組合結(jié)構(gòu)橋梁概述 [兼容模式]

1、鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁張治成（交通工程研究所）組合結(jié)構(gòu)定義（狹義）：型鋼或鋼板所組成的鋼截面與混凝土通過(guò)粘結(jié)、機(jī)械咬合或連接件相互結(jié)合，能夠共同承擔(dān)作用力的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。1主要內(nèi)容鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁概論組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)原則和一般規(guī)定鋼與混凝土的連接組合鋼板梁橋波折腹板組合箱梁橋組合桁架橋組合剛構(gòu)橋鋼管混凝土拱橋2參考教材1.2.3.4.5.聶建國(guó)著，鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)橋梁.北京：人民交通出版設(shè)，2011劉玉擎編著，組合結(jié)構(gòu)橋梁.北京：人民交通出版社，2005黃僑編著，橋梁鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：人民交通出版社，2004陳寶春編著，鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工.北京：人民交通出版社，2000王連廣著，

2、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，20053第一章組合結(jié)構(gòu)橋梁概論組合結(jié)構(gòu)分類組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念組合結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)4概論組合結(jié)構(gòu)分類（廣義）材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)鋼材鋼構(gòu)件組組合構(gòu)件合結(jié)構(gòu)混凝土混凝土構(gòu)件5概論-組合構(gòu)件實(shí)例(a)鋼管混凝土(b)型鋼混凝土(c)組合板組合構(gòu)件的實(shí)例(d)組合梁6概論-組合結(jié)構(gòu)實(shí)例鋼梁鋼筋混凝土梁鋼梁預(yù)應(yīng)力鋼筋焊釘橫梁鋼筋混凝土墩焊釘(a)鋼梁與混凝土梁接合混合梁(b)鋼梁與混凝土墩接合組合剛構(gòu)體系組合結(jié)構(gòu)實(shí)例7概論設(shè)計(jì)理念-良好力學(xué)性能設(shè)計(jì)理念：合理使用鋼材與混凝土混凝土的特點(diǎn)抗拉強(qiáng)度小鋼材提供支援有橫向約束時(shí)抗壓強(qiáng)度增大鋼材的弱

3、點(diǎn)容易壓縮屈曲混凝土提供支援容易生銹鋼混凝土結(jié)合梁橋在中等跨度(2090m)橋梁中已在世界各地廣泛應(yīng)用，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：9與鋼橋相比有：節(jié)省鋼材；降低建筑高度；減少?zèng)_擊，耐疲勞；減少鋼梁腐蝕；減少噪音；維修養(yǎng)護(hù)工作量較少等。9與混凝土橋相比有：重量較輕；制造安裝較為容易；施工速度快，工期短等。8概論設(shè)計(jì)理念-良好的經(jīng)濟(jì)性跨度超過(guò)18米的橋梁，組合結(jié)構(gòu)橋在綜合效應(yīng)上具有一定優(yōu)勢(shì)。（30110米范圍內(nèi)組合結(jié)構(gòu)橋單位面積造價(jià)要比混凝土梁橋低18%）歐美國(guó)家：15米以下采用鋼筋混凝土橋梁1525米采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋2560米采用鋼-混凝土組合橋梁大跨徑采用鋼橋、桁架橋或組合結(jié)構(gòu)斜拉橋鋼結(jié)構(gòu)總費(fèi)用混凝

4、土結(jié)構(gòu)總費(fèi)用組合結(jié)構(gòu)合理混凝土用量百分比9概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)最大的力學(xué)性能是組合后的性能超過(guò)了兩種材料各自的力學(xué)性能，其主要表現(xiàn)在兩方面，即鋼材對(duì)混凝土支援及混凝土對(duì)鋼材的支援。10概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)鋼材對(duì)混凝土的支援受壓鋼管混凝土柱鋼管混凝土單獨(dú)疊加荷載鋼管混凝土應(yīng)變延性好11概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)混凝土對(duì)鋼材的支援受彎鋼管混凝土梁有肋局部屈曲有摩擦荷載局部屈曲無(wú)肋無(wú)摩擦變形鋼管混凝土構(gòu)件具有很大的承載力與變形能力，因此可用作梁橋、剛構(gòu)橋及斜拉橋等橋型的主梁。12概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)混凝土對(duì)鋼材的支援受彎組合梁抗彎性能組合梁試驗(yàn)梁的腹板高1.42m，跨徑11

