摘要：在桥梁工程建设中，钢-混凝土组合结构的应用十分广泛，其具有环保、节能等诸多优势，因此广受业界人士的好评。文章首先对钢-混凝土组合结构的形式及特点进行介绍，然后论述钢-混凝土组合桥梁设计的要求，最后就钢-混凝土组合在连续梁桥设计中的应用进行详细分析论述，以供参考。
关键词：桥梁设计；市政工程；钢-混凝土组合
前 言：在现代桥梁的建设中混凝土材料和钢材料是使用最为广泛的两种建筑材料，但是这两种材料在力学性能以及物理性质上则是存在着很多的差异，可谓各具优劣。因此就出现充分融合钢材料和混凝土材料双方优点的钢-混凝土组合结构，其合理的应用在桥梁工程中，可有效提升桥梁的抗拉、抗剪能力，同时又能提高桥梁的抗压能力。本文即在此背景下，就钢-混凝土组合在桥梁设计中的要点和应用进行详细的分析论述，以下为详细研究内容。
1 钢-混凝土组合的形式及特点
1.1钢-混凝土组合结构的形式
纵观人类的桥梁结构经历了木质结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构、以及钢-混凝土结构的趋势，钢-混凝土组合结构本质上是利用钢材料和混凝土材料的抗剪力横向结合，而形成的连接构件[1]。目前在世界范围内应用较为广泛的钢-混凝土组合结构主要有钢筋混凝土结构、压型钢混凝土复合钢板、核心筒复合梁、钢管混凝土结构、钢和混凝土组合柱几种形式。
1.2钢-混凝土组合结构的特点
对于单一材料的钢结构桥梁而言，其在抗拉、抗压以及抗弯的性能上非常好使，使用寿命也比较长，但是钢结构桥梁对于压屈、噪音、疲劳以及振动等弊端一直以来都没有找到一个有效的解决方法，同时高成本和易锈蚀的问题也一直难以解决。对于单一材料的混凝土结构桥梁而言，其可采用现场浇筑或是预制拼装的方式，成本较低，但是裂缝问题一直难以避免，在温差较大的地区还容易受到冻融循环影响。
钢-混凝土组合结构其较之传统的单一材料的结构形式特点较为显著，在相同的承力作用下，钢-混凝土组合结构的材料性能往往可以更好的发挥出来，具体有以下几个特点：钢材用量少[2]，较之传统的钢结构桥梁，钢-混凝土组合结构桥梁在非复合梁的情况下，其钢材用量可以减少15-20%作用；稳定性高，在钢-混凝土组合结构桥梁中，钢梁的翼缘宽度会对钢-混凝土的稳定性起到影响，因此当翼缘宽度合理增大时，相应的桥梁温度行也会更高。此外，钢-混凝土组合结构较之传统的混凝土桥和钢梁桥还具有建造时间短、重量轻、噪音小以及安装方便等特点[3]。
2 钢-混凝土组合桥梁设计要点及应用
2.1 钢-混凝土组合桥梁设计要点
在钢-混凝土组合桥梁的设计中其要点除了普遍性的质量、安全和工期合理性之外，耐久性成为当前钢-混凝土组合桥梁设计中最为重要的一个要点之一。在钢-混凝土组合桥梁使用中最为常见的问题就是钢材料部分出现锈蚀的问题，继而对桥梁的耐久性产生影响[4]。鉴于此，在钢-混凝土组合桥梁的设计中，必须针对于此问题采取合理措施意义避免。现阶段应用较为广泛的方式是对钢材料进行涂料，但其对环境会造成一些不良的影响。因此，在钢-混凝土组合桥梁设计中应尽可能采用效果更好的盐雾喷射或是电弧涂铝、锌、锌铝合金的方式来降低钢-混凝土组合桥梁在使用中的钢材料腐蚀情况，提升钢-混凝土组合桥梁的耐久性。
2.2 钢-混凝土组合结构在桥梁设计中的应用
