了節(jié)點剛域?qū)蛄鹤哉裉匦缘挠绊?研究了節(jié)點剛域和行駛線路對列車走行性及橋梁整體和局部桿件動力響應的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)考慮節(jié)點剛域后橋梁的自振頻率有所增大,最大增幅達到19.7%; 考慮節(jié)點剛域之后,列車引起的橋梁振動位移和加速度顯著降低; 為了能夠準確分析該類橋型的車橋耦合振動,建議考慮節(jié)點剛域建模。

2.抗震性能

韋建剛[42]同樣以主跨為160m 的寧德嶺兜大橋為原型,對鋼腹桿-混凝土組合拱橋進行試設計,通過計算研究發(fā)現(xiàn)拱圈自重較混凝土拱橋降低32%,采用鋼腹桿-混凝土組合拱有利于提高抗震性能。同時,以寧德嶺兜大橋為工程背景,對其抗震性能進行了詳細分析,研究表明鋼腹桿-混凝土組合拱的面內(nèi)基頻、面外基頻、橫向應力響應、縱向彎矩以及軸向應力相比于混凝土拱均有所降低,采用鋼腹桿-混凝土組合拱對于抵抗豎向震動有一定作用[43]。

以上的鋼腹桿-混凝土組合拱橋抗震分析是假定各支承點一致激勵和結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下處于彈性階段,地震響應中的多點激勵、行波效應以及非線性行為對鋼腹桿-混凝土組合拱橋抗震性能的影響有待進一步研究[44]。

3 總結(jié)

通過以上研究成果的歸納整理可以看出,鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)還有以下幾點需要進一步研究:

1.鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的理論計算方法目前較少,還有待進一步研究便捷的計算理論方便結(jié)構(gòu)設計。

2.鋼腹桿的節(jié)點構(gòu)造復雜,在車輛荷載作用下的疲勞問題目前尚沒有相關研究成果。

3.目前已有研究表明鋼腹桿-混凝土組合箱梁結(jié)構(gòu)的抗扭剛度偏低,采用預應力混凝土箱梁的偏載系數(shù)明顯不能滿足設計要求,目前尚無試驗研究以及更多的數(shù)值模擬研究,需要對更多的鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁進行抗扭性能對比分析以及試驗研究。

4.鋼腹桿與混凝土的節(jié)點位置是整個結(jié)構(gòu)的薄弱位置,容易造成節(jié)點沖切破壞,此處的節(jié)點細部構(gòu)造設計還有待進一步研究,以增強抗破壞性。

5.對于鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗震性能研究目前僅僅針對拱橋結(jié)構(gòu),對梁橋尚無相關研究成果,需要進一步對比研究鋼腹桿-混凝土組合梁橋與PC 混凝土梁橋、波形鋼腹板混凝土組合梁橋的抗震性能。同時,鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的動力特性研究較少,需要更多的工程實例進行研究分析。

6.由于鋼和混凝土的熱膨脹系數(shù)不同,目前尚無針對溫度荷載、溫度梯度荷載對鋼腹桿-混凝土組合結(jié)構(gòu)的受力分析,溫度可能造成結(jié)構(gòu)應力較大,還需要進一步研究。

7.PC 混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在混凝土收縮徐變作用下會產(chǎn)生較大撓度,造成混凝土開裂,目前尚無混凝土收縮徐變對鋼腹桿-混凝土組合連續(xù)剛構(gòu)橋的影響研究。