5、m，下翼板寬0.43m，上翼板寬0.25m，上、下翼板厚0.014mMP-1：腹板厚度tw=9mm純鋼梁MP-2：腹板厚度tw=12mm純鋼梁MC-1：腹板厚度tw=9mm，頂板為480*160組合結(jié)構(gòu)MC2：腹板厚度tw=12mm，頂板為480*160組合結(jié)構(gòu)純鋼梁Py: 純鋼的屈服荷載y：純鋼的屈服位移Pu: 試驗(yàn)梁的極限荷載Pp: 截面完全塑性時(shí)的荷載13概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)混凝土對(duì)鋼材的支援內(nèi)襯混凝土組合梁內(nèi)襯混凝土(a)連續(xù)梁一般圖內(nèi)襯混凝土橫向鋼筋鋼梁(b)橫截面內(nèi)襯混凝土縱向鋼筋(c)內(nèi)襯式組合梁截面圖1.2.4內(nèi)襯混凝土組合梁的構(gòu)造14概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合

6、梁鋼筋布置形式15概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合梁抗彎性能16概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合梁抗彎性能純鋼梁內(nèi)襯混凝土組合梁17概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合梁抗彎性能荷載(kN)內(nèi)襯混凝土純鋼變形(mm)內(nèi)襯式組合梁的抗彎能力比鋼結(jié)構(gòu)提高約1倍18概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合梁抗剪性能19概論-組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)內(nèi)襯混凝土組合梁抗剪性能荷載(kN)內(nèi)襯混凝土純鋼變形(mm)內(nèi)襯式組合梁的抗剪能力比鋼結(jié)構(gòu)提高約2倍20概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合結(jié)構(gòu)橋梁的定義：-使用組合構(gòu)件或組合結(jié)構(gòu)的橋梁組合鋼板梁橋組合箱梁橋組合桁架橋組合剛構(gòu)橋混合梁橋組合拱橋組合

7、斜拉橋預(yù)彎組合梁橋組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類21概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合鋼板梁橋Hopital橋（法國(guó),4跨連續(xù)，最大跨64m）¾法國(guó)在30110米跨徑范圍內(nèi)85%采用組合結(jié)構(gòu)橋梁¾通過(guò)高強(qiáng)度混凝土板或施加橫向預(yù)應(yīng)力筋來(lái)減少主梁根數(shù)。（鋼梁間距不應(yīng)小于2.53.0m，一般可到6米以上，重慶觀音巖長(zhǎng)江大橋（斜拉橋）主梁間距達(dá)到35.2m，但布置了次梁）¾2545m跨度的中小跨徑組合板梁橋，可不設(shè)置橫隔梁，50米以上，可每隔45m設(shè)置一道橫向鋼梁22概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合鋼板梁橋Lignon橋（法國(guó)）千鳥澤川橋（日本）23概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其

8、特點(diǎn)組合箱梁橋槽形截面組合箱梁橋Bois de Rosset橋（瑞士，1991年完成）連續(xù)橋，23m+34.2+11×42.75m+51.3m+38.5m槽形鋼截面+橫向預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板4根縱向體外索箱內(nèi)布置，索力合計(jì)8830kN24概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合箱梁橋槽形截面組合箱梁橋千歲高架引橋（日本，1998年完成）25概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合箱梁橋鋼腹板組合箱梁橋(鋼腹板容易屈曲)La Ferte Saint-Aubin橋(mm)(法國(guó))26概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合箱梁橋波折鋼腹板組合箱梁橋混凝土頂板體內(nèi)索波折腹板橫隔板波折腹板體外索混凝土底板

9、體內(nèi)索Cognac橋(法國(guó)，1986年完成)波折腹板箱梁的構(gòu)造31m+43m+31m, 3跨連續(xù)27概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合箱梁橋用波折鋼腹板組合箱梁的斜拉橋栗東橋(日本)矢作川橋（日本）28概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合桁架橋鋼桁架腹桿+上下混凝土翼緣板Arbois橋(法國(guó)，1985年完成)29.85m+40.4m+29.85m, 3跨連續(xù)橫截面的構(gòu)造9橋面板起到平縱聯(lián)作用，部分參與主桁受剪9主桁節(jié)點(diǎn)受力及構(gòu)造復(fù)雜29概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合桁架橋鋼桁架腹桿+上下混凝土翼緣板鋼管桁架腹桿的構(gòu)造Boulonnais橋(法國(guó)，1997年完成)44.5m+3*77m+