钢-混凝土组合结构诞生于上个世纪初，至今已有百年的应用历史，但我国因为历史原因在钢-混凝土组合结构的应用上则是较晚，在新中国成立后开始有一定的推广[5]。但随着我国整体基建水平的不断提升，目前钢-混凝土组合结构在桥梁设计中的应用已经十分广泛，如槽型钢-混凝土组合桥梁、波形钢腹板组合桥梁、钢-混凝土组合刚构桥、钢-混凝土组合大跨拱桥及斜拉桥、钢-混凝土组合连续梁等，均有十分广泛的应用。
以下文章以钢-混凝土组合连续梁桥为例通过案例分析的方式就其设计工作进行详细论述：
背景连续梁桥全长为220米，其位于竖曲线上，其最大的纵坡为4%。桥梁采用12米的标准宽度，上部结构采用钢-混凝土组合连续梁，其中支点横梁采用混凝土结构，在钢横梁和钢纵梁部分通过设制剪力钉实现混凝土桥面板和钢梁的连接，如图1所示为该钢-混凝土组合连续梁桥的立面布置图：
图1 背景钢-混凝土组合连续梁桥立面布置图（mm）
背景桥梁的组合结构梁采用π型的双主梁及混凝土横梁结构，其中桥面板采用现浇混凝土，钢梁结构采用Q345qDz15及Q345qD，其横断面设计如图2所示：
图2 背景钢-混凝土组合连续梁桥断面布置图（mm）
负弯矩设计。在钢-混凝土组合连续梁桥的设计中其关键在于支点处混凝土桥面板的受力问题，支座的负弯矩区域的钢筋混凝土容易受到弯矩作用而出现开裂的情况，导致混凝土内部的钢筋锈蚀，对桥梁的耐久度造成影响。因此在设计中可采用的设计方法有两种，其一为增加结构中的配筋率，其二为采用预应力混凝土减少混凝土受到的拉应力。在背景工程中即采用的更为便捷的方法，以增加结构中普通钢筋配筋率的方式来限制混凝土裂缝的宽度，来满足负弯矩区域的桥面板设计。
支点横梁设计。在钢-混凝土组合连续梁桥的支点横梁设计中可采用的设计方式有采用预应力的混凝土结构、钢筋混凝土结构、纯钢结构箱型横梁等。在背景桥梁中采用了劲性骨架钢筋混凝土横梁的设计方法，同时还在横向中增加了钢结构的劲性骨架。在施工的过程中第一步先要劲性骨架和钢梁架一同进行施工，其中的劲性骨架作为钢结构的横向了连接系，在提升桥梁横梁安全性的同时，还降低钢材料的使用量，如图3所示为背景钢-混凝土组合连续梁桥混凝土横梁构造图：
图3 背景钢-混凝土组合连续梁桥混凝土横梁构造图（mm）
结束语：
综上所述，文章在对钢-混凝土组合的形式及特点进行介绍的基础上，论述钢-混凝土组合桥设计的要求，最后就钢-混凝土组合在桥梁设计中的应用进行详细分析论述，得出以下几点研究结论：钢-混凝土组合结构主要有主要有钢筋混凝土结构、压型钢混凝土复合钢板几种形式，具有钢材用量少、稳定性高、建造时间短、重量轻、噪音小以及安装方便等特点，其应用于桥梁设计中应注重对耐久性的设计。通过分析论述，希望可以对其他桥梁设计中钢-混凝土组合结构的应用提供一定参考。
参考文献：
[1]赵子健.钢结构和钢-混凝土组合桥梁技术要求[J].工程建设与设计，2018，（7）：243-245.
[2]魏珂.钢-混凝土组合结构在桥梁中的发展及应用[J].福建质量管理，2018，（14）：89.
论文作者:赵李强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：组合论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 结构论文; 横梁论文; 钢材论文; 钢梁论文; 《基层建设》2019年第10期论文;