钢-混组合梁桥及在刚果(布)国家1号公路二期工程中的应用的研究.pdfVIP

钢-混组合梁桥及其在刚果 （布）国家1号 公路二期工程中的应用研究 王元清1 陈蕴威1 任剑波2 宗 亮 1 武电坤3 李俊4 1.清华大学土木工程系，北京1000842.中国建筑股份有限公司，北京100000 3.中交第二公路勘察设计研究院有限公司， 湖北武汉430052 4.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430052 提要：随着中国逐渐走向世界，承接了越来越多的国外桥梁项目，为了加深对组合梁桥的认识以及解决 桥型是否合适、桥梁宏观几何参数选取是否恰当等问题，结合刚果 （布）国家1号公路二期工程Djoué大 桥选取的钢-混组合梁桥在国内外研究现状及发展趋势做了详细描述，为下一步的研究分析工作指引方向。 Djoué大桥的研究工作还应该在充分借鉴国内外成果的基础上，结合桥梁建设需求与特点，开展系列化、 系统性的分析研究，为规范的完善以及设计水平的提高打下坚实的基础，并有利于中国对外承接公路桥梁 建设项目。 关键词：钢-混组合梁桥；Djoué大桥；国内外研究现状；有限元分析；承载性能 钢结构上程研究⑨ 《钢结构》2012增刊 向刚度和侧向刚度提高。 (2)混凝土主要处于受压区，型钢梁主要处于受拉区，两种不同材料都能充分发挥各 自的优势，受力合理并能节约材料。 (3)钢筋混凝土板刚度较大，对型钢梁有较好的约束作用，能有效避免型钢梁的整体 与局部失稳。这很大程度上节约了单独使用钢梁时用于防止失稳方面的材料。 (4)在同等刚度、强度情况下，组合梁的截面大小及其高度可大大减小。因此可降低 桥梁的上部结构高度和桥梁建筑高度，增加桥梁下净空高度和净矢高。 (5)基于上述各项优点，使用组合桥梁可节约大量钢材从而降低整个工程造价。根据 计算，组合梁比同等刚度、强度非组合梁可以节省钢材20％以上，具有很好的经济效益。 (6)根据工程实例，组合桥梁结构的抗疲劳性能及抗冲击性能要优于钢桥。 2)钢一混凝土组合桥梁的设计方法 (1)基于弹性理论的换算截面法 组合梁最初的计算方法是基于弹性理论的换算截面法。这种方法假设钢材与混凝土均 为理想弹性体，两者连接可靠，完全共同变形，通过弹性模量比将两种材料换算成一种材 料进行计算。目前，换算截面法仍是对组合桥进行弹性分析和设计的基本方法。 图l钢一混组合桥梁截面不慈圈 ， (2)考虑混凝土弹塑性的微分方程解法 考虑到混凝土是一种弹塑性材料，钢材是理想的弹塑性材料，计算构件或结构的极限 承载力时，在能够保证塑性变形充分发展的前提下，有时需要考虑塑性发展带来承载力的 种方法假设材料均为弹性、抗剪连接件的荷载．滑移曲线为线性关系【6J，通过求解微分方程得 到组合梁的挠曲线。 (3)考虑滑移效应的折减刚度法 组合梁计算的现行换算截面法不能考虑钢梁与混凝土翼缘交界面之间的滑移效应，导 致变形计算值偏小。折减刚度法【_7】对组合梁计算分析的换算截面法进行了改进，由于换算 截面法是现行组合梁计算理论的重要内容，因此折减刚度法是对组合梁计算理论的发展。 钢结构工程研究⑨ 《钢结构》2012增刊 建立的考虑滑移效应的组合梁长期刚度计算公式，同时考虑了混凝土徐变和混凝土收缩的 影响【81。建立的组合梁纵向抗剪计算公式，为组合梁的横向钢筋设计提供了依据。 (4)有限元法 由于两种材料组合所引起的复杂性，有限元分析【9】中采用合理的二维或三维混凝土本 构关系，考虑混凝土和钢梁交界面之间的滑移和连接件的变形，考虑裂缝分布及其对结构 强度、刚度的影响。其中桥梁设计中应用较多的软件有ANsYS，MIDAS，桥梁博士等。 近年来，国外的空间非线性有限元分析方法【5】逐渐发展起来。通过模拟连接件刚度， 引入结构与材料本构关系来考虑负弯矩区桥面板开裂影响，以及采用不完全平截面变形理 论分析组合结构桥梁受力，以更精确地评估结构从加载到破坏全过程的受力状况和非线性 关系，从而可以更准确地考虑钢结构的稳定。 3)钢一混凝土组合桥梁的相关规范 计条文。由于Diou6大桥采用中国规范设计，欧洲规范校核，所以下面列出相关的欧洲规 范和中国规范。 设计规范欧洲规范4(EC4)【l们，这是目前世界上最完整的一部组合结构规范，为组合