10、93.5m+5*110+93.5m+3*77m+44.5m,15跨連續(xù)4m預(yù)制節(jié)段梁，懸臂施工30概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合桁架橋鋼桁架腹桿+上下混凝土翼緣板鋼管桁架腹桿Kinokawa橋(日本，2003年完成)4跨連續(xù)，最大跨度85m,全長(zhǎng)268m節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造31概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合桁架橋鋼桁梁(無(wú)上弦桿)+混凝土橋面板Vaihingen Viadukt橋(德國(guó))節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造32概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合桁架橋鋼桁梁(有上弦桿)+混凝土橋面板Lully高架橋(瑞士)29.93m+21×42.75m+29.93m33概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合

11、桁架橋鋼桁架梁(有上弦桿)+混凝土橋面板Nantenbach鐵路橋(德國(guó))跨徑83.2m+208.0m+83.2m負(fù)彎矩區(qū)未設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋橋墩附近兩個(gè)下弦桿間澆混凝土上下弦桿形成雙重組合平衡邊、中跨自重34概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合剛構(gòu)橋鋼箱梁+混凝土墩橫浜綠IC橋（日本,1997年完成）7跨連續(xù)剛構(gòu)橋32.3m4×40.0m42.0m40.1m橫梁與混凝土固結(jié)35概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合剛構(gòu)橋鋼箱梁+混凝土墩阿古耶橋（日本）3跨連續(xù)剛構(gòu)橋36m36m36鋼板梁與混凝土固結(jié)36概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)混合梁橋鋼箱梁+混凝土梁新川橋（日本，2000年完成）

12、5跨連續(xù)混合梁橋39.2m40.0m118.0m 40.0m39.2m中跨用鋼箱梁37概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)混合梁橋鋼箱梁+混凝土梁重慶石板坡長(zhǎng)江大橋（中國(guó)，2006年完成）世界最大跨度混合連續(xù)剛構(gòu)橋，330米主跨跨中103米范圍內(nèi)采用鋼箱梁鋼梁與混凝土梁的結(jié)合段采用開孔板（PBL連接件）加預(yù)應(yīng)力束的錨固方案38概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)組合拱橋鋼管混凝土拱Antrenas橋（法國(guó)）跨度56m混凝土填充的理由，防止車輛沖擊39概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)杭州復(fù)興大橋雙層式鋼管混凝土拱橋，大跨190米，為中、下承式復(fù)合結(jié)構(gòu)，小跨為85米，為上、下承式復(fù)合結(jié)構(gòu)。概論-組合結(jié)構(gòu)橋

13、梁的分類及其特點(diǎn)組合拱橋型鋼混凝土拱四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋主拱圈為鋼管混凝土勁性骨架箱型混凝土結(jié)構(gòu)，主跨420米，橋面寬24米，為雙向四車道，是世界最大跨徑的混凝土拱用型鋼骨架作為拱肋采用斜拉懸臂施工閉合后澆注混凝土41概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的分類及其特點(diǎn)鋼板梁+混凝土橋面板鋼箱梁+混凝土橋面板（東海大橋主航道橋-430米）鋼桁架梁+混凝土橋面板（湖南湘西矮寨大橋1176m懸索橋；上海閔浦大橋-708m斜拉橋）鋼梁+混凝土梁（舟山桃夭門大橋）鋼管混凝土主梁+混凝土橋面板組合梁斜拉橋（懸索橋）楊浦大橋（中國(guó)，1993年完成）-簡(jiǎn)化加勁肋鋼箱梁42概論-組合結(jié)構(gòu)橋梁的技術(shù)特點(diǎn)概括序號(hào)12名稱組合鋼板梁橋組合

