3.2 钢-混凝土组合梁桥
钢-混组合梁桥的应用及其关键技术综述
钢-混组合梁桥的应用及其关键技术综述随着我国桥梁工程事业的发展，钢-混凝土组合梁桥作为一种新型桥梁结构，目前正广泛应用于公路及城市立交桥中。
本文结合钢-混凝土组合梁桥的结构特点及其应用情况，分析阐述了钢-混组合梁桥的关键技术，为此类桥梁结构的设计与施工提供参考。
标签：钢-混组合梁；结构特点；应用；关键技术1 前言随着我国城市交通基础设施建设的飞速发展，上跨现有道路的公路及城市立交桥越来越多。
该类桥梁施工中受下穿道路通行的影响非常大。
为了减少对被交道路交通的影响，缩短工期，降低风险和管理难度，采用钢-混组合梁桥是比较适宜的。
钢-混组合结构是在钢筋混凝土结构和钢结构的基础上发展起来的一种新型结构。
它和混凝土箱梁相比极大地减轻了结构自重，提高了桥梁的跨越能力；和钢梁相比减少了钢材用量，提高了结构刚度。
所以，钢-混凝土组合梁在我国的公路及城市立交桥建设中得到了广泛应用。
2 钢-混组合梁桥的结构特点组合梁桥采用剪力键将钢梁与钢筋混凝土桥面板结合成整体，钢筋混凝土桥面板不仅直接承受车轮荷载起到桥面板的作用，而且作为主梁的上翼板与钢梁形成组合截面，参与主梁共同作用。
组合梁桥采用最多的是简支梁桥结构形式，因为简支梁最符合组合梁材料分布的合理原则，即梁上翼缘应是适宜受压的混凝土板，下缘是利于受拉的钢梁。
（1）与钢梁相比，钢-混组合梁具有以下特点：a）减少了钢材的用量，节约了造价；b）增大了梁的刚度，有利于整体稳定性；c）采用钢筋混凝土桥面板，有利于沥青面层的结合，提高桥面铺装的耐久性。
（2）与混凝土梁相比，钢-混组合梁具有以下特点：a）结构自重轻，减少了下部基础的工程量；b）已安装钢梁可作为模板使用，节省了模板工程量；c）施工工期短，且对桥下交通的影响小；d）降低了梁高，有利于桥下净空利用率。
3 钢-混组合梁桥应用情况综述钢-混凝土组合梁在我国起步较晚，改革开放以前，虽有少数工程用过组合梁，但未考虑组合效应，而仅仅作为强度储备和为方便施工而已。
基于有限元分析钢桁架混凝土组合梁桥的力学性能
安徽建筑中图分类号：U448.21+1文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）3-0162-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.059为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理、经济性能更具竞争力，钢-混凝土组合桁梁桥应运而生。
其主要通过剪力连接件将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力，目前国内外普遍采用有限元分析对钢桁架-混凝土组合结构的力学性能进行研究。
在模拟方法及模型建立方面，王军文等[1]采用了空间杆系梁单元来模拟钢桁架梁，矩形板壳单元模拟公路桥面板；朱海松[2]运用有限元程序SAP-5进行分析，对主桁架分别采用空间刚接梁单元和空间铰接杆单元两种形式进行建模，对混凝土桥面板则亦采用板壳单元建立；周惟德和陈辉求[3]将组合桁架划分为四个单元，混凝土面板采用板单元，钢桁架的上下弦杆采用钢架单元，腹杆则采用杆单元。
不同学者根据所建得的不同模型得出了有关钢桁架-混凝土组合结构的各种研究成果，为后人提供了坚实的基础和有益的参考。
本文基于有限元软件ABAQUS6.10，依托天津滨海新区西外环海河特大桥主桥（95+140+95）m ，建立有限元模型，比较分析钢桁架-混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥的力学性能。
1研究对象依托工程为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。
立面简图见图1，节点间距及腹杆高度见表1。
图1组合桁架立面简图2计算模拟方法及模型的建立为了保证模型的收敛性，将桁架杆件均划分为梁单元，将桥面板离散为板壳单元。
混凝土桥面板被看成是各向同性的均质材料，且不考虑钢筋的作用，桥面板既可承受压力亦可承受拉力，且不会开裂而导致刚度降低。
