我国钢混组合结构桥应用与发展

钢混组合桥面板在公铁两用桥维修工程中的应用

郝翠，　曹新垒　

（安徽省交通规划设计研究院有限公司，安徽合肥２３００８８）　

摘要：文章分析了某公、铁路两用桥公路桥桥面铺装及桥面板出现病害的原因，并针对该桥特点提出了一种新的桥面板结构，即　钢混组合桥面板。钢混组合桥面板由波形钢折板、钢纤维钢筋混凝土及钢丝网组成，能够充分发挥各组成材料的特性，大大改善　桥面板结构的受力性能。　关键词：桥面铺装；桥面板病害；钢混组合桥面板；材料特性；受力特性　中图分类号：Ｕ４４８．３４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５７８１（２０１３）０６　０８５３—０３　

某公、铁路两用桥为６　Ｘ　９６　ｍ钢桁连续梁结构，　

上行为公路桥，桥面宽为１４　ｒｎ，其中行车道净宽为　１１　ｍ，两侧人行道宽各为１．５　Ｉ－Ｄ＿。维修前桥梁标准横　断面如图１所示。　

１３０　

①　⑤　⑥　⑦　④　⑦　１３０　Ｉ　１９０　Ｌ　１９０　【　１９０　ｌ　１９０　ｌ　１９０　Ｌ　ｌ９０　图１桥梁标准横断面图　该桥自１９８２年建成通车以来，随着地方交通运　

输业的发展，过桥车流量有较大的提高，且在公路运　输中超重或超载车辆较多；同时随着桥梁使用年限的　

增长，结构材料的老化和使用功能的退化问题也逐渐　突显出来。　

１桥梁病害及其原因分析　

１．１桥面铺装及桥面板病害　

（１）桥面纵、横向裂缝较多，主要位于行车道板　

拼接处，部分已贯通，如图２所示。　

（２）桥面板病害较严重，主要集中为横向裂缝较　多，部分裂缝有渗水现象，缝宽为０．１０～０．５０　ｍｍ，　

且桥面板破损、露筋严重，如图３所示。　１．２病害原因分析　通过仔细研究桥梁检测报告，并实地考察病害情　

况，详细分析本桥桥面铺装及桥面板出现病害的原因。　图２桥面铺装裂缝　

图３桥面板破损、露筋　（１）交通量大、超载车辆较多，且汽车荷载超过　

设计荷载，是造成桥面板迅速损坏的根本原因　。　

收稿日期：２０１３—０８—０２；修改日期：２０１３—０９～１０　作者简介：郝翠（１９８５一），女，安徽安庆人，硕士，安徽省交通规划设计研究院有限公司助理工程师　

钢—混凝土组合桥梁

中国桥梁网主持人：钢-混凝土组合结构具有良好的理性性能和施工性能，采用结合技术建造桥梁能够产生很高的综合经济效益，近年来国内外的有关研究和工程应用越来越多，今天，聂老师将要就“钢-混凝土组合桥梁”与大家进行交流。

聂老师，我们知道您在钢-混凝土组合结构这一领域是专家，很有发言权，那么首先请您跟我们的广大网友分享一下您近期所做的研究工作。

:: 聂建国：谢谢主持人。我目前的研究方向包括超高层、今天主要是桥梁建筑，在桥梁方面我们最近几年主要研究的一些方向，或者是课题包括大跨度组合结构桥梁体系的研究，这是一个方向，另外一个方向是改进型波形钢腹板组合桥梁研究；第三个方向是钢-混凝土组合技术在绩优桥梁加固改造过程中的意义。另外我们还对钢-混凝土组合锚固、组合桥面系包括实践效应等等，另外在最近给天津市承建的工程中研究设计了比较好的钢-混凝土组合。谢谢

:: 中国桥梁网主持人：聂老师是非常细心的专家，接受我们的邀请之后做了精心的准备，关于钢-混凝土这一块有些网友跟我们的工作人员反映还不是很了解，先请聂老师简单的整体介绍一下“钢-混凝土组合桥梁”这一块的整体情况。在国内是个什么现状，应用如何？

