鋼混組合梁橋的設計實踐探討范文

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摘要：鋼混組合梁橋是我國道橋項目施工中應用廣泛的一種重要橋梁形式。該結構可以最大程度利用混凝土抗壓性以及鋼材抗拉性，同時可以很好地規避混凝土抗裂性差以及鋼材容易受壓屈曲的缺陷，具有很強的設計和應用價值。

關鍵詞：鋼混組合梁橋；結構設計；難點；對策

在現代土建工程趨于經濟化和可持續發展的大背景下，如何最大程度發揮各種建材的力學性能與優勢，降低工程建設成本是當前發展和研究的重點。組合結構作為一種重要的結構形式，可以在確保不同結構材料之間保持良好連接性的基礎上，發揮不同結構材料的力學性能與優勢，大大提升了工程結構整體性能，具有很強的推廣、研究與應用價值。

1鋼混組合梁橋結構特征以及常見截面形式

1.1結構特征分析

鋼混組合梁橋結構特征主要表現在如下幾個方面：其一，結構自重輕，強度更高。相較于混凝土梁橋，鋼混組合梁橋結構中應用了許多自重更輕且強度更高的鋼材，在一定程度上降低結構自重，增強結構強度。其二，施工便捷。該種梁橋結構可以實現分段預制和吊裝安裝作業，具體就是先分段預制鋼梁和混凝土，然后運輸到施工現場來進行組合安裝，大大提升了施工便捷性，同時施工效率比較高。其三，力學性能突出。鋼混組合橋梁通過在混凝土下方設置鋼梁，可以充分利用鋼材良好受拉作用的同時，避免混凝土出現受拉開裂情況，同時也避免行車荷載直接接觸鋼梁結構，這樣有助于降低出現鋼梁出現疲勞失效的概率。

1.2常見截面形式

在計算理論持續發展和完善的背景下，鋼混組合梁橋截面形式也發生改變，常見的主要包括如下幾種類型，即：（1）鋼混組合箱梁截面形式。這種截面形式的鋼混組合梁橋具有良好的抗扭性與穩定性，并且通過應用傾斜形式腹板來減小底板寬度，同時由于封閉了混凝土內外部的表面，所以具有良好的耐久性，主要適用于大跨徑橋梁或曲線橋梁工程建設中。（2）鋼混組合桁架截面形式。該種截面形式的鋼混組合梁橋具有良好的通用性、實用性與美觀性。由于相對繁雜的設計節點以及較多的外露桿件，所以養護工作量相對較大，尤其適用于大跨徑橋梁結構設計。（3）鋼混組合板梁截面形式。該種截面形式的鋼混梁橋的梁高比較低，構造設計簡單，施工更為便捷，經濟效益更好。但是由于涉及到許多外漏的構件，在一定程度上增加了工程養護量，主要適用于中小跨徑橋梁設計。

2鋼混組合梁橋的設計難點

通過上述分析可知，鋼混組合梁橋具有眾多結構優勢，力學性能也比較突出。但是在結構設計過程中依舊存在一些設計難點，具體表現在如下幾個方面：其一，構造層面設計難題。為了確保鋼混組合梁橋結構性能得以發揮，必須確保鋼與混凝土之間具有良好的連接性能。但是卻很難掌握復雜應力狀態下結構是否存在滑移以及其是否會對結構受力安全性產生影響。其二，截面層次設計難題。對于不同截面形式的鋼混組合梁橋結構，面臨著不同的設計問題。比如，連續梁橋結構形式的鋼混組合梁橋，需要著重考慮負彎矩區開裂問題的處理。其三，結構整體層次（體系層次）設計難題?？紤]到鋼梁組合梁橋具有比較大的橫向寬度，結構自重較輕，所以橫向穩定性比較差，尤其是如果梁橋中間點采用了鉸支撐設計形式，那么會進一步降低其橫向穩定性，所以設計中需要著重考慮相應設計要點。

