钢—混凝土混合梁连续刚构桥结构性能研究
钢—混凝土混合梁连续刚构桥结构性能研究
钢—混凝土混合梁连续刚构桥结构性能研究钢-混凝土混合梁连续刚构桥是一种新型梁式桥, 它是将连续刚构桥主跨跨中的一段混凝土箱梁替换为钢箱梁, 混凝土梁和钢箱梁在结构层次上连接在一起共同构成了连续刚构桥的主梁局部。
本文以某连续刚构桥为工程依托,将该连续刚构桥中跨跨中42米的混凝土箱梁替换为钢箱梁, 试设计了一座钢- 混凝土混合梁连续刚构桥, 并对其进行分析, 主要研究内容包括以下几个方面:(1) 基于有限元理论, 采用Midas Civil 大型有限元软件建立连续刚构桥的全桥梁单元模型, 并结合现有钢-混凝土混合梁连续刚构桥的结构参数和前人研究成果, 将连续刚构桥中跨跨中42 米混凝土箱梁替换成钢箱梁, 建立钢-混凝土混合梁连续刚构桥的全桥模型, 并对该桥进行结构验算,为后面的计算研究做铺垫。
(2) 以试设计的混合梁连续刚构桥为根底, 并对其结构参数进行分析, 主要包括在恒载和活载分别作用下, 边中跨比和钢梁长度与中跨跨径之比对混合梁连续刚构桥受力性能的影响, 结果说明恒载作用下, 跨中弯矩随着边中跨比的增大而减小,随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小;活载作用下,中跨跨中最大应力随着边中跨比的增大而增大, 随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小。
(3) 通过连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的有限元模型, 分析比照连续刚构桥和混合梁连续刚构桥在典型静力荷载工况下的结构变形和受力特征, 比照其应力分布和位移情况结果说明自重作用下混合梁连续刚构桥的跨中位移和墩顶弯矩都较连续刚构桥小, 活载作用下连续刚构桥的位移和应力都较连续刚构桥稍大。
(4) 比照分析连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力特性, 并且分别对不同墩高差和不同墩高两种参数下的连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力性能进行研究, 结果说明连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的一阶振型均为体系纵飘, 混合梁连续刚构桥的一阶自振频率较连续刚构桥大; 随着主墩高差和主墩高度的增大,两座桥梁的振型频率根本上都呈减小的趋势, 而且主墩高差和主墩高度对两座桥的振型模态均有较大影响。
ＵＨＰＣ-ＮＣ_混合梁连续刚构桥合理桥跨布置研究
总第３２３期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３ ２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０１５收稿日期：２０２３ １２ ０４湖北省交通运输厅科技项目（２０２０ ２ １ ３）资助第一作者：郭福宽（１９９０－），男，硕士，工程师。
ＵＨＰＣ ＮＣ混合梁连续刚构桥合理桥跨布置研究郭福宽 李 秋（中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉 ４３００５６）摘 要 为了减轻自重提升跨越能力，文中提出将连续刚构桥主跨跨中普通混凝土（ＮＣ）替换成超高性能混凝土（ＵＨＰＣ），并开展其桥跨布置和经济性研究。
结果表明，恒载作用在总内力中占很大比重，故将恒载作用下墩顶弯矩平衡、边跨支座受压、结合段弯矩小等指标作为评价标准；当边主跨比犽１介于０．５５～０．７０区间，墩顶弯矩基本平衡，边跨支座受压且数值较低；此时，ＵＨＰＣ段长度与主跨跨径比值犽２介于０．３０～０．４０区间，结合段弯矩接近０，墩顶和ＵＨＰＣ跨中弯矩较低；与原桥方案相比，混合梁连续刚构方案材料总费用降低１１．４％。
因此，犽１和犽２分别介于上述两区间时，混合梁连续刚构桥能够达到良好的受力状态且具有经济性优势。
关键词 连续刚构桥 ＵＨＰＣ ＮＣ 桥跨布置 经济性中图分类号 Ｕ４４２．５＋４ 超高性能混凝土（ＵＨＰＣ）是过去３０年中最具创新性的水泥基工程材料，具有强度高、耐久性好、黏结性能好、收缩小等优点，被土木工程界广泛认为是最具潜力的建筑材料［１］。
利用超高性能混凝土的优点可以解决现有普通混凝土（ＮＣ）桥梁所面临的结构自重过大、跨越能力受限、抗裂性能差和耐久性不足等问题［２ ４］。
结合ＮＣ和ＵＨＰＣ材料性能、经济成本，以及现有桥梁结构的力学性能，已有一种新型混合桥梁结构，即在预应力混凝土连续刚构桥主跨跨中区域采用ＵＨＰＣ梁段替换原普通混凝土梁段，减轻跨中主梁重量，提升跨越能力。
钢-混组合连续梁桥抗震性能分析
钢-混组合连续梁桥抗震性能分析发表时间：2017-04-19T09:02:19.773Z 来源：《基层建设》2017年2期作者：王彦阳[导读] 钢-混组合桥梁不仅可以很好地满足结构的功能要求，而且还具有良好的技术经济效益和社会效益，目前在城市桥梁和高速公路互通立交匝道桥中得到广泛应用。
