钢混叠合梁分析方法的讨论

□文/刘鹏

钢混叠合梁分析方法的讨论

□文/刘鹏

文章介绍了有关钢混叠合梁的理论，提出自己的理论方法并通过实际算例对其进行验证。

钢混；叠合梁；计算方法；验证

现阶段我国正处于基础建设的高峰时期。特别是城市基础建设发展较快，各种市政桥梁和高架桥的建设，大大减轻了城市日益严峻的交通堵塞问题。但是由于城市空间、施工要求以及施工阶段交通不中断等问题，公路上应用较为普遍的钢筋混凝土桥往往不能很好地协调施工过程中的各种问题。所以钢箱梁、钢混叠合梁应用较为普遍。与钢箱梁桥相比，从使用上来说，钢混叠合梁桥刚度更大，噪音较小且采用钢筋混凝土桥面比钢桥面耐久性、耐疲劳性能更好；从施工上来说，钢混叠合梁桥采用的是工厂预制和现场现浇相结合，更能发挥预制与现浇各自的优点；从造价上来看，钢混叠合梁桥比钢箱梁桥更加经济合理。从而钢混叠合梁桥目前在城市道路桥梁建设比较流行且因其结构自重轻、跨越能力大、施工周期短等优点而比较符合市政大跨桥梁的要求，其市场应用前景较为广阔。

钢混叠合梁是主梁采用钢箱梁、板梁或者工字钢，梁上铺设钢筋混凝土或预应力混凝土板的桥梁形式。组合钢梁可以通过工厂预制，现场拼接；混凝土板可以现浇，也可以预制，大大加快了施工进度。叠合梁最开始出现的时候，由于其刚度大、重量小的特点，往往应用于大跨度的简支梁。众所周知，连续梁在墩顶负弯矩区有较大的负弯矩，设计施工过程中容易使混凝土板开裂。为此，很多桥面板都使用了预应力钢筋，来抵消墩顶负弯矩区的拉应力。

本文通过对实际工程进行设计计算并对叠合梁计算方法进行分析讨论。

1　工程概况

本匝道连续梁桥跨径为30.2 m+28 m+32 m，总体布置见图1。

图1　总体布置

主梁采用双主箱梁形式的组合钢板梁，钢梁梁高1.8 m，混凝土桥面板厚0.25 m，标准组合钢板梁断面见图2。

图2　标准断面

2　计算分析

2.1计算原则

1）作用（或荷载）效应按弹性方法进行计算。

2）偏安全的按Ⅲ、Ⅳ类截面计算，内力计算考虑施工方法及顺序的影响。

3）组合梁内力计算不考虑钢梁和混凝土桥面板之间的滑移效应。

4）考虑截面开裂引起的内力重分布。

5）整体分析中考虑剪力滞效应。

2.2剪力滞效应

桥面板有效宽度计算按GB50917—2013《钢-混凝土组合桥梁设计规范》第4.1.5条考虑。

跨中及中支点，有效宽度bc计算公式如下且不大于混凝土桥面板实际宽度

式中：b0为钢梁腹板上方最外侧剪力连接件中心间距；bci为钢梁腹板一侧的混凝土桥面板有效宽度；Lci为等效跨径。

通过计算可知，全桥桥面板取全宽。

2.3开裂区域确定

组合梁桥整体计算中应考虑混凝土开裂导致内力重分配问题，混凝土开裂区长度一般而言取支点两侧各15%的跨径长度作为开裂区长度，本文计算中跨跨径为30 m，故混凝土开裂长度按支点两侧各5 m计算。

3　计算结果

采用MIDAS Civil有限元计算模型，对双主梁组合钢板梁进行分析计算，计算模型见图3。

图3　计算模型

计算结果见图4-图6。

图4　标准荷载组合-组合梁内力

图5　基本荷载组合-组合梁内力

图6　标准荷载组合-钢梁应力

3.1承载能力极限状态下跨中正弯矩验算

对全桥进行承载能力极限状态下验算，按塑性设计方法计算钢-混凝土组合梁承载力。跨中承载力满足要求。

3.2承载能力极限状态下支点负弯矩验算

跨中承载力满足要求。

4　结语

本文以实际工程为依托，讨论了钢混叠合梁的计算方法，提出在具体设计计算中的假设原则并在之后的计算中得到验证，为钢混叠合梁的研究提供了很好的理论与实际依据。

［1］柴加兵.钢混叠合梁桥设计与分析［J］.北方交通，2015，（1）：29-32.

［2］徐君兰，孙淑红.钢桥［M］.北京：人民交通出版社，2011.

U443.35

C

1008-3197（2016）03-64-02

2016-03-02

刘鹏/男，1987年出生，助理工程师，上海市政工程设计研究总院天津分院，从事道桥设计工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.022