钢-混凝土组合结构在桥梁中的发展及应用

　

(重庆交通大学土木工程学院　重庆　400074)

一、引言

钢和混凝土是桥梁建造中的两种最为主要的建筑材料，在这种结构的各种性能上都有各自的优点和缺点。钢结构桥梁的制造比较简单施工比较方便，总体的性能像包括稳定性，工作能力的可靠性等方面来说是具有很大优势；并且钢结构建筑是一种具有可持续发展的建筑材料不污染环境。但是钢材也有它的不足的地方例如耐腐蚀性比较差；它比较耐热但是不耐火。而对于混凝土而言，其大部分材料都可以在工地现场的得到或者在工地周边获取很方便，市场上的混凝土的从工厂运输到工地也是很方便的，有些建筑物的构件可以直接在工厂里面进行制造和拼装，可以缩短工期加快施工速度，也可以进行混凝土的现场浇筑，施工速度快。

二、钢-混组合结构原理及发展现状

对于组合结构的桥梁它的计算方法是弹性理论中的截面换算的方法，它的的假设条件是混凝土与钢都是理想的弹性体，钢与混凝土的连接是完全可靠的，变形相同。通过对弹性模量的换算将两种材料换算成一种材料来计算。

按弹性理论计算钢-混凝土组合梁：①视钢梁和混凝土板之间是理想的连接，没有相对的移动。②：视钢和混凝土是理想的弹性体，他们的应变和应力成正比。③：组合截面的变形遵循平面假设原理。④：不考虑受拉区混凝土。在该组合结构中将混凝土的截面用弹性模量的换算成钢的截面来代替并称成换算截面。

钢-混凝土组合结构桥梁，就是将钢筋和混凝土。用连接件把混凝土桥面板和钢梁连成一个整体，同时要考虑它们的共同受力的桥梁结构形式。工程师在组合结构的设计和施工方面通过组合结构的发展和运用做出了很多简化。从而组合桥也呈现出更多的优势，包括设计，施工，经济性能等方面。而相对于那些已建造的没有使用组合结构的桥梁来说减小了结构构件的尺寸和截面高度，从而减小了结构的自身重量，提高了桥梁的整体性与稳定性。那么桥梁在外部荷载的作用下自身的挠度就要相对来说减少很多很多。通过连接件的作用导致桥面板对钢梁的受压起到约束作用。有利于钢梁的整体性和稳定性，充分的发挥钢与混凝土的材料的优势。对结构截面的降低增加了桥梁的整体外观，降低了桥面的高度。而钢-混凝土组合桥梁相对于混凝土桥梁上部结构的高度减小，自重减小，造价降低。组合桥梁便于在工厂生产，现场施工费用低，施工速度快，工期就会缩短。并且能使用于传统构件不能使用的各种施工状况下。

通常，为了减少施工的工作量缩短施工工期，我们只选用纵向方向的钢梁。纵向钢梁是通过用的若干横梁来连接，横量的设置数量根据具体情况而定。横梁一般连接到纵向钢梁，不与桥面板相连接。采用在桥面板内横向张拉预应力或者横向悬臂钢梁的方法来解决因桥面过宽混凝土桥面板往外伸的长度很大很大。或者纵向桥面板的跨度过大。当抗扭能力较大或者设计跨高比较大时，我们会选择箱型截面组合梁桥。但是钢的箱梁截面形式的桥梁造价比钢材的板梁截面的桥梁来说要高很多，因此对于那些跨度要小一些的组合结构的梁桥来说，我们更喜欢选择工字型截面形式的钢梁来进行设计施工。

三、钢-混组合结构的应用及发展趋势

目前，钢-混凝土组合结构中梁的形式有：组合钢板梁桥，组合钢箱梁桥，组合钢桁梁桥，钢桁腹杆组合梁桥，波形钢腹板箱梁桥等。组合结构还广泛应用于斜拉桥、拱桥与悬索桥等桥中。

钢-混凝土组合结构桥梁充分的发挥了钢筋与混凝两种材料的各自的优点。缩短了在施工过程中工期，组合结构满足构件的整体性以及施工中的经济性。减小了施工的造价成本。并且钢-混凝土组合结构便于施工的优点在全球各国的桥梁工程建设中得到了更加广泛的应用。

在我国的大跨度的技术要求的推动下，我国大跨度桥梁得到了快速的发展。并且在几十年的研究与工程实践中钢-混凝土组合结构不仅在大跨度桥梁工程中得到推广运用，而且在工民建的高层与超高层的建筑中等很多结构领域得到运用，得到重视。组合结构可以充分的发展各种不同材料的特性与优点，而且克服传统结构体系的缺点，随着不同结构使用性能的提高，新技术的应用，新材料的发现，组合结构的发展相当迅速。随着组合结构的不断发展，由多种组合结构以及结构体系的形成更加系统的理论以及设计方法计算方法将会发挥更大的综合性能。由于新型材料的发展，新技术的研究出现，更多薄壁轻质材料的出现钢混组合结构将在造价方面成本更加降低。

四、结论

钢-混凝土组合结构桥梁是在已建的传统桥梁结构体系的基础上进一步的发展过来的，钢-混凝土组合结构桥梁充分发挥钢材与混凝土两种主要建筑材料的优点减轻了桥梁的上部结构的自重，这样就提高了结构的整体的经济性能，经济效益。并且减小了相对下的结构部件尺寸，使桥梁的整体外观更加优美。降低了造价的成本包扩各项措施费，钢-混凝土的构件可以在工厂预制，缩短了桥梁的施工工期。