:: 聂建国：首先各位网友下午好，今天很荣幸能够来到这里有机会和大家学习和交流。首先要感谢中国桥梁网和广大网友对我的支持，感谢大家对我们团队在钢－组合结构领域所做的工作的关注和兴趣，你们的问题也是我需要进一步学习的或进一步研究的，如果我们在实践中已经取得一些体会就供你们分享。其实我们在组合结构桥梁方面也是边学习，边研究，边实践，要说做了一点工作也只能算是在老一辈工作的基础上做了一些发展。另外，我幸运地赶上了我国经济飞速发展而带动桥梁结构快速发展的大好机遇，作为桥梁结构科技工作者之一，我有幸带领我们团队开展组合结构桥梁的研究和工程应用工作并坚持了近20年。近年来组合结构桥梁在我国得到了迅速发展，应该归功于国内组合结构领域同行的共同努力，包括科研、设计、施工等方面的工作。

斜拉桥钢混组合结构的新发展

工　程绪ｆ　构・　

斜拉桥钢混组合结构的新发展　

．郭小土，郑史雄　

（西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１）　

【摘要】　钢混组合结构是在钢结构与钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。组合结构利　

用了钢结构和混凝土结构的优点，以达到充分利用材料特性的目的。文中介绍了钢混组合结构在斜拉桥中　

的应用，并介绍了ＰＢＬ键的特点和计算原理。　

【关键词】斜拉桥；桥塔钢混结合段；剪力键；ＰＢＬ键；新发展　

【中图分类号】Ｕ４４２．５　４　

南京长江三桥的桥塔结构为上塔柱采用钢塔，下塔柱采　

用混凝土塔的组合形式，是国内首次采用此结构的桥梁。钢　

塔与混凝土塔组合式塔柱承受压、弯、扭共同作用，同时还必　

须在很短的全混结合段将力传递过去，因此对结合段的构造　

形式及剪力键的选用有严格的要求。ＰＢＬ剪力键作为一种　

新型的剪力连接件施工方便，受力性能良好，所以自其提出　

之后就很快被推广应用于桥梁和高层建筑的组合结构中。　

１国外研究现状　

针对钢一混凝土结合段的力学行为研究，国内外通常采　

用的研究技术路线为理论研究与模型试验相结合的办法。　

研究内容涉及混合梁斜拉桥主梁的钢一混凝土结合段、自锚　

式悬索桥加劲梁的钢一混凝土结合段、刚构或连续梁中的主　

梁钢一混凝土结合段、斜拉桥或缆索桥桥塔中的钢一混凝土　

结合段。日本第二东名高速公路上的木曾Ｊ１ｌ桥、揖斐川桥是　

两座相连的ＰＣ钢一混结合梁低塔斜拉桥。在该桥的设计施　

工中专门针对四种不同的连接构造方式分别进行了有限元　

仿真分析以确认应力传递特性。这四种方案是：（１）前、后面　

板并且填充混凝土；（２）仅用后面板且填充混凝土方案；（３）　

金属板承压方案；（４）金属板前面板方案。　

２国内研究现状　

国内外对钢一混凝土结合段的受力性能开展了相关的　

科研和模型试验工作。虽然多数为针对钢一混凝土混合梁　

的研究，但混合梁的受力与本桥的组合桥塔有类似之处，可　

以作为本桥钢一混凝土组合桥塔试验研究的参考。比较具　

混合梁桥钢-混结合部的应用及关键技术

１２６　桥梁结构　城市道桥与防洪　２０１２年７月第７期　

混合梁桥钢一混结合部的应用及关键技术　

邢昕，冯克岩　（天津市市政工程设计研究院，天津市３０００５１）　

摘　要：混合梁是钢一混凝土组合结构的一种。钢梁与混凝土梁在纵向通过连接件、承压板、预应力筋或锚杆等结合在一起。　由于钢和混凝土刚度相差大，钢一混凝土结合部设计不当容易造成刚度过渡不平顺、局部应力集中等问题。收集整理国内外　混合梁桥钢一混凝土结合部设计成果，并较系统地介绍钢一混凝土结合部的构造形式及其在桥梁结构中应用的新进展，以及　需要研究的关键技术问题。　关键词：组合结构；混合梁；钢一混结合部；连接件　中图分类号：Ｕ４４８．２１％文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—７７１６（２０１２）０７－０１２６—０３　

