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摘要：鋼混組合梁橋是我國道橋項目施工中應(yīng)用廣泛的一種重要橋梁形式。該結(jié)構(gòu)可以最大程度利用混凝土抗壓性以及鋼材抗拉性，同時可以很好地規(guī)避混凝土抗裂性差以及鋼材容易受壓屈曲的缺陷，具有很強的設(shè)計和應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：鋼混組合梁橋；結(jié)構(gòu)設(shè)計；難點；對策

在現(xiàn)代土建工程趨于經(jīng)濟(jì)化和可持續(xù)發(fā)展的大背景下，如何最大程度發(fā)揮各種建材的力學(xué)性能與優(yōu)勢，降低工程建設(shè)成本是當(dāng)前發(fā)展和研究的重點。組合結(jié)構(gòu)作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式，可以在確保不同結(jié)構(gòu)材料之間保持良好連接性的基礎(chǔ)上，發(fā)揮不同結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能與優(yōu)勢，大大提升了工程結(jié)構(gòu)整體性能，具有很強的推廣、研究與應(yīng)用價值。

1鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)特征以及常見截面形式

1.1結(jié)構(gòu)特征分析

鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)特征主要表現(xiàn)在如下幾個方面：其一，結(jié)構(gòu)自重輕，強度更高。相較于混凝土梁橋，鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了許多自重更輕且強度更高的鋼材，在一定程度上降低結(jié)構(gòu)自重，增強結(jié)構(gòu)強度。其二，施工便捷。該種梁橋結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)分段預(yù)制和吊裝安裝作業(yè)，具體就是先分段預(yù)制鋼梁和混凝土，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場來進(jìn)行組合安裝，大大提升了施工便捷性，同時施工效率比較高。其三，力學(xué)性能突出。鋼混組合橋梁通過在混凝土下方設(shè)置鋼梁，可以充分利用鋼材良好受拉作用的同時，避免混凝土出現(xiàn)受拉開裂情況，同時也避免行車荷載直接接觸鋼梁結(jié)構(gòu)，這樣有助于降低出現(xiàn)鋼梁出現(xiàn)疲勞失效的概率。

1.2常見截面形式

在計算理論持續(xù)發(fā)展和完善的背景下，鋼混組合梁橋截面形式也發(fā)生改變，常見的主要包括如下幾種類型，即：（1）鋼混組合箱梁截面形式。這種截面形式的鋼混組合梁橋具有良好的抗扭性與穩(wěn)定性，并且通過應(yīng)用傾斜形式腹板來減小底板寬度，同時由于封閉了混凝土內(nèi)外部的表面，所以具有良好的耐久性，主要適用于大跨徑橋梁或曲線橋梁工程建設(shè)中。（2）鋼混組合桁架截面形式。該種截面形式的鋼混組合梁橋具有良好的通用性、實用性與美觀性。由于相對繁雜的設(shè)計節(jié)點以及較多的外露桿件，所以養(yǎng)護(hù)工作量相對較大，尤其適用于大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計。（3）鋼混組合板梁截面形式。該種截面形式的鋼混梁橋的梁高比較低，構(gòu)造設(shè)計簡單，施工更為便捷，經(jīng)濟(jì)效益更好。但是由于涉及到許多外漏的構(gòu)件，在一定程度上增加了工程養(yǎng)護(hù)量，主要適用于中小跨徑橋梁設(shè)計。

2鋼混組合梁橋的設(shè)計難點

通過上述分析可知，鋼混組合梁橋具有眾多結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，力學(xué)性能也比較突出。但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中依舊存在一些設(shè)計難點，具體表現(xiàn)在如下幾個方面：其一，構(gòu)造層面設(shè)計難題。為了確保鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)性能得以發(fā)揮，必須確保鋼與混凝土之間具有良好的連接性能。但是卻很難掌握復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下結(jié)構(gòu)是否存在滑移以及其是否會對結(jié)構(gòu)受力安全性產(chǎn)生影響。其二，截面層次設(shè)計難題。對于不同截面形式的鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)，面臨著不同的設(shè)計問題。比如，連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)形式的鋼混組合梁橋，需要著重考慮負(fù)彎矩區(qū)開裂問題的處理。其三，結(jié)構(gòu)整體層次（體系層次）設(shè)計難題。考慮到鋼梁組合梁橋具有比較大的橫向?qū)挾龋Y(jié)構(gòu)自重較輕，所以橫向穩(wěn)定性比較差，尤其是如果梁橋中間點采用了鉸支撐設(shè)計形式，那么會進(jìn)一步降低其橫向穩(wěn)定性，所以設(shè)計中需要著重考慮相應(yīng)設(shè)計要點。

3鋼混組合梁橋的設(shè)計對策

3.1構(gòu)造層次的設(shè)計對策

鋼混組合梁橋構(gòu)造層次的設(shè)計難題在于處理好鋼材和混凝土二者之間的連接問題，力求確保二者連接的穩(wěn)固性。考慮到鋼材和混凝土的變形性能與彈性變量等有很大差異，所以為了更好發(fā)揮二者的協(xié)同受力和變形作用，就需要采取恰當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施來增強二者的一體性和整體性。此外，在設(shè)計鋼梁組合梁橋截面連接形式的時候，還需要考慮是否存在滑移問題及其是否會影響混凝土面板和鋼梁之間的連接情況，必要時通過彈塑性計算來對截面承載力進(jìn)行計算和驗證。