所有构件均在弹性范围内工作，其应力-应变关系符合胡可定律，所有由于加工制造和安装原因导致的缺陷、偏心和残余应力影响均不考虑。
分别计算纯钢桁架结构和钢桁架混凝土组合结构在结构自重+活载（汽车荷载）下的位移和应力。
对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定，桥梁结构的整体计算采用车道荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
第三章 简支板梁桥
具锚固在梁端或梁顶。
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第三章 简支梁（板）桥结构与施工
预应力混凝土梁（后张法）锚固区构造
Ⅱ Ⅰ -Ⅰ Ⅰ 15× 10＝ 150 Ⅱ -Ⅱ
后浇封头混凝土 钢筋网 垫 板 d=2CM 间 距 10CM 直 径8MM
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第三章 简支梁（板）桥结构与施工
一般构造特点 ：
截面形式：板式、 П 形、 T 形和箱形。 板桥的截面主要形式：装配式空心板；预应力 采用先张法施工；常用跨径范围为 8～16m ， 板厚为0.4～0.7m。 T 梁的梁肋厚度一般不得小于 14cm ；并且当 腹板内有竖向预应力钢筋时，腹板厚度不小于 上、下翼缘梗腋之间腹板高度的 l ／ 20 ；当无 竖向预应力钢筋时，则不得小于 1 ／ 15 。
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第三章 简支梁（板）桥结构与施工
预应力筋的锚固 锚具在梁端的布置应遵循“分散、均匀”的原则 在 先 张 法 预 应 力 混 凝 土 梁 （ pre － tensioned Prestressed concrete girder ）中，预应力筋靠混
凝土的握裹力锚固在梁体内；
而 在 后 张 法 预 应 力 混 凝 土 梁 （ post-tensioned Prestressed concrete girder ）中，则通过各类锚
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第三章 简支梁（板）桥结构与施工
3 、箱形梁桥
梁肋、翼缘板、底板——承受正负弯矩
箱形截面——抗弯惯矩大，抗扭刚度大
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。
钢-混凝土组合梁结构计算
钢－混凝土组合梁结构计算书编制单位：计算：复核：审查：2009年3月目录1. 设计资料 (1)2. 计算方法 (2)2.1 规范标准 (2)2.2 换算原理 (2)2.3 计算方法 (3)3. 不设临时支撑_计算结果 (3)3.1 组合梁法向应力及剪应力结果 (4)3.2 施工阶段钢梁竖向挠度结果 (6)3.3 结论 (7)3.4 计算过程（附件） (7)4.设置临时支撑_有限元分析计算 (7)4.1 有限于建模 (7)4.2 施工及使用阶段结构内力 (9)4.2.1 施工阶段结构内力 (10)4.2.2 使用阶段结构内力 (11)4.3 组合梁截面应力 (13)4.3.1 截面应力汇总 (13)4.3.2 截面应力组合 (15)4.4 恒载作用竖向挠度 (16)4.4.1 施工阶段竖向挠度 (16)4.4.2 使用阶段恒载作用竖向挠度 (16)4.5 结论 (16)钢－混凝土组合梁结构计算1. 设计资料钢－混凝土组合梁桥，桥长40.84m ，桥面宽19.0m ；钢主梁高1.6m(梁端高0.7m)，桥面板厚0.35m ；钢材采用Q345D 级，桥面板采用C50混凝土；车辆荷载采用公路-I 级车道荷载计算。
图 1 横向布置(cm)图 2 桥梁立面 (cm)钢主梁沿纵向分3个制作段加工，节段长度为13.6+13.64+13.6m ，边段与中段主要结构尺寸（图 3）见下表，其余尺寸详见设计图纸图 3 钢梁标准构造(mm)2. 计算方法2.1 规范标准现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)第11章《钢与混凝土组合梁》针对不直接承受动力荷载的一般简支组合梁及连续组合梁而确定，对于直接承受动力荷载的组合梁，则应采用弹性分析法计算。
