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减小字体 增大字体 作者:魏晋君  来源:本站整理  发布时间:2019-11-27 8:49:21


魏晋君

摘 要:今年,钢-混凝土组合结构桥梁在我国经历了快速发展过程,在传统的结构形式及材料组成上再不断的革新,文章介绍了近年在桥梁工程领域发展较为突出的组合结构形式,通过组合梁、组合柱和组合拱三类组合形式分析钢-混凝土组合结构桥梁在我国的发展现状及其各自的应用状况,最后提出部分组合结构还有待进一步的研究推广,为以后关于钢-混凝土组合结构的研究指明了方向。

关键词:钢——混凝土梁;组合梁;组合柱;组合拱

钢——混凝土组合结构桥梁是一种新型桥梁设计形式,将钢与混凝土两种材料结合组成一个受力整体构件共同承担荷载。这种设计形式充分利用了钢和混凝土的特性,大大提高了结构的刚度,减小了结构的体积质量以及在外部荷载作用时的挠度,增加了结构的稳定性。与单纯的混凝土结构桥或钢结构桥相比较,钢结构的优点弥补了混凝土的缺点,混凝土的优点弥补了钢结构的缺点,使得钢-混凝土组合结构桥梁结构具有了抗震性能强、施工快捷方便、造价低、安全可靠等优点。文章根据桥梁结构的截面构成形式及受力特性将其分为组合梁、组合柱及组合拱三种形式,并就其在我国应用及研究进展做简要介绍。

1 组合梁

组合拱结构形式主要分为钢梁-混凝土板组合梁、钢腹板-PC组合箱梁和钢管混凝土组合梁。钢梁-混凝土板组合梁是目前技术最成熟的结构设计形式,主要由钢梁和混凝土上翼缘板组成,目前,对于钢梁-混凝土板组合梁的研究主要集中于超强变厚钢,高能混凝土,优化结构形式和开发新型剪力键。我国基础设施的建设还很不完善,发展空间还很广阔,很有研究意义。钢腹板-PC组合箱梁以钢结构作为腹板,代替了原来的混凝土腹板,现在采用较多的形式为波形钢腹板-PC组合箱梁和钢腹杆-PC组合箱梁,其跨越能力大,特别是在双层桥面中优势较为突出,因其在节点处的受力性能和施工方法上有特殊要求,所以在以后的研究中在此方面应具有一定的针对性。钢管混凝土组合梁是在钢管桁梁发展基础之上而来的,自重小,美观施工简单,但节点抗疲劳性能较弱,限制着其发展,目前就开展提高管内混凝土抗拉能力对钢管混凝土组合梁发展具有深远的研究价值。

2 组合柱

钢-混凝土组合柱一般分为在钢管内灌注混凝土的钢管混凝土柱和钢管外包混凝土的型钢混凝土柱,主要作用在桥塔和桥墩之间,根据构件直径的大小选择选择不同的钢管混凝土结构,在受力工程中,主要依靠钢管内的混凝土承受压力,二者通过这种结合方式优势互补,施工方便,保证了施工质量。随着技术的发展,先后又出现了钢管混凝土劲性骨架柱、钢管混凝土复合柱、钢管混凝土混合柱等。钢管混凝土劲性骨架柱是一种新型的钢混凝土组合结构形式,与外包混凝土的型钢混凝土柱相比施工方便,结构刚度大,节省钢材,目前已在部分桥梁中得以应用。钢管混凝土复合柱和钢管混凝土混合柱是在钢管混凝土劲性骨架柱的研究基础上设计的针对西北地区高桥墩结构而设计的,目前已有部分桥梁使用。

3 组合拱

拱结构在受力时主要以受压为主,先采用较多的为钢管混凝土拱和劲性钢骨架混凝土拱,其应用基本与组合柱相似。拱结构在收到压力的同时也承受较大的弯矩,因此在其组合结构中结合了组合梁的设计形式和组合柱共同的特点,发展出了钢管混凝土组合拱和钢腹板(杆)-混凝土组合拱。目前该结构形式在我国的应用趋势仍然处于上升阶段,行业规定和标准也在随着现场问题的出现在不断的完善。在钢腹板(杆)-混凝土组合拱中,为了更能使用新型桥梁的需要,先后设计出来波形钢腹板混凝土组合拱、平钢腹板混凝土组合拱和钢腹杆混凝土组合拱,研究表明,拱的受罚承载能力并不是拱的主控项目,且其受剪问题较为微弱,而是抗压弯承载能力和稳定性要求,因此在采用上述波形钢时结构形式将会达到很好的效果。

4 其他组合形式

除上述介绍外,还有部分组合结构形式,目前也广泛应用于了实际施工当中或处于进一步研究推广阶段。如槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、大跨斜拉桥组合桥面系和双重组合作用连续组合梁桥等,槽型钢-混凝土组合梁桥是针对传统的预应力混凝土箱梁和预应力混凝土槽型梁提出来的;钢-混凝土组合刚构桥是结合钢-混凝土组合结构与刚构桥结构的优点而设计形成的;大跨斜拉桥组合桥是在混凝土斜拉桥和钢斜拉桥的研究基础之上,通过研究它们的优缺点,将其结合而产生;双重组合作用连续组合梁桥是在连续的桥梁的负弯矩处形成一个倒置组合截面,提高负弯矩处的刚度增强桥面系的抗裂性。都是通过合理组合设计使混凝土和钢能够充分发挥其性能,产生更好的支护效果。

5 结语

钢和混凝土的结合已经成为了现在大跨度桥梁结构设计时所采用的基本结构材料组合形式,文章根据其受力特性将其大致分为了三类,即组合梁、组合柱和组合拱。其中有部分技术为我国从国外所引进,再对其进行消化吸收,不断发展,使其变为自己的技术成果。我们在以后的发展中还要继续发扬不断探索的精神,总结施工经验,建立健全相关规范标准,为我国的钢-混凝土组合结构的技术发展扫平道路,使其更好的为我国大规模的基础设施建设服务。

在对国外技术进行消化吸收的基础上,我们国内也提出了许多新的设计形式,像劲性骨架混凝土桥面板-钢板混凝土桁架组合桁梁、复合柱和混合柱、波形钢腹板-钢管混凝土组合梁、钢管混凝土劲性骨架柱、钢腹板(杆)-混凝土组合拱等等。其中有的已经广泛投入实际工程中,有的由于各方面原因还未得到推广,处于继续研究阶段,因此在钢混凝土组合结构设计工作中我们还任重而道远。

参考文献

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