（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京市.大兴区 102600）摘要：钢-混组合梁桥是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型桥梁形式。
钢-混组合桥梁不仅可以很好地满足结构的功能要求，而且还具有良好的技术经济效益和社会效益，目前在城市桥梁和高速公路互通立交匝道桥中得到广泛应用。
本文以某钢-混组合曲线连续梁桥作为研究对象，建立空间杆系模型，运用动力弹塑性时程分析法研究了该桥的抗震性能。
研究结果表明：该桥桥墩的抗剪强度、塑性铰转角及墩顶变形均满足相关规范的要求，建议继续推广应用钢-混组合梁桥。
关键词：钢-混组合连续梁桥；抗震性能；动力弹塑性时程分析；纤维模型Analysis on the Seismic Performance of Steel-concrete Composite Continuous Beam BridgeWangYanYang（China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.,LTD.， beijingdaxing 102600China)Abstract：Steel-concrete composite beam bridge is a new type based on bridge developing of steel structure and concrete structure. Since steel-concrete composite bridge could well satisfy the requirements of structural functions, having good technical and economic benefits and social benefits, it is widely applied in city bridge and highway interchange ramp bridge. In this paper, based on a steel-concrete composite curved continuous beam bridge in somewhere, a spatial linkage model is established, and the dynamic elastic-plastic time history analysis method is used to study the seismic performance of the bridge. The results show that the shear strength of the bridge piers, the angle of plastic hinge and the deformation of the pier top meet the requirements of the relevant codes. It is recommended to continue to promote the application of steel-concrete composite beam bridge.Key words：steel-concrete composite continuous beam bridge; seismic performance; dynamic elastic-plastic time history analysis; fiber model0 引言近二十年来，钢-混凝土组合结构理论逐渐成熟，并在我国桥梁尤其是城市桥梁建设中得到了广泛的应用[1]。
钢_混凝土组合结构桥梁研究新进展.
第 45卷第 6期 2012年 6月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNALVol．45Jun．No．62012基金项目 :国家自然科学基金重点项目 (51138007 , 清华大学自主科研计划 (20101081766作者简介 :聂建国 , 博士 , 教授收稿日期 :2010-12-09钢 -混凝土组合结构桥梁研究新进展聂建国1陶慕轩1吴丽丽2聂鑫1李法雄1雷飞龙1(1．清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室 , 北京 100084;2．中国矿业大学 (北京 , 北京 100083摘要 :钢 -混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。
在传统桥梁结构形式的基础上 , 发展多种新型组合结构桥梁形式 , 拓宽组合结构桥梁的应用领域。
