浅谈钢-混凝土组合桁梁桥的种类与应用论文_王文瑞

钢-混凝土组合结构能够发挥钢结构和混凝土各自的优点，是当今桥梁工程中的一个重要的结构形式。无论是跨越天堑的特大桥，还是横跨溪流的小跨径桥，钢—混凝土组合结构桥梁都可应用于其中。现代桥梁工程发展至今，钢—混凝土组合结构已经有较为广泛的应用，是继钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、砖石混凝土结构之后的第五大类结构。

一．钢-混组合梁桥的组成

钢-混组合梁桥可按照不同的钢梁组成形式大致分为：钢—混凝土组合板梁桥、钢—混凝土组合箱梁桥与钢—混凝土组合桁梁桥（以下简称“组合桁梁桥”）。以下将对这几种钢混组合梁桥的结构及受力特点进行介绍。

1.钢—混凝土组合板梁桥

这种形式的组合梁桥的钢主梁主要是工字形截面钢梁，关于这种桥型，我国早期的桥梁中有些应用，但跨度有限，因此目前应用较少。钢主梁和混凝土桥面板通过剪力连接件组合，共同工作。工字型的钢板梁一般由3块钢板焊接而成。为了充分发挥钢材的抗拉能力强的特性，工字梁的下翼缘可以适当加厚或加宽，有时为了满足施工需要，在各个主梁之间设置横向支撑。

2.钢-混凝土组合箱梁桥

在大跨度的组合梁桥中，组合箱梁桥是常采用的截面形式。，该桥有钢筋混凝土翼板和箱型钢梁组成，两者通过连接件连接。与工字型截面的组合钢板梁桥相比，组合箱梁的抗扭刚度较大，因此适合在高跨比较大或扭转较大的跨线桥和弯桥中使用。目前我国的组合箱梁桥大多应用于城市立交桥、高速公路跨线桥等。

钢-混凝土组合箱型梁发展出了一种新形式——波形钢腹板组合梁桥。与传统的混凝土箱梁相比，波形钢腹板组合梁桥用波形的钢腹板代替了混凝土腹板。上部是混凝土顶板，顶板内常会设置体内索以施加预应力，同样混凝土底板也会设置体内索。有的波形钢腹板桥会在箱内设置体外索施加预应力。这种结构能有效利用施加的预应力，同时能够防止腹板的局部失稳。

3.钢-混凝土组合桁梁桥

钢桁架与混凝土板相组合，可以形成钢-混凝土组合桁梁桥，混凝土桥面板在这种结构中作为受力的一部分，可以节省钢材的使用，并能提高整体刚度和降低桁高。本文研究的就是这种桥型。

二．组合桁梁桥的发展与应用

20 世纪 50 年代之后，组合结构在桥梁工程中有了很多应用，当时组合结构桥梁的应用主要集中在欧美和日本等国，为了降低施工成本，钢—混凝土组合结构桥大量应用于当时的城市道路和高速公路。这一阶段以组合板梁桥和组合箱梁桥最为常见，同时波纹钢腹板组合梁桥、组合钢桁梁桥等一系列钢混组合结构新形式在这一阶段诞生。不仅如此，传统的组合梁桥因经济性的考虑而改进。总体上对组合梁有了更全面细致的研究和应用。美国、英国、德国、前苏联及加拿大等国家都指定了钢—混凝土组合结构桥梁的设计规范。前苏联于 1944 年建成第一座公路钢—混组合梁桥；日本于 1955 年建成第一座组合梁桥。到了上世纪 70 年代，产钢国家在这时促进了建筑结构钢的发展，并使得钢材大量地应用于桥梁上，使得钢结构桥梁处于领先地位。从 70 年开始，组合结构的发展几乎追赶上了钢结构，并能够在一定程度上代替钢结构和钢筋混凝土结构。

在我国，组合梁的应用不算太晚。南京长江大桥于上世纪 50 年代建成，其上层跨度为 18 m、梁间距 1.8 m 的公路桥纵梁就采用了组合结构的形式。我国交通部于 1974 年颁布实施的公里桥涵设计规范中就出现了组合梁的专门条款[38]。经过不断的研究，我国对于钢—混凝土组合结构桥梁的研究已经有了较为成熟的发展。《钢—混凝土组合结构桥梁设计规范》（GB50917—2013）和《公路钢混组合桥梁设计施工规范》（JTGD64-01—2015）中都写入了钢—混凝土组合结构桥梁的设计以及计算方法。以下主要对上承式钢—混凝土组合桁梁桥的发展和应用进行介绍。

1997年，瑞士建成了一座上承式组合桁梁桥，Lully 高架桥。这座桥的跨径组合为 29.93 m+21×42.75 m+29.93 m，桥面宽 12 m。这座桥的特点是其采用了三角形断面形式，形成了独特而轻巧的空间桁架结构，见图 1-1。主桁的上弦杆与混凝土桥面板通过连接件形结合，构成组合结构体系。

b）跨中梁截面（单位：m）

图1-1 Lully 高架桥实桥

2008年开始建造，2015年建成的西班牙乌拉河高速铁路高架桥（Ulla River High-Speed Railway Viaduct）是当时世界上主跨最长的组合桁梁桥，见图 1-2。它的跨径主跨跨径布置为 225 m+240 m+224 m，这座桥以主跨 240 m 的长度打破了德国美因河（Main River）上主跨为 208 m 的 Nantenbach 桥所保持的记录。

b）西班牙乌拉河高速铁路高架桥桥面布置图（单位：m）

图1-2 乌拉河高速铁路高架桥

乌拉河高速铁路高架桥使用了很多先进的技术：桥中间部分5跨的梁采用变截面形式，其余跨的梁采用等截面形式；中间的四个混凝土墩与主梁固结形成刚构体系，其他跨采用连续梁体系；该桥为上承式组合桁梁桥，为了增加该桥在负弯矩区的刚度，在支座处两个下弦杆之间浇筑混凝土板，使其形

在我国，芜湖长江大桥是我国第一座组合桁梁公铁两用桥。芜湖长江大桥于2000年建成，主桥是一座斜拉桥，也是一座上承式组合桁梁桥，跨径布置为 180 m+312m+180m。公路面采用预制预应力混凝土桥面板与主桁上弦杆结合参与受力的形式，这种形式增加了结构的竖向刚度和横向刚度。

作者简介：

王文瑞，男，汉族，山东省，1988年3月出生，青岛科技大学，本科学历，研究方向：项目管理。

论文作者:王文瑞

论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期

论文发表时间:2020/4/2

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