组合结构桥梁概述 [兼容模式]

1、钢混组合结构桥梁张治成（交通工程研究所）组合结构定义（狭义）：型钢或钢板所组成的钢截面与混凝土通过粘结、机械咬合或连接件相互结合，能够共同承担作用力的构件或结构。1主要内容钢混组合结构桥梁概论组合结构桥梁设计原则和一般规定钢与混凝土的连接组合钢板梁桥波折腹板组合箱梁桥组合桁架桥组合刚构桥钢管混凝土拱桥2参考教材1.2.3.4.5.聂建国著，钢混凝土组合梁结构桥梁.北京：人民交通出版设，2011刘玉擎编著，组合结构桥梁.北京：人民交通出版社，2005黄侨编著，桥梁钢混凝土组合结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004陈宝春编著，钢管混凝土拱桥设计与施工.北京：人民交通出版社，2000王连广著，

2、钢与混凝土组合结构理论与计算.北京：科学技术出版社，20053第一章组合结构桥梁概论组合结构分类组合结构设计理念组合结构力学特点组合结构桥梁的分类及其特点4概论组合结构分类（广义）材料构件结构钢材钢构件组组合构件合结构混凝土混凝土构件5概论-组合构件实例(a)钢管混凝土(b)型钢混凝土(c)组合板组合构件的实例(d)组合梁6概论-组合结构实例钢梁钢筋混凝土梁钢梁预应力钢筋焊钉横梁钢筋混凝土墩焊钉(a)钢梁与混凝土梁接合混合梁(b)钢梁与混凝土墩接合组合刚构体系组合结构实例7概论设计理念-良好力学性能设计理念：合理使用钢材与混凝土混凝土的特点抗拉强度小钢材提供支援有横向约束时抗压强度增大钢材的弱

3、点容易压缩屈曲混凝土提供支援容易生锈钢混凝土结合梁桥在中等跨度(2090m)桥梁中已在世界各地广泛应用，它的主要优点是：9与钢桥相比有：节省钢材；降低建筑高度；减少冲击，耐疲劳；减少钢梁腐蚀；减少噪音；维修养护工作量较少等。9与混凝土桥相比有：重量较轻；制造安装较为容易；施工速度快，工期短等。8概论设计理念-良好的经济性跨度超过18米的桥梁，组合结构桥在综合效应上具有一定优势。（30110米范围内组合结构桥单位面积造价要比混凝土梁桥低18%）欧美国家：15米以下采用钢筋混凝土桥梁1525米采用预应力混凝土梁桥2560米采用钢-混凝土组合桥梁大跨径采用钢桥、桁架桥或组合结构斜拉桥钢结构总费用混凝

4、土结构总费用组合结构合理混凝土用量百分比9概论-组合结构的力学特点钢混凝土组合结构最大的力学性能是组合后的性能超过了两种材料各自的力学性能，其主要表现在两方面，即钢材对混凝土支援及混凝土对钢材的支援。10概论-组合结构的力学特点钢材对混凝土的支援受压钢管混凝土柱钢管混凝土单独叠加荷载钢管混凝土应变延性好11概论-组合结构的力学特点混凝土对钢材的支援受弯钢管混凝土梁有肋局部屈曲有摩擦荷载局部屈曲无肋无摩擦变形钢管混凝土构件具有很大的承载力与变形能力，因此可用作梁桥、刚构桥及斜拉桥等桥型的主梁。12概论-组合结构的力学特点混凝土对钢材的支援受弯组合梁抗弯性能组合梁试验梁的腹板高1.42m，跨径11

5、m，下翼板宽0.43m，上翼板宽0.25m，上、下翼板厚0.014mMP-1：腹板厚度tw=9mm纯钢梁MP-2：腹板厚度tw=12mm纯钢梁MC-1：腹板厚度tw=9mm，顶板为480*160组合结构MC2：腹板厚度tw=12mm，顶板为480*160组合结构纯钢梁Py: 纯钢的屈服荷载y：纯钢的屈服位移Pu: 试验梁的极限荷载Pp: 截面完全塑性时的荷载13概论-组合结构的力学特点混凝土对钢材的支援内衬混凝土组合梁内衬混凝土(a)连续梁一般图内衬混凝土横向钢筋钢梁(b)横截面内衬混凝土纵向钢筋(c)内衬式组合梁截面图1.2.4内衬混凝土组合梁的构造14概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合

6、梁钢筋布置形式15概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合梁抗弯性能16概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合梁抗弯性能纯钢梁内衬混凝土组合梁17概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合梁抗弯性能荷载(kN)内衬混凝土纯钢变形(mm)内衬式组合梁的抗弯能力比钢结构提高约1倍18概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合梁抗剪性能19概论-组合结构的力学特点内衬混凝土组合梁抗剪性能荷载(kN)内衬混凝土纯钢变形(mm)内衬式组合梁的抗剪能力比钢结构提高约2倍20概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合结构桥梁的定义：-使用组合构件或组合结构的桥梁组合钢板梁桥组合箱梁桥组合桁架桥组合刚构桥混合梁桥组合拱桥组合

