钢-混凝土混合梁桥设计.pdf

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1、器桥梁工程BridgeEngineering钢一混凝土混合梁桥设计李忠平，侯登高，吕凯(济南市市政T程设计研究院有限责任公司，山东济南250101)摘要：连续梁桥的主跨用钢粱、边跨用混凝土梁，形成混合梁体系．使桥梁性能得到大幅度提高，并且具有跨越能力大的优点，但结合段的设计是混合梁桥设计的重点和难点。针对水屯路桥桥梁结构形式。分析对比了几种常用的剪力连接形式，论证了钢一混凝土混合梁结合部的刚度匹配及措施，为同类桥梁设计提供参考。关键词：桥梁；钢一混凝土混合粱；剪力连接件：刚度中图分类号：U442．54文

2、献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)05--0048-03DesigningofaCompositeSteel-ConcreteBeamBridgeLiZhongping，HouDenggao，LiiKai1工程概况水屯桥是济南市小清河综合治理T程的重要组成部分，跨越小清河。桥位处小清河规划宽度95m，断面型式为复式河槽，主河槽宽75m．南侧副河槽宽20m，北岸紧邻南水北调输水暗涵。该桥初选方案为一跨刚构桥，由于北岸暗涵的影响，基础很小，结构存在安全隐患，且规划游步路需在桥梁处断开，对整

3、体景观影响较大。根据现场实际情况，我们对方案进行了调整，最终确定该桥为23．5m+65m+23．5mj跨连续梁桥，这样既满足了一跨过河的要求。又不影响输水暗涵和游步路规划要求。由于边跨与中跨跨径比为O．36。全部做混梁受力不合理，为此，中跨采用钢箱梁，边跨采用混凝土梁的混合连续结构体系。2钢一混凝土混合梁结合段设计连续梁桥的主跨用钢梁、边跨用混凝土梁，形成混合梁体系，性能上得到大幅度提高，并且具有跨越能力大的优点，但是结合段是主梁刚度突变点，容易形成结构体系的弱点I¨。结合段的设计，成为该桥设计的重点和

4、难点。2．1结合部构造形式及结构特性比较钢梁与混凝土梁结合部主要有有格室(见图1)与无格室(见图2)的构造形式【2I。结合段受力模式、施工方式的不同决定了构造形式也不尽相同．主要结合段构造形式的传力特点，优、48辛芩投木一cr2010No．5(Sep．)V01．28擘圭薹阜_型翌_+—_塑塑—_一a1前承压板辈竺}塑生+—壁L—b)后承压板降圭茎晕_型盟_+—塑堕—一c)前后承压板图l有格室结合段a)顶底板、承压板(A)l。·．·⋯-．、—一尹≮二。．·：司致。一，’；黜驿绔摧．铜粱殷：c)承压板图2缺

5、点见表1。f．．·’．．。．-∑———，1墩：：．jl／一／-_'—7、·Ill"—太II．。’打t●t’缸鼬螂结合嚣．钢集嚣b)底板承压板d)顶底板、承压板(B)无格室结合段表1混合梁桥结合部结构特性的比较12I桥梁工程器BridgeEngineering2．2水屯路桥结合部构造形式选用根据混合梁桥的结构特点。预应力混凝土梁与钢梁的连接位置，宜选在弯矩及剪力较小的地方，这样其结构处理比较简单。根据纵向计算结果，最终连接位置选定在边跨距墩中心线4．5in处，此处，弯矩最小，剪力也减小。根据该桥的受力特点

6、并考虑施工，最终选用有格室后承压板的构造形式，如图3所示。图3水屯桥钢一混凝土结合部(cm)采用后承压板的构造方式．其连接件能够充分发挥作用、传力明确；结合面的应力集中较小；格室与主梁的混凝土形成连续构造：将钢梁节段竖起然后浇筑格室混凝土比较容易、连接件根部混凝土不易离析【31。2．3剪力连接件设计混合梁中连接件传递钢与混凝土板之间纵、横向剪力，限制两者在受弯时不产生相对滑移，保证截面上两种不同材料共同发挥作用。常用的连接件有以下几种：1)栓钉。采用栓钉连接件，施工方便、质量容易得到保证，且其力学性能不

7、具有方向性，因此得到了广泛应用。影响栓钉抗剪承载力的主要因素是混凝土强度和栓钉的直径。其破坏模式主要是栓钉根部连接处的剪切破坏。2)弯筋。弯筋剪力连接件是利用在钢板与混凝土之间布置有角度的钢筋．来抵抗钢与混凝土之间的剪力【4】。影响弯筋连接件抗剪承载能力的主要因素是弯筋的直径和弯筋与混凝土的锚固长度。3)型钢。型钢的抗剪丁作性能与栓钉基本相似，其抗剪承载力和抗剪刚度更大．与栓钉不同的是其力学性能具有方向性。由于型钢的截面积较栓钉大很多，因此。型钢的破坏模式往往是连接件附近的混凝土发生受压破坏。4)PBL

8、剪力键。PBL连接件是由德国人雷昂哈特和Partners公司研制出的一种新型剪力连接件。它由带孔的钢板组成，可焊接在工字形截面的上翼缘(见图4)。开孔钢板与灌注入其中的混凝土，形成一系列的混凝土抗剪销来抵抗剪力流，也可以在圆孔内设置贯通钢筋，以提高抗剪能力。图4PBL剪力键20t0卑5期(9一)第28誊啼荭焱客一ET49器桥梁工程BridgeEngineeringPBL连接件的破坏主要是开孔钢板中的混凝土抗剪销或孔间钢板的剪切破坏和撕裂。因