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连续梁桥钢—混凝土结合部受力分析

黄智华，张强

（上海浦东建筑设计研究院有限公司，上海201206）

摘要：现针对钢—混凝土连续梁桥结合段的构造及受力特点来进行分析，以采用单箱四室断面的川周公路浦东运河桥为例，首先

对其钢—混凝土结合部的设计思路进行了介绍。然后建立ABAQUS有限元模型，对钢—混凝土结合部进行实体单元受力分析，给

出了有限元分析结果，并总结了受力特点。结果表明，钢—混凝土结合部的钢板、混凝土、剪力连接件等受力均能满足要求，同时，结

合部通过后承压板和开孔剪力板连接件等，实现了从钢结构扩散传力至混凝土段。

关键词：川周公路浦东运河桥；钢—混凝土结合段；有限元受力分析

1工程概况钢结构箱梁，钢箱梁与混凝土箱梁相接处采用钢—混

1.1浦东运河桥总体设计凝土结合段构造，中跨钢结构段长为50m。

如图1所示，主桥上部结构采用（48+100+48）m=钢梁与混凝土梁采用单箱四室直腹板断面，顶板

196m的三跨钢—混凝土混合连续梁，边跨及主跨的宽27.2m，双向（纵、横向）预应力体系，中跨与钢梁相

主墩附近采用预应力混凝土箱梁，主跨跨中附近采用接位置的梁高2.5m，悬臂长度3.4m，四个箱室的宽度

图1川周公路浦东运河桥钢—混凝土连续梁立面布置图（单位：mm）

均为5.1m。合部的顶底板混凝土内插入钢腹板，与上下钢板形成

1.2钢混结合段构造设计钢格室。在格室腹板上开设圆孔并贯穿钢筋，形成开

钢混结合段一般有钢梁过渡段、钢混结合部和混孔板连接件。同时，格室顶底板、承压板、腹板等布置

凝土梁过渡段等型式［1］。对于钢混结合部，多采用带焊钉连接件。为增强混凝土内部的抗裂性，钢—混凝

格室的后承压板式［1-4］，其具有连接件作用发挥充分、土结合部内采用铣削型钢纤维。

传力明确、接合面应力集中较小，以及格室内主梁与混腹板传剪采用双壁板型式，形成钢格室。本文中，

凝土梁形成连续构造的优点［5］。因此，带格室的后承单箱多室断面混合梁断面的应用很少，在中间腹板处

压板式结合部受力较为合理。本桥采用了这种型式，采取了两侧各设置一个钢格室的做法，具有一定的创

其立面布置见图2，断面见图3。新性。中间腹板设置开孔剪力板，贯穿钢筋。格室两

连续梁在纵桥向的受力以弯矩为主，结合部顶板侧腹板均设置竖向加劲肋，加劲肋为开孔剪力板型式，

受拉，采用预应力钢束连接混凝土和钢结构部分。结穿钢筋至混凝土梁段。

收稿日期：2024-10-25

102No.12025

图2钢—混凝土结合段立面图（单位：mm）

图3钢—混凝土结合段断面图（单位：mm）

2钢混结合部分析2.2结合部钢结构受力分析

2.1结合部有限元分析模型2.2.1上格室

有限元模型中的混凝土梁段长4.35m，钢—混凝标准钢箱梁段的高应力经过钢梁过渡段的降低

土结合部长2.15m，钢梁段长约3.0m，总长约9.5m，采后，传至钢格室。图5所示为上格室钢板的纵桥向正

用ABAQUS建模，见图4所示。混凝土采用C3D8R实应力云图。顶板上压应力通过后承压板后，迅速从

体单元，钢结构采用S4R壳单元。开孔连接件和焊钉60MPa以上下降至25MPa以下。可见，后承压板在应

连接件采用三向弹簧单元模拟，连接混凝土和钢板，并力传递过程中的作用很大。

模拟连接件面内两个方向的剪切及法向拉伸作用。钢2.2.2下格室

与混凝土结合面处设置接触单元对，以传递二者间的钢梁底板通过后承压板后，下格室底钢板正应力

法向作