介绍近年来在钢 -混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展 , 内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢 -混凝土组合梁桥、钢 -混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。
通过对传统结构形式的改进和发展 , 可充分发挥组合结构桥梁的综合优势 , 研究结果表明 , 钢 -混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。
关键词 :钢 -混凝土组合结构 ; 桥梁 ; 波形钢腹板 ; 槽型组合梁 ; 组合刚构桥 ; 双重组合 ; 组合桥面系中图分类号 :U448．38文献标识码 :A文章编号 :1000-131X (2012 06-0110-13Advances of research on steel-concrete composite bridgesNie Jianguo 1Tao Muxuan 1Wu Lili 2Nie Xin 1Li Faxiong 1Lei Feilong 1(1．Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of the Ministry of Education , Tsinghua University , Beijing 100084, China ;2．China University of Mining ＆Technology , Beijing , Beijing 100083, ChinaAbstract :Steel-concrete composite bridges have been developed rapidly in recent years in China．Several new types of composite bridges have been developed on the basis of traditional structures to broaden the application area of composite bridges．In this paper , some recent advances in research of steel-concrete composite bridges are summarized．The main research work involves composite girder bridges with corrugated steel webs , channel-shaped steel-concrete composite girder bridges , steel-concrete composite rigid frame bridges , continuous composite bridges with double composite action and composite deck systems for large-span cable-stayed bridges．Through improvement and development of the traditional structural forms , the comprehensive advantages of composite bridges can be fully displayed , which demonstrates a good prospect of application and extension for steel-concrete composite bridges．Keywords :steel-concrete composite structure ; bridge ; corrugated steel web ; channel-shaped composite girder ; composite rigid frame bridge ; double composite ; composite deck system E-mail :dmh03@mails．tsinghua．edu．cn引言钢 -混凝土组合结构桥梁 (简称组合桥是指将钢梁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。
曲线段钢—混凝土组合连续梁桥受力行为数值研究
曲线段钢—混凝土组合连续梁桥受力行为数值研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥是一种新型的桥梁结构形式，它将钢结构和混凝土结构相互融合，同时充分发挥了两种材料的优势，使得结构更为轻盈、耐久、美观。
在该结构中，钢筋混凝土桥面板与钢箱梁通过连接件相互连接，形成一体化的受力体系。
为了研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥的受力行为，可以采用有限元数值模拟方法进行分析。
该方法可以对桥梁结构的各个部位进行细致的建模，考虑各种受力因素的影响，并计算结构的应力、应变和变形等参数。