《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005)第4.1.1条也规定：结构构件的内力应按弹性受力阶段确定。
尽管弹性分析法(容许应力法)不能充分组合梁的承载能力极限状态，但对于承受动力荷载的桥梁钢结构的强度计算是基本符合结构的实际受力状况的。
钢-混凝土组合梁.详解
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§ 3.3 组合梁试验结果分析
3.3.1 组合梁正截面受力性能
由试验结果知；从加荷到破坏，组合梁 正截面经历弹性、弹塑性和塑性三个受力阶 段，见图3.3.1
塑性 弹塑性 A 弹性
B
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简支组合梁破坏形态
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连续组合梁破坏形态
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3.3.1
1、弹性阶段
组合梁正截面受力性能
在荷载作用初期，组合梁整体工作性能良好，荷载－变形曲 线基本上呈线性增长，当荷载达极限荷载的50%左右时，钢梁的 下翼缘开始屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态 2、弹塑性阶段 加荷至混凝土翼缘板板底开裂后，钢梁的应变速率加快，组 合梁的变形增长速度大于荷载的增长速度，荷载－变形曲线开始 偏离原来的直线。当钢梁下翼缘达到曲服后，组合梁的挠度变形
y0
Ay A
i i
i
(3.4.3)
Ai ——第个单元的截面面积,对混凝土单元 需将其换算成钢材单元进行计算 ； yi ——第个单元重心轴距截面顶边得距离。
当考虑混凝土得徐变影响时,应将公式3.4.2 代入公式3.4.3进行计算,即可求得考虑混凝土徐 变影响的组合截面的重心轴距组合截面顶边的距 c y 离,并用 0 表示。
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3.1.4
组合梁的施工方法
2. 施工阶段组合梁下设临时支撑
施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小
来确定，当跨度L大于7m时，支撑不应少于3个，当跨度L小于7m时，可设置 1~2个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁 不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设 置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁 与混凝土板之间的相对滑移。
钢-砼组合梁
1.钢-砼组合梁（1）钢一混凝土组合梁的构成在城市桥梁工程中，钢-混凝土组合梁一般用于大跨径或较大跨径的桥梁结构，目的是减轻结构自重，尽量减少施工对现况交通与周边环境的影响。
①钢-砼组合梁一般由钢梁和钢筋混凝土桥面板两部分组成。
钢梁由工字型截面或槽型截面构成，钢梁之间设横梁（横隔梁），有时在横梁之间还设小纵梁。
钢梁上浇筑预应力钢筋混凝土。
在钢梁与钢筋混凝土板之间设剪力连接件，二者共同工作。
对于连续梁，可在负弯距区施加预应力或通过“强迫位移法”调整负弯距区内力。
②钢-混凝土组合梁施工流程一般为：钢梁预制并焊接剪力连接件→架设钢梁→安装梁（横隔梁）及小纵梁（有时不设小纵梁）→安装预制混凝土板并浇筑接缝混凝土或支搭现浇混凝土桥面板的模板并铺设钢筋→现浇砼→养护→张拉预应力束→拆除临时支架或设施。
③钢梁的架设方法一般在设计时已考虑好，因此钢梁安装应按施工图进行。
（2）安装方法钢梁工地安装，根据跨径大小、河流情况、交通情况和起吊能力选择安装方法。
城区内常用架设方法有以下几种：白行式吊机整孔架设法、门架吊机整孔架设法、支架架设法、缆索吊机拼装架设法、悬臂拼装架设法、拖拉架设法等。
