钢-混凝土组合连续梁桥设计计算.
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1 装配式钢混组合桥梁设计规范
1 范围
本标准规定了我省公路装配式钢混组合桥梁的材料、结构设计、构造、耐久性设计等内容。
本标准适用于我省各级公路采用装配化技术建造的组合钢板梁桥和组合钢箱梁桥的设计。
装配式钢混组合桥梁设计除应符合本规范的规定外,还应符合国家和行业有关标准的规定。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 714 桥梁用结构钢
GB/T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓
GB/T 1229 钢结构用高强度大六角头螺母
GB/T 1230 钢结构用高强度垫圈
GB/T 1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件
GB/T 1591 低合金高强度结构钢
GB/T 5117 碳钢焊条
GB/T 5118 低合金钢焊条
GB/T 5293 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂
GB/T 8110 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝
GB/T 10045 碳钢药芯焊丝
GB/T 10433 电弧螺柱焊用圆柱头焊钉
GB/T 12470 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂
GB/T 14957 熔化焊用钢丝
GB/T 17493 低合金钢药芯焊丝
GB/T 50283 公路工程结构可靠度设计统一标准
CJJ/T 111 预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程
JGJ 87 建筑钢结构焊接技术规程
JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
JTG B01 公路工程技术标准
JTG D60 公路桥涵设计通用规范
JTG D64 公路钢结构桥梁设计规范
JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准
用自己的话谈谈钢—混凝土结合梁桥的设计理念。
一、组合梁桥的设计理论
钢混组合梁桥的设计理念就是充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能,基于钢混良好连接状态,实现钢与混凝土组合受力。钢混组合梁桥设计的关键是明确其设计理论,在设计理论支撑下,才能较为准确地掌握钢混组合结构的受力性能,进行结构尺寸拟定和构造设计,满足桥梁运营安全和使用性能要求。组合梁桥设计的关键是极限承载状态的确定,以及相关设计方法的取用。确定钢混截面在极端荷载作用下的极限承载力,满足承载力安全是进行任何截面设计的关键。目前钢混组合梁桥承载力计算主要以弹性理论和弹塑性理论为两个分支,其计算的前提均假定钢混截面的受力变形满足平截面假定。
根据钢混组合结构的计算理论,如果钢混构件的连接在承载能力状态下不发生滑移,截面内构件连接完好,则可以按照刚度分配原理计算钢梁承受的弯矩、轴力和混凝土桥面板承受的弯矩和轴力。因而,在截面弯矩作用下,根据弹性理论的内力与刚度等同分配原则,可以方便地计算出钢混组合梁在外力组合作用下的结构应力水平,也可以掌握是否达到承载能力极限状态。
二、组合梁桥设计关键问题
组合梁桥相比于混凝土梁桥和钢梁桥都有诸多设计优势,但仍然有一些关键的设计难题需要解决。首先,构造层面,钢与混凝土的完好连接是保证钢混组合共同受力的关键,但由于钢混连接的复杂性,
较难掌握在复杂受力状态下连接的可靠性,是否存在滑移,以及滑移是否影响结构受力安全等。
其次,截面层次,设计为连续梁桥结构型式的组合梁桥,面临负弯矩区开裂问题。连续梁桥或者连续刚构桥,在中支点区域承受负弯矩作用,由于混凝土的抗裂性差,必须采取相关措施,降低负弯矩的开裂风险,才能保证组合梁桥梁的使用性能。
