钢与混凝土组合结构 在桥梁工程中钢_混凝土组合结构的优势与劣势.docVIP

钢与混凝土组合结构 在桥梁工程中钢_混凝土组合结构的优势与劣势 在桥梁工程中钢_混凝土组合结构的优势与劣势 交通土建2011级 摘 要：随着我国经济建设的加速发展，在近30年来建造了不少大型桥梁。由于组合梁能充分发挥钢与混凝土两种材料的力学的性能，在国内外桥梁工程中获得了广泛的应用。本文将阐述钢_混凝土组合梁结构在桥梁工程中的优势、劣势、应用及发展趋势， 关键词：桥梁工程；钢－混凝土组合结构 1、钢_混凝土组合结构发展现状 自20世纪50年代以来，欧洲各国、美国和日本等国已在多类桥梁中较为广泛的应用了组合结构。与之配套的各类抗剪连接件、施工架设技术和分析方法也不断发展，并编制了以欧洲规范四等为代表的组合结构桥梁设计规范。20世纪80年代以来，国际桥梁及结构工程协会（IBASE）多次召开国际学术会议，对组合结构桥梁在研究、设计、施工等方面的发展进行交流和研讨，进一步促进组合结构桥梁的发展。 相对于发达国家，尽管在我国很多大中城市的高架立交桥、中小跨径的公路桥和铁路桥以及大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥中都应用了组合结构，我国组合结构桥梁的技术水平仍落后于国际先进水平。桥梁施工技术发展极不平衡。一方面，在寻求跨度突破的巨大技术需求推动下，大跨度桥梁快速发展并且屡次打破世界记录；另一方面，在中、小跨度桥梁中，混凝土及预应力混凝土桥梁占据绝对数量优势。而我国混凝土及预应力混凝土桥梁存在质量问题较多，预应力后张梁工艺存在堵孔、张拉预应力控制不准、压浆不密实等技术瓶颈。预应力混凝土连续梁桥砼箱梁腹板承受较大的主拉应力，砼材料易开裂，致使结构刚度降低，影响结构的耐久性。而且混凝土箱梁自重较大，在自重、徐变等因素作用下，跨中挠度会持续增大，严重影响结构的承载力，降低结构的安全度，为桥梁带来很大安全隐患。因此，工程界很多人正在呼吁采用高性能高强混凝土、采用钢_混凝土组合结构，以改变我国工程结构以混凝土为主的现状，与发达国家工程结构、桥梁结构发展趋势保持一致。 2、钢_混凝土组合结构梁桥的优势 钢－混凝土组合梁桥是指将钢筋与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体，并考虑共同受力的桥梁结构形式。组合梁保留了受压区的混凝土翼板，受拉区则只配置钢梁。这样，既不会产生混凝土受拉开裂的问题，也不会因钢梁受压侧刚度较弱而发生失稳问题。同时减轻了自重，又可以使整体强度更高、刚性更大，提高了抗震性能。当采用外包混凝土构造时，更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。施工时，此结构还具有少支模或者不支模、施工方便快速的优点。钢_混凝土组合梁桥还可以最大程度地实现工厂化制造，减少现场操作量，场地清洁较有保证，钢材部分可回收利用，有利于环保、节能，且具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。 相对于不按组合梁设计的纯钢桥，钢－混凝土组合梁可以采用截面较小的钢梁，一般可降低用钢量 15% ~ 20%。而钢－混凝土组合梁的截面惯性矩较钢梁明显增大，有利于减少结构在活荷载下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板可以对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强钢梁的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。同时截面高度的降低使结构的外形变得更加纤巧，改善桥梁的 景观效果，利于增加桥下净空或降低桥面高程。钢_混凝土组合结构较钢结构还具有耐疲劳，减少钢梁腐蚀，减少噪音，维修养护工作量较少等优点。 与混凝土结构桥相比，钢_混凝土组合上部结构高度较低、自重减轻、相应使得结构的延性提高、基础造价降低，且制造安装较为容易，施工方面要简便得多，施工速度也比混凝土梁要快，工期短。并且钢_混凝土组合结构可以适用于传统砖石及混凝土结构难以应用的情况。而在结构方面, 它不像普通混凝土梁在受荷后有大量混凝土处于受拉区，也不像一般钢梁在受压区去顶替比钢材费用便宜很多的混凝土去充当受压材料，以至材料性能不能充分发挥作用。另外，钢_混凝土组合梁对于重荷载、长跨度、要求梁截面高度小一点的工程更为适用。一般来说，钢筋混凝土梁的高跨比，最大只能达到1/10~1/12 ，而钢_混凝土组合梁却可以达到1/20~ l/24，几乎在高跨比方面比钢筋混凝土梁增大了一倍能力，而且钢_混凝土组合梁高度中还包括了板的厚度。 可见，和传统的纯钢结构梁桥、混凝土及预应力混凝土结构梁桥相比，钢_混凝土组合结构梁桥在力学性能、施工性能以及经济性上具有很大优势。 3、钢_混凝土组合结构梁桥的劣势 钢_混凝土组合梁桥同时具有钢筋混凝土结构和钢结构的优势，它也存在一些的钢筋混凝土结构和钢结构的共性问题，例如混凝土桥面板开裂、破损和钢粱腐蚀、疲劳裂纹、鼓包等病害；也具有其独特的个性问题，例如剪力键的疲劳和剪断问题。在实际工程中 须对具体的病害进行具体的分析，进而采取具有针对性的加固策略，以达到加固的目的。 钢_混凝土组合结构梁桥还具有两种连续性的主要病害：一是