１混合梁在梁桥中的应用　

在修建跨线桥梁，尤其是跨越高速公路、城市　主干道、铁路线的时候，要求梁高较小而桥下净空　较大，并要求快速架桥避免阻断交通。当预制混凝　土梁不能满足桥梁跨越要求时，普遍采用混凝土　或钢结构顶推、挂篮悬浇、架桥机吊模施工等方　法，但均存在工期长、风险大、造价高的缺点，钢一　混混合梁桥采用混凝土部分梁段施工完毕后，再　安装跨越范围钢梁的施工顺序，跨越部位施工快　速、造价低，更具有自重轻、利于抗震设计的优势。　边跨采用混凝土梁进行配重可以调整主跨正弯　矩，从而改善由于跨径不协调所导致的全桥受力　性能问题，又可以改善桥梁的造型和美感［１】。国内　外已建跨线桥梁多采用这种设计思路，如德国于　１９８０年建成主跨１４０　ｍ的Ｍｏｓｅｌ桥，采用了中跨　钢梁与边跨组合梁混合的设计构思。日本在中小　跨径连续梁桥中有多个混合梁实例，如２０００年建　成主跨１１８　ｍ的新川桥、２００７年建成主跨１５０　ｍ　的大牟田高架桥。大牟田高架桥进行的桥梁方案　比较见表１。可知混合梁优化了结构受力，具有最　优的经济效益［２－３］。　另一种应用形式为了增大梁式桥的跨越能　力，在跨中采用钢主梁而其余部分采用混凝土主　梁。该思路饵决了单纯采用钢主梁导致的钢箱梁　底板和腹板厚度过大的问题，也解决了单纯采用　混凝土主梁导致的自重过大引起的跨径瓶颈问　

钢混组合梁桥施工关键技术及质量控制

摘要：近年来，随着我国交通运输业的快速发展和钢结构施工工艺的不断完善，钢－混凝土结合梁因其承载能力强、施工简便、强度高、结构轻等优点，在互通立交和跨线建设中得到了广泛应用。本文主要探讨了钢混组合梁桥施工的关键技术及其质量控制方法。通过对钢混组合梁桥的结构特点和施工过程的分析，提出了一系列的施工关键技术，并对其质量控制进行了深入的研究。

关键词：钢混组合梁桥，施工关键技术，质量控制

1钢混组合梁桥概述

钢混结合梁桥是一种创新的结构形式，它结合了钢材和混凝土的优点。以钢-钢结合梁桥为代表，通过使用栓钉、槽钢、弯筋等抗剪切构件，可以有效地抑制钢材和混凝土在接触面上的抬升和滑动，使它们形成一个紧密的整体，共同发挥作用。根据其在建筑中的位置和功能，钢混结合梁桥可以分为组合梁、复合楼盖、复合柱和复合剪力墙等不同类型[1]。

2钢混组合梁桥施工关键技术

2.1钢混组合梁的制作和安装技术

钢混组合梁的制作和安装是钢混组合梁桥施工的关键步骤，需要精确控制梁的尺寸和位置，以保证桥梁的整体性能。在制作过程中，首先需要进行钢材加工，包括切割、弯曲、打孔等工艺，确保钢材的尺寸符合设计要求。然后，将加工好的钢材与预制的混凝土板进行精确装配，采用高强度螺栓或焊接连接方式进行固定[2]。

2.2混凝土浇筑和养护技术

混凝土浇筑和养护是保证混凝土质量的重要环节，需要严格控制混凝土的配合比和浇注工艺，以及养护条件和时间。在混凝土浇筑前，需要进行模板的安装和检查，确保模板的稳固性和密封性。在浇筑过程中，需要严格控制混凝土的坍落度和浇筑速度，避免出现空洞和裂缝等问题[3]。浇筑完成后，需要进行养护工作。

2.3焊接和连接技术

钢混组合梁桥的焊接和连接是保证桥梁整体性能的关键，需要严格控制焊接工艺和连接质量。在焊接过程中，需要使用合适的焊接材料和焊接设备，进行焊接接头的设计和制造。同时，还需要进行焊接工艺的控制，包括电流、电压、焊接速度等参数的调整，以确保焊缝的质量。在连接过程中，需要使用高强度螺栓进行连接，并进行预应力张拉工作，以增加连接的可靠性和稳定性。同时，还需要进行连接部位的防腐处理，延长桥梁的使用寿命。

钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用

摘要：钢管混凝土是--种轻质.高强的组合材料。近年来在桥梁工程中的应用已越来越多，是一种有效而经济的结构形式。钢管混凝土不仅已广泛用于拱式桥梁，在其他桥粱及桥粱的其他部位都已有应用。文章着重介绍了钢管混凝土在桥墩.连续刚构桥，斜拉桥和拱桥上的应用实例，并建议尽快完善桥梁设计规范中的相关内容，以促进钢管混凝土在桥梁工程中的应用与发展。