3.2截面層次的設(shè)計對策

如果負(fù)彎矩區(qū)的底板鋼梁處于受壓狀態(tài)，那么就非常容易出現(xiàn)局部彎曲失穩(wěn)，這樣會逐步擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)體系層次，會破壞整個梁體，所以通過加設(shè)多道加勁肋來防范底板部位處出現(xiàn)屈曲情況。但是由于腹板以及負(fù)彎矩區(qū)底板具有很高的應(yīng)力水平，同樣容易出現(xiàn)屈曲問題，需要在腹板位置處合理設(shè)置加勁肋，并適當(dāng)?shù)卦黾酉鄳?yīng)板件的厚度，同時可以在支點負(fù)彎矩區(qū)域內(nèi)進(jìn)行全截面混凝土澆筑，以便可以全面包裹負(fù)彎矩區(qū)鋼板來消除底板存在的屈曲問題。此外，鋼混組合梁橋的負(fù)彎矩區(qū)域還會伴有頂板混凝土開裂問題，尤其是在活載作用下會因為過大負(fù)彎矩使頂板出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，容易產(chǎn)生混凝土開裂問題。針對這種情況，可以采取下述對策來解決相應(yīng)的負(fù)彎矩區(qū)開裂問題：（1）板面板滯后鋼梁結(jié)合對策。為了降低鋼混組合梁橋負(fù)彎矩區(qū)開裂風(fēng)險，在跨中區(qū)域橋面板的澆筑結(jié)合施工，通過相應(yīng)的應(yīng)力使鋼梁將其預(yù)先進(jìn)行變形，借此來將跨中區(qū)域位置處的鋼梁和混凝土橋面板結(jié)合過程中所產(chǎn)生的收縮變效應(yīng)消除掉，最后再進(jìn)行負(fù)彎矩區(qū)域的橋面板澆筑結(jié)合，從而確保負(fù)彎矩區(qū)混凝土和鋼板連接的整體質(zhì)量。（2）支座位移法。通過在鋼混組合梁橋施工中對支座的位移進(jìn)行調(diào)整，可以使負(fù)彎矩區(qū)域中的混凝土處于預(yù)壓狀態(tài)效果。如圖2所示，在鋼梁架設(shè)完畢后，將中支座頂升后，待橋面板澆筑完成后再將頂升的中支座放置在原來位置，從而達(dá)到預(yù)壓的效果。（3）施加中支點頂板預(yù)應(yīng)力。通過在容易出現(xiàn)開裂的負(fù)彎矩區(qū)域先施加一定的預(yù)應(yīng)力，待儲備到一定程度頂板壓應(yīng)力，將這些壓應(yīng)力對后續(xù)運營過程中產(chǎn)生的頂板拉應(yīng)力進(jìn)行抵抗，從而降低頂板出現(xiàn)開裂問題的概率風(fēng)險，這種方法主要適用于大跨徑組合梁橋設(shè)計。

3.3體系層次的設(shè)計對策

在外界形成荷載作用下，鋼混組合梁橋發(fā)生傾覆問題的一個重要機理在于整個梁橋結(jié)構(gòu)繞著一個軸出現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)問題，一旦其超過固定的臨界狀態(tài)，那么就會使相應(yīng)的鋼混組合梁橋變成一個機動體系，進(jìn)而造成傾覆破壞問題。在設(shè)計鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)的時候，為了避免出現(xiàn)傾覆破壞，可以采用下述幾種方法：其一，考慮到獨柱墩中間通常會應(yīng)用距離較近的雙點支撐或單點支撐，所以必須要對直線或大曲率的獨柱墩型式梁橋進(jìn)行合理設(shè)計，避免影響其抗扭性能。其二，為了增加獨柱墩的抗扭性，需要對獨柱墩的橫向支座間隔進(jìn)行合理設(shè)定。對于單點支撐型式，可以直接將梁體和橋墩固結(jié)在一塊。其三，橫向穩(wěn)定構(gòu)造的設(shè)計，可以應(yīng)用豎向抗拉鋼筋設(shè)置或抗拉支座設(shè)置方式來提升穩(wěn)定力矩較小梁橋結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

總之，鋼混組合梁橋是當(dāng)前橋梁建設(shè)中常用的一種橋梁類型，其可以最大程度發(fā)揮混凝土和鋼材二者的優(yōu)勢，降低工程建設(shè)成本。為了有效確保其設(shè)計質(zhì)量，需要著重處理鋼混連接構(gòu)造問題，負(fù)彎矩區(qū)開裂問題以及橫向穩(wěn)定性問題等設(shè)計難題，確保可以提升鋼混組合橋梁設(shè)計的整體質(zhì)量。

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作者：鮑旺祥 單位：江蘇緯信工程咨詢有限公司