14、箱梁橋形式鋼板梁+混凝土橋面板閉合截面鋼箱梁+混凝土橋面板槽形截面鋼箱梁+混凝土橋面板波折鋼腹板+混凝土上下翼緣板鋼桁架梁+混凝土橋面板鋼桁架腹桿+混凝土上下翼緣板鋼板梁+混凝土墩鋼箱梁+混凝土墩鋼桁架梁+混凝土墩鋼梁+混凝土梁鋼管混凝土拱型鋼混凝土拱鋼板梁+混凝土橋面板鋼箱梁+混凝土橋面板鋼桁架梁+混凝土橋面板鋼梁+混凝土梁特點(diǎn)抗彎剛度增大?？箯潯⑴偠仍龃?，頂鋼板未充分利用。省去頂鋼板、施工難度加大。自重減輕，預(yù)應(yīng)力能有效施加。抗彎剛度增大，連接件設(shè)置較困難。省去上下弦桿，施工難度加大。省去支座，負(fù)彎矩區(qū)性能改善，抗震性能提高，懸臂施工法能夠使用?？缍仍龃?，連接較難處理。施工容易，質(zhì)量難保

15、證。施工容易，無(wú)鋼材維護(hù)的問(wèn)題?？箯潉偠仍龃蟆？箯?、扭剛度增大。上下層車道處理方便。塔墩附近加勁梁抗壓性能提高。433組合桁架橋456組合剛構(gòu)橋混合梁橋組合拱橋7組合梁斜拉橋典型的組合結(jié)構(gòu)橋梁九堡大橋典型的組合結(jié)構(gòu)橋梁九堡大橋九堡大橋主橋上部結(jié)構(gòu)¾由主拱肋、副拱肋及其橫向連桿組成。主拱肋外傾12º，副拱肋軸線為空間曲線。主拱肋橫向連桿副拱肋33m43.784m九堡大橋主橋上部結(jié)構(gòu)¾主橋的采用矩形截面，寬2.2m、高3.2m；采用方形截面，邊長(zhǎng)1.5m。連桿節(jié)點(diǎn)內(nèi)腹板橫隔板面板面板單元腹板單元隔板單元底板吊耳外腹板橫隔加勁底板單元主拱肋副拱肋九堡大橋主橋上部結(jié)構(gòu)&#

16、190;為等截面鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，高4.5m，寬37.7m；其中，鋼梁由主縱梁、橫梁、小縱梁組成，橋面板為26cm厚鋼筋混凝土板。小縱梁主縱梁橫梁主縱梁九堡大橋引橋上部結(jié)構(gòu)九堡大橋引橋上部結(jié)構(gòu)九堡大橋設(shè)計(jì)特點(diǎn)¾組合拱橋的橋面板沒(méi)有配置預(yù)應(yīng)力束；組合箱梁橋的橋面板橫向配有體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，。¾縱向均采用允許橋面板開裂、控制裂縫寬度的原則設(shè)計(jì)。既方便了施工、提高了施工作業(yè)效率，也為以真正實(shí)現(xiàn)橋梁百年壽命奠定了基礎(chǔ)。¾箱梁配有，目的在于利用預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)性能改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)減少鋼材用量與改善負(fù)彎矩區(qū)橋面板受力的目的。¾預(yù)制橋面板安裝后，組合箱梁橋橫隔系的受力呈以軸向拉壓為主的，結(jié)構(gòu)受力表現(xiàn)出顯著的高效性。九堡大橋施工方法常規(guī)施工方法需在江上搭設(shè)，進(jìn)行拱肋安裝和橋面系施工。存在的問(wèn)題施工難度大造價(jià)高對(duì)通航影響大安全隱患多頂推施工方法以少量的臨時(shí)桿件和頂推設(shè)備，免除了常規(guī)以少量的臨時(shí)桿件和頂推設(shè)備，免除了常規(guī)施工中大量的臨時(shí)墩和支架系統(tǒng)，變水上施工為施工中大量的臨時(shí)墩和支架系統(tǒng)，岸上施工。九堡大橋頂推施工九堡大橋主橋拼裝施工九堡大橋主橋拼裝施工九堡大橋頂推施工九堡大橋頂推施工九堡大橋頂推施工關(guān)鍵技術(shù)主要包括上部滑移結(jié)構(gòu)、頂升支撐油缸、頂推移動(dòng)油缸、橫向調(diào)整油缸。其主要