3鋼混組合梁橋的設計對策

3.1構造層次的設計對策

鋼混組合梁橋構造層次的設計難題在于處理好鋼材和混凝土二者之間的連接問題，力求確保二者連接的穩固性?？紤]到鋼材和混凝土的變形性能與彈性變量等有很大差異，所以為了更好發揮二者的協同受力和變形作用，就需要采取恰當的構造措施來增強二者的一體性和整體性。此外，在設計鋼梁組合梁橋截面連接形式的時候，還需要考慮是否存在滑移問題及其是否會影響混凝土面板和鋼梁之間的連接情況，必要時通過彈塑性計算來對截面承載力進行計算和驗證。

3.2截面層次的設計對策

如果負彎矩區的底板鋼梁處于受壓狀態，那么就非常容易出現局部彎曲失穩，這樣會逐步擴散到結構體系層次，會破壞整個梁體，所以通過加設多道加勁肋來防范底板部位處出現屈曲情況。但是由于腹板以及負彎矩區底板具有很高的應力水平，同樣容易出現屈曲問題，需要在腹板位置處合理設置加勁肋，并適當地增加相應板件的厚度，同時可以在支點負彎矩區域內進行全截面混凝土澆筑，以便可以全面包裹負彎矩區鋼板來消除底板存在的屈曲問題。此外，鋼混組合梁橋的負彎矩區域還會伴有頂板混凝土開裂問題，尤其是在活載作用下會因為過大負彎矩使頂板出現較大拉應力，容易產生混凝土開裂問題。針對這種情況，可以采取下述對策來解決相應的負彎矩區開裂問題：（1）板面板滯后鋼梁結合對策。為了降低鋼混組合梁橋負彎矩區開裂風險，在跨中區域橋面板的澆筑結合施工，通過相應的應力使鋼梁將其預先進行變形，借此來將跨中區域位置處的鋼梁和混凝土橋面板結合過程中所產生的收縮變效應消除掉，最后再進行負彎矩區域的橋面板澆筑結合，從而確保負彎矩區混凝土和鋼板連接的整體質量。（2）支座位移法。通過在鋼混組合梁橋施工中對支座的位移進行調整，可以使負彎矩區域中的混凝土處于預壓狀態效果。如圖2所示，在鋼梁架設完畢后，將中支座頂升后，待橋面板澆筑完成后再將頂升的中支座放置在原來位置，從而達到預壓的效果。（3）施加中支點頂板預應力。通過在容易出現開裂的負彎矩區域先施加一定的預應力，待儲備到一定程度頂板壓應力，將這些壓應力對后續運營過程中產生的頂板拉應力進行抵抗，從而降低頂板出現開裂問題的概率風險，這種方法主要適用于大跨徑組合梁橋設計。

3.3體系層次的設計對策

在外界形成荷載作用下，鋼混組合梁橋發生傾覆問題的一個重要機理在于整個梁橋結構繞著一個軸出現了翻轉問題，一旦其超過固定的臨界狀態，那么就會使相應的鋼混組合梁橋變成一個機動體系，進而造成傾覆破壞問題。在設計鋼混組合梁橋結構的時候，為了避免出現傾覆破壞，可以采用下述幾種方法：其一，考慮到獨柱墩中間通常會應用距離較近的雙點支撐或單點支撐，所以必須要對直線或大曲率的獨柱墩型式梁橋進行合理設計，避免影響其抗扭性能。其二，為了增加獨柱墩的抗扭性，需要對獨柱墩的橫向支座間隔進行合理設定。對于單點支撐型式，可以直接將梁體和橋墩固結在一塊。其三，橫向穩定構造的設計，可以應用豎向抗拉鋼筋設置或抗拉支座設置方式來提升穩定力矩較小梁橋結構的橫向穩定性。

4結束語

總之，鋼混組合梁橋是當前橋梁建設中常用的一種橋梁類型，其可以最大程度發揮混凝土和鋼材二者的優勢，降低工程建設成本。為了有效確保其設計質量，需要著重處理鋼混連接構造問題，負彎矩區開裂問題以及橫向穩定性問題等設計難題，確保可以提升鋼混組合橋梁設計的整體質量。

參考文獻：

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[3]孫濤.鋼混組合梁橋的設計要點和方法[J].城市道橋與防洪，2017（15）：67-69.

作者：鮑旺祥 單位：江蘇緯信工程咨詢有限公司