关键词：钢管混凝土；应用；实例；桥梁工程

1 前言

钢管混凝土是在圆形钢管内填入混凝土形成的一种轻质，高强的组合材料，是套箍混凝土的一种特殊形式。其基本原理是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束，使核心混凝土处于三向受压状态，从而具有更高的抗压强度和压缩变形能力。钢管混凝土除具有强度高、重量轻，延性好，耐疲劳耐冲击等优越的力学性能外，还具有省工省料﹑架设轻便﹑施工快捷等优越的施工性能。大量试验表明，钢管混凝土的工作性能比较接近于钢，而塑性和韧性还胜于钢。钢管混凝土在桥梁中的应用是一种最有效，最经济的结构形式，因为：1)钢管对核心混凝土的套箍作用能有效地克服高强混凝土的脆性；2)钢管内无钢筋骨架，便于浇注；3)钢管外无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载力。

钢管混凝土在桥梁工程中的应用越来越多，现简介如下。

2应用实例

2.1桥墩

日本秋田新干线某高架桥长约1km，其中 150m长路段为软土地带，采用填充土与水泥混合物的钢管桩并采用钢管混凝土桥墩。对高架桥桥墩采用填充混凝土的钢管，具有如下优点：1)施工快捷；2)承载力大，抗震安全系数高；3)结构柔细，与风景协调。其设计方法是将钢管截面积转换成钢筋截面积，并将它当作钢筋混凝土构件来计算。施工步骤为：1)在钢管桩顶部安装锚固架作为承台；2)使用25t吊机将钢管混凝土桥墩的钢管插人锚固架中；3)在墩身与钢管桩钢管接头处填充无收缩水泥浆，并将它们完全固定；4)浇注承台与地下梁的钢筋混凝土；5)在墩身钢管中填充混凝土。

我国钢桥的发展

经　济　似　横　

我国飙　发展　

李永兴邱安伟陈明长　

、钢桥的基本特点　

．———Ｉ钢桥是由钢材通过铆接、焊接、栓接等手　

段拼装而成，而钢材的本身是一种抗拉、　

抗压和抗剪强度均较高的均质材料。由于钢材的强度高，所　

以钢桥具有较大的跨越能力。钢桥的构件最适合工业化方法　

制造，便于运输，工地安装速度快，因此，缩短了施工期限。而　

且。钢桥在受到破坏后。易于修复和更换，所以，从抢修方面　

来考虑，它较其他材料优越。目前桥梁市场主要是钢桥、ＰＣ　

和ＲＣ桥。在跨长大于１２０米的大跨度桥梁领域，钢桥自重　

约为ＰＣ桥的１／５～１／６．５．故占绝对优势。在中小跨度桥梁中，　

由于材料、制造和安装技术、地理条件、维修与造价等一系列　

因素的不同，在桥型选择时应综合考虑上述因素。往往在跨　

度较小的情况下，从经济考虑，尽可能采用钢筋混凝土桥代　

替钢桥。而近些年钢一混凝土组合结构技术的发展和广泛应　

用，增强了钢桥在中小跨长桥系的竞争力。　

二、我国钢桥发展的历程回顾　

我国的钢桥建设有１００多年的历史，清朝末期，世界列　詈　

强相继入侵，那时修建的钢桥大部分是由外国人设计和监造　

的。如１９世纪末，由俄国和比利时建成的哈尔滨松花江桥，　

１９０５年由比利时人建成的郑州黄河桥等。我国工程界第一　

次主持修建的钢桥是成滦河大桥，由詹天佑完成。而且，由他　

主持修建的京张铁路上的钢桥均由我国自己设计、制造和安　

装的．从而开创了我国铁路钢桥的新篇章。之后，于１９３７年　

由我国著名桥梁专家茅以升负责设计并监督施工的钱塘江　

大桥．拉开了我国建大跨度钢桥的序幕。新中国成立后，我国　

钢桥建设取得了较大的发展．在１９９０年以前主跨大于１００　

米的铁路钢桥就有十余座。如１９５７年建成的武汉长江大桥，　

为公铁两用桥．正桥为三联．每联为３ｘ１２８米连续铆接钢桁　

梁：１９６８年建成的南京长江大桥，也为公铁两用桥，上部结　

构的主要部分由一孔１２８米的剪支钢桁梁和三联３ｘｌ６０米　

钢结构桥梁钢箱梁的计算与应用分析

摘要：随着我国国民经济的迅速发展，在国家的大力支持下钢铁冶炼技术在逐步的提高，加上设计、施工水平的提升，带动了钢材在公路、市政桥梁方面应用与普及，带动了钢结构桥梁制造技术的进步。本文对钢箱梁主梁纵向体系和横向体系的分析验算以及钢箱梁尺寸的拟定分别进行了简要的说明分析，针对钢结构桥梁的特点和发展方向进行了论述。

