结合梁结构在我国桥梁中的应用和主要技术问题总结分析
时间:2013-11-26 12:01 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:张子尧 庞竞拓 点击次数:
【摘要】本文介绍结合梁结构的构成及特点,总结近年结合梁结构在我国梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等各式桥型中的应用。分析结合梁结构在桥梁设计中,存在的剪力键标准化、刚度合理匹配、负弯矩区混凝土板防裂处理、温度影响、混凝土收缩徐变等问题。供工程技术人员参考。
【关键词】桥梁工程;结合梁;剪力键
结合梁结构指采用剪力键将下部的钢板梁、U型钢梁、钢箱梁和钢桁梁等构件和上部的钢筋混凝土板结合在一起共同作用的一种复合结构,这种结构充分利用钢材良好的抗拉性能和钢筋混凝土较好的抗压性能[1]。
结合梁结构具有高度小、自重轻、承载力高、刚度大、节省支模工序和模板、减少现场作业量、施工速度快、综合效益好等优点。作为重要的承重结构形式已广泛应用于工业厂房、大跨结构、地下结构、高层建筑和桥梁结构等[2]。
多年来,结合梁结构的应用实践表明,它不仅可以很好地满足结构的功能要求,而且具有良好的技术经济效益,在建筑及桥梁结构等领域体现出广阔的应用前景。在我国,结合梁结构已部分应用与桥梁工程中[3]。本文就这一技术做总结分析。
1结合梁结构在梁桥中的应用
1.1在简支梁桥中的应用
与钢桥相比,结合梁桥具有节省钢材、建筑高度低、噪声小、耐疲劳等优点;与混凝土桥相比,结合梁桥具有重量轻、刚度大、制造简单、施工速度快等优点。城市轨道钢桁梁桥多有梁高限制,并要求较高刚度且避免明桥面,多采用结合梁结构,如:武汉轨道交通跨越京广线的40m简支梁桥,通过采用结合梁结构实现了满足既有铁路净空限制,且施工期间不中断铁路[4]。我国新建的各种高速铁路钢桁梁桥,为避免明桥面,亦多采用结合梁桥面。
1.2在连续梁桥中的应用
1993年建成的北京国贸桥,3个主跨采用连续结合梁结构,在国内城市立交桥中首创。综合效益有:(1)比现浇桥面板节省近4000m2高空支模工序和模板,减小湿作业量,缩短工期近一半,未中断下部交通;(2)比钢筋混凝土梁桥自重减轻约50%;(3)比钢桥节省钢材30%左右。实现"轻型大跨、预制装配、快速施工"的目的[3]。台北城市立交中亦有类似应用。江苏省常州市武进区,跨越京杭运河的平陵大桥,长252m(71+110+71),宽33.5m,主桥采用三跨连续结合梁结构,降低梁高,实现互通设计的平面化。
2结合梁结构在拱桥中的应用
2006年通车的广州丫髻沙大桥,桥面采用结合梁结构,有效降低桥梁自重。广州新光大桥,三跨连续刚架钢桁拱桥,主、边跨相差悬殊,为使传给拱脚三角刚架的竖向力平衡,主拱桥面采用结合梁,边拱采用混凝土梁。北京市玉渊潭公园入口的蝴蝶拱人行桥也采用了结合梁结构。
3结合梁结构在斜拉桥中的应用
1991年建成的上海南浦大桥,三跨主梁均为工字型钢梁与钢筋混凝土桥面板相结合的结合梁结构。1993年建成的上海杨浦大桥,双塔三跨斜拉桥,主跨602m,主梁采用双侧钢箱梁与混凝土桥面板结合的结合梁结构。两桥均先架设钢纵梁和钢横梁,形成施工拼装单元,再将预制钢筋混凝土桥面板铺装就位,浇筑接缝混凝土,通过上翼缘栓钉形成结合梁结构,节省支模工序,方便施工,保证质量。
20世纪末修建的最大规模公铁两用桥,芜湖长江大桥,跨径180+312+180m,上层公路部分采用结合梁结构桥面[5]。2011年通车的湖北省武汉市二七长江大桥,为三塔斜拉桥,双主跨均616m,桥面采用结合梁结构。
4结合梁结构在悬索桥中的应用
2003年建成的江苏省苏州市苏州新区的索山桥,跨径33+90+33m,桥面总宽37m,是当时国内最大跨度的自锚式悬索桥。主梁除边跨端锚段采用混凝土外,均采用结合梁结构[6]。2006年建成的广东省东莞市东江大桥,跨径112+208+112m,是国内第一座双层公路桥,采用三片钢桁的刚性悬索加劲,双层桥面均采用结合梁结构,保证了桥面铺装质量。
5结合梁结构的主要技术问题
5.1剪力键标准化
对于剪力键的承载力及影响因素,尚处于经验阶段,针对特定工程实,通过实验得出经验公式[7]。多采用推出试验方法,但试件形式和尺寸无统一标准。设计人员并不是依靠受力或荷载要求去选用剪力键,而是先取用结合梁结构,再通过实验得出其许用值,反过来再去修正设计,使设计过程繁琐,给工程设计人员造成麻烦。
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