具体来说，数值研究的步骤包括以下几个方面：
1. 建立数值模型：根据实际的桥梁结构形式和尺寸参数，借助
计算机软件建立相应的三维有限元模型。
2. 确定边界条件：根据实际情况设置桥梁的荷载、支座约束和
边界条件等信息，以保证模拟结果的准确性。
3. 分析桥梁受力行为：采用有限元方法，在荷载作用下，分析
曲线段钢—混凝土组合连续梁桥各个部位的应力、应变和变形等参数，并对其受力行为进行评估和优化。
4. 对比试验结果：将数值模拟结果与实际试验数据进行对比，
验证数值研究的准确性和可靠性。
总之，通过数值研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥的受力行为，可以更好地了解该结构的力学特性和工作性能，为其设计和施工提供科学依据。
同时，也有助于改进和优化该结构的设计方案，提高桥梁
的质量和安全性。
钢—混组合连续钢构方案在铁路桥上的应用探讨
的材料 主要 用来 克服其 自身重量影响 ， 目前在役 的最大跨 度的铁 宽 ８ ． ０ ｍ、 顶板宽为 ８ ． ５ ｍ， 箱梁跨 中及边跨梁端梁高 为 ６ ． ５ ｍ， 支
路混凝 土连续梁 （ 刚构 ） 为襄 渝铁路 主跨 １ ９ ２ ｍ的 牛角坪连 续 刚 点梁高为 １ ２ ． ０ ｍ。其间梁底 按二 次抛物线 变化 。顶板 厚 ６ ０ ｃ ｍ。 构 。钢桥在铁路 桥梁 中的应用 主要 体现 于 ３ ０ ０ ｍ 以上 跨度 的特 底 板厚 ５ ０ ｃ ｍ一１ ０ ０ ｃ ｍ， 腹板厚 ６ ０ ｃ ｍ一１ ２ ０ ｃ ｍ。 大跨度桥梁 中 ， 同等 跨度 的结构 ， 其 自身重 量要 比混凝 土梁小 很
限元分析 和车桥耦合分析验证 了该方案的可行性 ， 可供类似铁路桥梁设计 时参考 。 关键 词 ： 钢一混组合 箱梁 ， 连续刚构 ， 铁路桥
中图分类号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． １ ３ 文献标识码 ： Ａ 具有较好的可行性。
１ 概 述
式也越来越 多样 ， 而｝ 昆 凝土梁方案仍然 以其优越 的经济性 及友好
近年来 ， 随着我 国铁 路建 设事业 的高 速发 展 ， 铁路 桥梁 的形 ２ 钢一 混组 合箱 梁 刚构 方 案
钢混凝土组合结构桥梁研究新进展
钢混凝土组合结构桥梁研究新进展一、本文概述随着科技的不断进步和工程需求的日益增长，钢混凝土组合结构桥梁作为一种高效、经济且具备优良性能的结构形式，在桥梁工程中得到了广泛应用。
本文旨在综述钢混凝土组合结构桥梁的最新研究进展，包括其设计理论、施工技术、性能评估以及在实际工程中的应用案例。
文章首先介绍了钢混凝土组合结构桥梁的基本概念和特点，然后重点分析了近年来国内外在该领域的研究成果和创新点，最后展望了未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的学者和工程师提供有价值的参考，推动钢混凝土组合结构桥梁技术的进一步发展和优化。
二、钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法是近年来研究的热点领域。
随着材料科学、计算力学和设计理念的进步，这种结构形式的桥梁设计理论得到了极大的丰富和发展。
在设计理论方面，钢混凝土组合结构桥梁的设计需要综合考虑钢材和混凝土的受力特性，以及两者之间的相互作用。
目前，研究者们已经建立了一套相对完善的设计理论体系，包括组合梁、组合板、组合柱等多种组合构件的设计方法。
这些理论方法综合考虑了材料的非线性、构件的截面形状、荷载类型等因素，使得设计更加精细化、准确化。
在设计方法上，钢混凝土组合结构桥梁的设计通常采用极限状态设计法，即根据结构在极限状态下的受力性能和变形要求，确定结构的截面尺寸和配筋。
随着计算机技术的快速发展，有限元分析、参数优化等数值方法也被广泛应用于钢混凝土组合结构桥梁的设计中，为设计师提供了更加便捷、高效的设计工具。
随着对结构性能要求的提高，钢混凝土组合结构桥梁的设计也开始注重全寿命设计、耐久性设计等方面。
这些新的设计理念要求在设计阶段就充分考虑结构在使用过程中的性能退化、维修加固等因素，从而确保结构在整个生命周期内都能满足性能要求。
钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法在不断发展和完善中。
随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，未来这种结构形式的桥梁设计将更加精细化、智能化、环保化。
钢混结合梁连续刚构钢混结合段施工技术研究
钢混结合梁连续刚构钢混结合段施工技术研究摘要：钢混结合段施工是混合梁连续刚构施工的关键，钢混结合段的定位浇筑，标志着连续刚构合拢间隙确定，其定位误差直接影响到合拢误差。
本文以省道S364十水线改建工程小榄水道特大桥为例，介绍钢混结合段施工技术。
