段騰飛

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東廣州510000）

0 引言

組合梁橋是指采用剪力連接件將鋼板梁、鋼箱梁、鋼桁架等結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)合成組合截面共同工作的一種復(fù)合式結(jié)構(gòu)。對(duì)于簡支鋼-混組合梁，因?yàn)槠渖暇壥軌?、下緣受拉的受力特點(diǎn)，可以充分發(fā)揮鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，因此得到廣泛運(yùn)用。本文通過40m 簡支鋼-混組合梁工程實(shí)例，總結(jié)出簡支鋼-混組合梁的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以供相關(guān)工程參考。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于深圳市龍崗區(qū)坂田街道，南起坂銀通道南坪立交節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過坂雪崗大道沿環(huán)城東路北行至坂瀾大道，再沿坂瀾大道北行，終點(diǎn)接坂李大道。本次環(huán)城路快速化改造（吉華路-坂瀾大道）作為整條環(huán)城路一期工程，路線長約1.57km。吉華路跨線橋是一期工程中控制性工程，橋長318.5m，跨徑組合為(39.25+40)+3x40+(2x40+39.25)=318.5m，梁高1.8m，寬27m，雙向六車道，橋梁橫斷整幅布置。橋梁部分位于圓曲線段，圓曲線段橋梁中心線半徑644m。上部結(jié)構(gòu)采用簡支橋面連續(xù)鋼-混凝土組合梁，下部結(jié)構(gòu)采用大懸臂半隱式蓋梁雙柱墩。

2 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼-混組合梁，結(jié)構(gòu)簡支，橋面連續(xù)，單跨梁長為38.42m，梁高為1.8m，橫斷面采用四片組合箱梁，組合梁間距為3.333m，鋼梁采用U 型開口截面，單片鋼箱梁寬度為3m，翼板懸臂長度為2.5m，腹板采用直腹板，腹板上翼緣寬度為0.7m。鋼梁之間通過高0.5m 的工字型鋼橫梁連接，橫梁間距為3m。鋼箱梁采用Q345C，橋面板采用C50。

橋面板采用預(yù)制混凝土橋面板，橋面板縱橫向均分塊預(yù)制。由于橋梁位于曲線變化段，為適應(yīng)橋梁曲線變化，盡量減少預(yù)制板種類及模板，同時(shí)方便吊裝，預(yù)制板縱向間距為3m，橫向間距為3/3.333m。橋面板厚度為0.260m，通過剪力釘與鋼箱梁頂板連接，剪力釘采用Φ22 圓柱頭栓釘，鋼箱梁每道上翼緣布置3列栓釘，橫向間距0.2m，沿梁軸線方向間距0.25m。在腹板及橫隔板位置設(shè)置濕接縫，通過濕接縫調(diào)整內(nèi)外弧線差，濕接縫全部采用0.26m 厚C50 微膨脹混凝土，橫橋向濕接縫寬度為0.6m，縱橋向濕接縫寬度為0.30～0.42m，如圖1所示[1]。

圖1 組合梁標(biāo)準(zhǔn)斷面（mm）

3 結(jié)構(gòu)建模分析

3.1 計(jì)算模型與假定

40m 跨鋼-混組合梁模型取實(shí)際梁長38.42m，計(jì)算跨徑為37.36m，橋面板等厚0.26m，鋼梁梁高1.54m。組合梁采用預(yù)制橋面板，后澆濕接縫。鋼梁鋼板厚度：頂板20mm，底板20～26～32mm，腹板16mm。上部結(jié)構(gòu)架設(shè)過程中，在跨中設(shè)立一個(gè)臨時(shí)墩。

計(jì)算運(yùn)用軟件Midas Civil 建立梁格模型，對(duì)主橋進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算中根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2015）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行內(nèi)力組合和結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算[2]。

3.2 計(jì)算結(jié)果

3.2.1 施工階段計(jì)算結(jié)果，如表1所示

表1 組合梁施工階段計(jì)算結(jié)果匯總表

《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64—2015）第11.2.1 條，組合梁抗彎承載力應(yīng)采用線彈性方法計(jì)算，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

鋼梁最大壓應(yīng)力：1.1×69.21 = 76.13MPa ＜270MPa；鋼梁最大拉應(yīng)力：1.1×86.5 = 95.15MPa ＜270MPa；混凝土最大壓應(yīng)力：1.1×8.72 = 9.59MPa ＜22.4MPa；故，施工階段結(jié)構(gòu)受力能滿足要求。

3.2.2 成橋運(yùn)營階段計(jì)算結(jié)果

表2 組合梁極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果匯總表

計(jì)算結(jié)果表明，鋼-混組合梁在各個(gè)工況下受力性能良好，傳力途徑明確，混凝土和鋼材都有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備，能夠滿足規(guī)范的各項(xiàng)指標(biāo)要求。在最不利荷載工況作用下，鋼結(jié)構(gòu)及混凝土橋面板應(yīng)力及變形滿足規(guī)范要求。

3.3 橫向分布系數(shù)算法分析

由于本項(xiàng)目組合梁箱間橫梁高度較小，與主梁截面特性相比，未能近似成剛性橫梁，因此，本次計(jì)算對(duì)跨中截面分別采用鉸接板梁法、剛接板梁法、剛性橫梁法，與Midas 梁格分析結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證兩者的差別[3]。

3.3.1 主梁截面特性

邊梁：截面抗彎慣性矩I：0.2502m4，截面抗扭慣性矩It：0.8095m4。

中梁：截面抗彎慣性矩I：0.2337m4，截面抗扭慣性矩It：0.2929m4。

3.3.2 主梁截面特性

表3 組荷載橫向分布系數(shù)表

3.3.3 與Midas 的比較

本次計(jì)算以鉸接板梁法與Midas 梁格進(jìn)行對(duì)比。

從下圖2、圖3 可知，對(duì)邊梁跨中，Midas 計(jì)算結(jié)果與鉸接板梁法計(jì)算結(jié)果比值：2171/1788=1.214；對(duì)中梁跨中，Midas 計(jì)算結(jié)果與鉸接板梁法計(jì)算結(jié)果比值：1632/1660=0.983。

圖2 Midas 梁格汽車荷載下鋼梁彎矩（kN·m）

圖3 鉸接板梁法汽車荷載下鋼梁彎矩（kN·m）

通過兩種算法對(duì)比可以看出，對(duì)于邊梁，較鉸接板梁法高估了箱間橫梁的傳力，計(jì)算出的邊梁內(nèi)力較實(shí)際偏小。對(duì)于中梁，鉸接板梁法計(jì)算出的內(nèi)力與中梁實(shí)際受力情況比較相近。因此，針對(duì)本項(xiàng)目宜采用梁格法進(jìn)行主橋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

4 結(jié)語

項(xiàng)目上部結(jié)構(gòu)簡支鋼-混組合梁高跨比約1/21，用鋼量為277kg/m2，主梁應(yīng)力及變形均處于較合理的水平。上部結(jié)構(gòu)施工過程中，通過架設(shè)臨時(shí)墩可有效降低鋼梁應(yīng)力，從而降低用鋼量。另外，由于剪力釘一般是在工廠與鋼梁焊接好，再運(yùn)輸至現(xiàn)場，由于預(yù)制橋面板鋼筋與剪力釘布置均較密，在安裝預(yù)制橋面板過程中，橋面板預(yù)埋鋼筋很容易與剪力釘沖突，影響施工效率及質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意橋面板鋼筋合理布置，避免與剪力釘沖突。