最后,结构整体层次,组合梁桥的横向稳定安全。组合梁桥的结构自重较轻、横向宽度大,特别是采用中间点铰支撑设计的,其横向稳定性能很差,例如2012年8月24日,哈尔滨阳明滩大桥的垮塌事故,该桥梁就是采用组合梁桥型式,同时中支座为点铰支撑。
浅谈钢-混凝土组合桁梁桥的种类与应用
钢-混凝土组合结构能够发挥钢结构和混凝土各自的优点,是当今桥梁工程中的一个重要的结构形式。无论是跨越天堑的特大桥,还是横跨溪流的小跨径桥,钢—混凝土组合结构桥梁都可应用于其中。现代桥梁工程发展至今,钢—混凝土组合结构已经有较为广泛的应用,是继钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、砖石混凝土结构之后的第五大类结构。
一.钢-混组合梁桥的组成
钢-混组合梁桥可按照不同的钢梁组成形式大致分为:钢—混凝土组合板梁桥、钢—混凝土组合箱梁桥与钢—混凝土组合桁梁桥(以下简称“组合桁梁桥”)。以下将对这几种钢混组合梁桥的结构及受力特点进行介绍。
1.钢—混凝土组合板梁桥
这种形式的组合梁桥的钢主梁主要是工字形截面钢梁,关于这种桥型,我国早期的桥梁中有些应用,但跨度有限,因此目前应用较少。钢主梁和混凝土桥面板通过剪力连接件组合,共同工作。工字型的钢板梁一般由3块钢板焊接而成。为了充分发挥钢材的抗拉能力强的特性,工字梁的下翼缘可以适当加厚或加宽,有时为了满足施工需要,在各个主梁之间设置横向支撑。
2.钢-混凝土组合箱梁桥
在大跨度的组合梁桥中,组合箱梁桥是常采用的截面形式。,该桥有钢筋混凝土翼板和箱型钢梁组成,两者通过连接件连接。与工字型截面的组合钢板梁桥相比,组合箱梁的抗扭刚度较大,因此适合在高跨比较大或扭转较大的跨线桥和弯桥中使用。目前我国的组合箱梁桥大多应用于城市立交桥、高速公路跨线桥等。
钢-混凝土组合箱型梁发展出了一种新形式——波形钢腹板组合梁桥。与传统的混凝土箱梁相比,波形钢腹板组合梁桥用波形的钢腹板代替了混凝土腹板。上部是混凝土顶板,顶板内常会设置体内索以施加预应力,同样混凝土底板也会设置体内索。有的波形钢腹板桥会在箱内设置体外索施加预应力。这种结构能有效利用施加的预应力,同时能够防止腹板的局部失稳。
3.钢-混凝土组合桁梁桥
钢桁架与混凝土板相组合,可以形成钢-混凝土组合桁梁桥,混凝土桥面板在这种结构中作为受力的一部分,可以节省钢材的使用,并能提高整体刚度和降低桁高。本文研究的就是这种桥型。
预应力钢-混组合梁截面设计及比选
摘要:预应力钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。它兼有二者的优点,而选择合理的截面形式,才能更大的优化设计。
本文简单介绍了预应力钢-混凝土组合连续梁桥箱型、工字形、槽型等多种截面型式及其特点。并通过对比不同项目的截面设计,从技术、经济、施工等方面分析比较了工字形和箱型截面的优缺点,并给出其适用的桥梁形式,以期对类似的桥梁设计具有一定的借鉴作用。
关键词:预应力钢-混组合梁,截面设计,比选
中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:
预应力钢-混凝土组合连续梁桥截面形式简介
预应力钢-混凝土组合连续梁桥的主梁除了在跨中部分承受正弯矩外,在支点附近还要抵抗较大的负弯矩,在进行截面设计时往往要加强截面底部的受压区,因此一般采用箱型、工字形、槽型等截面梁。
闭合截面组合箱梁桥主要是用混凝土桥面板承担上缘压应力。箱形截面整体性强,横向抗弯刚度大,对预施应力、运输、安装单梁的稳定性好,而且由于截面的闭合特性,抗扭刚度大,内力分布比较均匀。
组合钢板梁桥是通过使用连接件把钢板梁与混凝土桥面板加以组合,抗弯刚度能够大幅度提高,减小梁高,增大跨径。工字形截面结构简单,制作和施工容易,用钢量小,其下翼缘提高了截面的稳定性,但横向抗弯刚度小,抗扭能力差,在预制、运输、吊装阶段的稳定性较差。
槽型截面组合梁不用钢顶板,节省材料,但施工精度及其控制要求较高,且设计和施工经验少。
本文重点介绍、比较了工字形和箱型截面。
工程实例
1、蒲黄榆快速路(二环-五环)市政工程 桥梁工程 刘家窑桥改造工程
蒲黄榆快速路是北京市中心城道路网布局中17条快速路放射线之一。刘家窑桥旧桥改造解决了南三环公交车站与地铁5号线车站之间乘客换乘问题。新建主桥位于现况旧桥主桥连续梁两侧,采用变截面工字形截面钢-砼组合连续梁,两座主桥跨径为:20.96+4x35.3+27.12=189.28米,桥宽8.2米,梁高0.85~1.6米。