关键词：钢混结合梁；定位控制；吊装一、工程概况小榄水道特大桥位于中山市东凤镇沙口大桥下游约3.5km处的广珠城际快速轨道小榄水道特大桥的两侧，小榄水道特大桥主桥为跨越小榄水道的一座混合梁连续刚构桥，跨径布置为98+220+98m，主桥采用混凝土箱梁和钢箱梁两种形式，中跨节段依次为64m混凝土梁段+2.5m钢混结合段+2.5m钢箱梁连接段+82m钢箱梁节段+2.5m钢箱梁连接段+2.5m钢混结合段+64m混凝土梁段，82m钢箱梁重800t，采用整体吊装工艺，允许误差为20mm。
钢箱梁包含了PBL剪力键、钢格室、剪力钉、普通钢筋、横纵向预应力，构造错综复杂，如图1。
二、施工重点及难点钢混结合段重约96t（含吊具及骨架），在进行钢混结合段工艺设计时，其施工难点和技术要求有：1、小榄水道为内河I级航道，船只过往频繁，需尽快减短施工时间，降低通航安全威胁；2、吊架具有足够的安全性和可靠性，满足混凝土浇筑的刚度要求，并满足无吊装设备的情况下操作，有较强的可操作性。
3、钢混结合段定位完成后，标志着中跨合拢间隙已确定，但钢混结合段定位后，还需经历钢混结合段混凝土浇筑、边跨15#节段浇筑、边跨16#节段浇筑、边跨合拢及合拢预应力张拉、钢箱梁起吊等施工工况，在上述工况下，钢混结合段的转角和位移也会发生改变，需找出影响精确定位的影响因素（温度、结构自身变形、不均衡浇注工况下的地基刚度系数等），采取相应的应对措施。
三、钢混结合段定位控制理论研究1、主要影响因素分析1）混凝土浇筑过程中吊挂系统因混凝土自重变形；2）钢混结合段安装和钢箱梁吊装时隔4~6个月左右，钢混结合段安装温度和钢箱梁吊装温度不同，对间隙的影响。
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钢—混凝土混合梁连续刚构桥结构性能研究钢-混凝土混合梁连续刚构桥是一种新型梁式桥,它是将连续刚构桥主跨跨中的一段混凝土箱梁替换为钢箱梁,混凝土梁和钢箱梁在结构层次上连接在一起,共同构成了连续刚构桥的主梁部分。
本文以某连续刚构桥为工程依托,将该连续刚构桥中跨跨中42米的混凝土箱梁替换为钢箱梁,试设计了一座钢-混凝土混合梁连续刚构桥,并对其进行分析,主要研究内容包括以下几个方面:(1)基于有限元理论,采用Midas Civil大型有限元软件建立连续刚构桥的全桥梁单元模型,并结合现有钢-混凝土混合梁连续刚构桥的结构参数和前人研究成果,将连续刚构桥中跨跨中42米混凝土箱梁替换成钢箱梁,建立钢-混凝土混合梁连续刚构桥的全桥模型,并对该桥进行结构验算,为后面的计算研究做铺垫。
(2)以试设计的混合梁连续刚构桥为基础,并对其结构参数进行分析,主要包括在恒载和活载分别作用下,边中跨比和钢梁长度与中跨跨径之比对混合梁连续刚构桥受力性能的影响,结果表明恒载作用下,跨中弯矩随着边中跨比的增大而减小,随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小;活载作用下,中跨跨中最大应力随着边中跨比的增大而增大,随着钢梁长度与跨径之比的增大而减小。
(3)通过连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的有限元模型,分析对比连续刚构桥和混合梁连续刚构桥在典型静力荷载工况下的结构变形和受力特征,对比其应力分布和位移情况,结果表明自重作用下混合梁连续刚构桥的跨中位移和墩顶弯矩都较连续刚构桥小,活载作用下连续刚构桥的位移和应力都较连续刚构桥稍大。
(4)对比分析连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力特性,并且分别对不同墩高差和不同墩高两种参数下的连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的动力性能进行研究,结果表明连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的一阶振型均为体系纵飘,混
合梁连续刚构桥的一阶自振频率较连续刚构桥大;随着主墩高差和主墩高度的增大,两座桥梁的振型频率基本上都呈减小的趋势,而且主墩高差和主墩高度对两座桥的振型模态均有较大影响。
(5)对连续刚构桥和混合梁连续刚构桥分别进行E1地震作用下的反应谱分析和线性时程分析,并对计算结果进行比较,结果表明:连续刚构桥和混合梁连续刚构桥的纵向位移相差不大;混合梁连续刚构桥的横向位移均大于连续刚构桥,差值由边跨中跨逐渐向中跨跨中递增,在中跨跨中达到最大;混合梁连续刚构桥中跨跨中的竖向位移较连续刚构桥小。
混合梁连续刚构桥在地震作用下矮墩墩顶的内力较连续刚构桥大,高墩墩顶的内力较连续刚构桥小,桥墩墩底内力基本均大于连续刚构桥。
(6)通过建立截面恢复力模型,采用分布铰分别对连续刚构桥和混合梁连续刚构桥进行E2地震作用下的弹塑性时程响应分析,得出桥墩塑性铰的发展模式,从而对两座桥的结构进行安全性评估。
研究表明:连续刚构桥和混合梁连续刚构桥在0.1g地震力作用下桥墩均未出现塑性铰,满足抗震设防要求;在地震波峰值0.4g的作用下,两桥都进入了屈服状态,而且混合梁连续刚构桥矮墩的地震响应要大于连续刚构桥,在设计时应在矮墩的墩顶和墩底位置局部加大配筋并且加密箍筋,提高其延性。