关键词：钢结构；钢箱梁；计算；模型；应用

引言：钢材在我国土建及交通工程上的应用已经有一百多年的历史，而国内从90年代便逐渐涌现了一些知名的钢结构桥梁，如坐落于天津的解放桥建成于1902年，上海的白渡桥于1907年建成通车，以及于1937年由知名桥梁大师茅以升主持建造的钱塘江大桥。

一、钢结构桥梁的特点

1、钢桥的优点

钢桥保留了大多钢材自身拥有的一些特性，比如材质均匀：钢材组织较为均匀，基本上接近于各向同性均质体，钢材为理想的弹塑性材料。

钢桥相比混凝土桥、石拱桥等桥型其自重较轻。制造安装方便，工厂内并不需要大量的材料比如脚手架和模板等，也正是由于钢材的上述原因，故而可以减少钢桥施工的时间，相比钢筋混凝土桥梁减少了混凝土养护的时间，可以较为行之有效的缩短工程工期。

钢桥采用无支架施工，相比混凝土桥型众多的满堂支架施工，可以实现无障碍跨越铁路、高速公路、城市交叉口等。其塑性和韧性好，具有可焊性和密封性，耐热性较好，污染少、环保；可重复利用有利于可持续发展。

2、钢桥的缺点由于钢材的特性，造成钢桥的耐火性及耐腐蚀性较差，钢结构在潮湿或者某些具有腐蚀介质的环境中，容易生锈，故而造成钢桥最为显著的特点之一，需要定期的养护，从而造成后期管理费用和工程造价的增加。

二、钢箱梁主梁纵向体系分析验算

1、第一体系应力验算（主梁体系）

可采用结构有限元计算程序Midascivil、桥梁博士等进行结构计算。结构分析施工阶段按如下划分，第一阶段为在支架上焊接钢梁，完成天数为7天；第二阶段关于桥面铺装及护栏的施工，完成天数为14天；第三阶段，运营阶段完成天数为1000天；进行持久状况正常使用极限状态主梁验算。

装配式钢混组合桥梁设计规范应用指南

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钢-混组合梁现浇桥面板施工关键技术研究及应用

【摘要】依托351国道公路工程常山段西坑溪大桥工字钢-混组合梁顺利施工，本文对跨越48省道现浇桥面板施工中的桥下安全防护棚、支架模板施工、混凝土浇筑与养护等施工关键技术进行研究，总结成功经验，可为以后类似工程提供相应的参考和借鉴。

【关键词】钢-混组合梁；施工关键技术研究；应用

0 引言

钢混组合梁是由钢梁和混凝土桥面板共同组成、共同参与结构受力的组合结构，充分发挥了钢材抗拉能力强、混凝土抗压能力强这两种不同材料的物理特性，具有结构较轻、刚度较大和高跨比小的特点，逐步成为新型钢桥梁的研究热点，工程上应用非常广泛。但实际应用过程中尚存在不成熟的地方，钢-混凝土组合梁桥线形控制、早期混凝土收缩以及温度变化可能导致混凝土顶板开裂，在跨路、跨河段施工安全性问题等较为突出。

1 工程概况

351国道龙游横山至开化华埠段公路工程（常山段）属于省重点工程。西坑溪大桥位于常山段K83+795.0/ZK83+797.0，荷载等级：公路-Ⅰ级；桥面净宽：1×净10.75m。桥梁上部结构采用工字型钢-混叠合梁，简支结构，本桥梁第2、3孔上跨48省道，左线第2孔临近512乡道，处在交通繁忙的三岔路口，车流量较大，交通条件复杂。

西坑溪大桥钢-混组合梁共36片，单跨采用4件钢主梁，钢主梁用Q345C工字形直腹板钢梁，由顶板、底板和腹板焊接而成，混凝土桥面板和钢主梁通过剪力焊钉连接。桥面板宽11.75m，横桥向跨中部分厚22cm，钢梁腹板顶处厚32cm，桥面板采用C50聚丙烯纤维混凝土。

2 施工关键技术

2.1 跨48省道安全防护技术

防止车辆撞击防护棚基础后引发二次坍塌事故，还应对双向车道硬隔离保证车流畅通，保证桥下净空高度，故自行设计一种双向车道分离的混凝土条形基础钢管柱防护棚。

钢梁吊装完成后，钢梁横梁及桥面板混凝土施工前，为保证桥下正常通行，需进行桥下安全防护棚施工。