（3）安装前检查①钢梁安装前应对临时支架、支承、吊机等临时结构和钢梁结构本身在不同受力状态下的强度、刚度及稳定性进行验算。
②应对桥台、墩顶顶面高程、中线及各孔跨径进行复测，误差在允许偏差范围内方可安装。
③应按照构件明细表，核对进场的构件、零件，查验产品出厂合格证及材料的质量证明书。
（4）安装要点①钢梁安装过程中，每完成一节段应测量其位置、标高和预拱度，不符合要求应及时调整。
②钢梁杆件工地焊缝连接，应按设计的顺序进行。
无规定时，焊接顺序宜为纵向从跨中向两端、横向从中线向两侧对称进行。
③钢梁采用高强螺栓连接前，应复验摩擦面的抗滑移系数。
高强螺栓连接前，应按出厂批号，每批抽验不小于8套扭矩系数。
穿人孔内应顺畅，不得强行敲人。
穿人方向应全桥一致。
钢—混组合梁桥面板临时支撑施工工法
钢—混组合梁桥面板临时支撑施工工法一、前言钢—混组合梁桥广泛应用于桥梁工程中，其特点为重量轻、强度高，构造简单，施工方便，但在施工过程中，桥面板却需要临时支撑。
传统的桥面板临时支撑主要采用钢管撑和木质支架，但存在安全隐患和操作复杂等问题。
因此，提出了一种新型的桥面板临时支撑施工工法——钢—混组合梁桥面板临时支撑施工工法。
二、工法特点该工法使用主梁与剪力墙组合的结构，解决了传统的临时支撑不稳定、不安全的问题。
同时，该工法使用的主要材料为钢和混凝土，具有重量轻、强度高、抗震性好等特点。
且施工过程中操作简单，可大大提高施工效率。
三、适用范围该工法适用于新建或旧桥改造中，特别是对于长跨度、宽槽、大流量且要求使用寿命长的桥梁工程，更具有优势。
四、工艺原理该工法的实际应用与工程中采取的技术措施有直接关系。
首先，施工前需要进行桥梁的具体规划，包括设计、材料采购、机具设备准备和人员配置等。
其次，在施工过程中，需要按照规划进行施工，主要包括基础施工、悬臂支撑、主梁安装、剪力墙安装、桥面板安装和拆除支撑六个阶段。
五、施工工艺（1）基础施工首先，进行桥墩的清理和准备工作。
钢筋加固、混凝土浇筑并封闭孔洞等。
在基础施工完成后，即可开始主梁的安装。
（2）悬臂支撑将主梁通过临空作业设备起吊至悬臂式攀爬机上，进行悬臂支撑。
悬臂式攀爬机未锁定后，利用射钉或钻孔固定。
（3）主梁安装通过龙门架或吊车将主梁移动到预定位置，使用螺栓固定在桥墩上。
主梁安装完成后，即可开始剪力墙的安装。
（4）剪力墙安装剪力墙采用吊车或龙门架起吊至主梁端部，与主梁插接固定，再用螺栓进行连接和固定。
（5）桥面板安装在主梁和剪力墙连接完成后，开始安装桥面板。
将桥面板吊到主梁顶部并搭设在横梁上，再进行对齐和固定。
（6）拆除支撑在所有结构部件完成安装后，即可拆除临时支撑，施工结束。
六、劳动组织劳动组织主要包括施工队伍和施工任务分配，以确保施工过程的合理和高效。
七、机具设备该工法所需的设备主要包括吊车、龙门架、临空作业设备、悬臂式攀爬机、电焊机等。
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波纹钢腹板预应力组合箱梁
混凝土顶底板
波纹钢腹板
2. 混凝土桥面板
现浇混凝土 工字形钢 剪力键
现浇混凝土
横撑
斜撑
现浇混凝土板
3. 剪力键
剪力键又称为连接键，设在钢梁上翼缘的顶面，其主要作用是承受
钢梁和混凝土翼缘板之间界面上的纵向剪力，抵抗两者之间的相对
滑移，保证混凝土桥面板与钢梁共同作用。
剪力方向
(a) 栓钉剪力键
(b) 弯筋剪力键
(c) 槽钢剪力键
h h
2h
错动
b
错动
бc бc
б б
粘结剂， 无错动
b
бc
б
l/2
l/2
（a）重迭梁
（b）组合梁
c ,t
PL h 3 PL 4 3 bh 2 4 bh2 2 12
c ,t
PL 3 PL 4 3 h b( 2h) 8 bh2 12
1. 钢梁ຫໍສະໝຸດ 工字形钢梁与钢板梁组合梁组合箱梁截面形式
第二节
钢-混凝土组合梁桥
一、概述
钢-混凝土组合梁桥是指由外露的钢梁或钢桁梁通过连接件
（剪力键， shear connector ）与钢筋混凝土桥面板组合而成 的梁式桥，简称组合梁桥。其跨度大、重量轻、能预制安装。
二、组合梁构造
钢梁：工字形和箱形 混凝土桥面板
剪力键（亦称为连接件）
重合梁与组合梁的受力原理