7、斜拉桥预弯组合梁桥组合结构桥梁的分类21概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合钢板梁桥Hopital桥（法国,4跨连续，最大跨64m）¾法国在30110米跨径范围内85%采用组合结构桥梁¾通过高强度混凝土板或施加横向预应力筋来减少主梁根数。（钢梁间距不应小于2.53.0m，一般可到6米以上，重庆观音岩长江大桥（斜拉桥）主梁间距达到35.2m，但布置了次梁）¾2545m跨度的中小跨径组合板梁桥，可不设置横隔梁，50米以上，可每隔45m设置一道横向钢梁22概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合钢板梁桥Lignon桥（法国）千鸟泽川桥（日本）23概论-组合结构桥梁的分类及其

8、特点组合箱梁桥槽形截面组合箱梁桥Bois de Rosset桥（瑞士，1991年完成）连续桥，23m+34.2+11×42.75m+51.3m+38.5m槽形钢截面+横向预应力混凝土桥面板4根纵向体外索箱内布置，索力合计8830kN24概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合箱梁桥槽形截面组合箱梁桥千岁高架引桥（日本，1998年完成）25概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合箱梁桥钢腹板组合箱梁桥(钢腹板容易屈曲)La Ferte Saint-Aubin桥(mm)(法国)26概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合箱梁桥波折钢腹板组合箱梁桥混凝土顶板体内索波折腹板横隔板波折腹板体外索混凝土底板

9、体内索Cognac桥(法国，1986年完成)波折腹板箱梁的构造31m+43m+31m, 3跨连续27概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合箱梁桥用波折钢腹板组合箱梁的斜拉桥栗东桥(日本)矢作川桥（日本）28概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板Arbois桥(法国，1985年完成)29.85m+40.4m+29.85m, 3跨连续横截面的构造9桥面板起到平纵联作用，部分参与主桁受剪9主桁节点受力及构造复杂29概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板钢管桁架腹杆的构造Boulonnais桥(法国，1997年完成)44.5m+3*77m+

10、93.5m+5*110+93.5m+3*77m+44.5m,15跨连续4m预制节段梁，悬臂施工30概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板钢管桁架腹杆Kinokawa桥(日本，2003年完成)4跨连续，最大跨度85m,全长268m节点的构造31概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合桁架桥钢桁梁(无上弦杆)+混凝土桥面板Vaihingen Viadukt桥(德国)节点的构造32概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合桁架桥钢桁梁(有上弦杆)+混凝土桥面板Lully高架桥(瑞士)29.93m+21×42.75m+29.93m33概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合

11、桁架桥钢桁架梁(有上弦杆)+混凝土桥面板Nantenbach铁路桥(德国)跨径83.2m+208.0m+83.2m负弯矩区未设置预应力钢筋桥墩附近两个下弦杆间浇混凝土上下弦杆形成双重组合平衡边、中跨自重34概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合刚构桥钢箱梁+混凝土墩横浜绿IC桥（日本,1997年完成）7跨连续刚构桥32.3m4×40.0m42.0m40.1m横梁与混凝土固结35概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合刚构桥钢箱梁+混凝土墩阿古耶桥（日本）3跨连续刚构桥36m36m36钢板梁与混凝土固结36概论-组合结构桥梁的分类及其特点混合梁桥钢箱梁+混凝土梁新川桥（日本，2000年完成）

12、5跨连续混合梁桥39.2m40.0m118.0m 40.0m39.2m中跨用钢箱梁37概论-组合结构桥梁的分类及其特点混合梁桥钢箱梁+混凝土梁重庆石板坡长江大桥（中国，2006年完成）世界最大跨度混合连续刚构桥，330米主跨跨中103米范围内采用钢箱梁钢梁与混凝土梁的结合段采用开孔板（PBL连接件）加预应力束的锚固方案38概论-组合结构桥梁的分类及其特点组合拱桥钢管混凝土拱Antrenas桥（法国）跨度56m混凝土填充的理由，防止车辆冲击39概论-组合结构桥梁的分类及其特点杭州复兴大桥双层式钢管混凝土拱桥，大跨190米，为中、下承式复合结构，小跨为85米，为上、下承式复合结构。概论-组合结构桥

13、梁的分类及其特点组合拱桥型钢混凝土拱四川万县长江大桥主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420米，桥面宽24米，为双向四车道，是世界最大跨径的混凝土拱用型钢骨架作为拱肋采用斜拉悬臂施工闭合后浇注混凝土41概论-组合结构桥梁的分类及其特点钢板梁+混凝土桥面板钢箱梁+混凝土桥面板（东海大桥主航道桥-430米）钢桁架梁+混凝土桥面板（湖南湘西矮寨大桥1176m悬索桥；上海闵浦大桥-708m斜拉桥）钢梁+混凝土梁（舟山桃夭门大桥）钢管混凝土主梁+混凝土桥面板组合梁斜拉桥（悬索桥）杨浦大桥（中国，1993年完成）-简化加劲肋钢箱梁42概论-组合结构桥梁的技术特点概括序号12名称组合钢板梁桥组合

14、箱梁桥形式钢板梁+混凝土桥面板闭合截面钢箱梁+混凝土桥面板槽形截面钢箱梁+混凝土桥面板波折钢腹板+混凝土上下翼缘板钢桁架梁+混凝土桥面板钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板钢板梁+混凝土墩钢箱梁+混凝土墩钢桁架梁+混凝土墩钢梁+混凝土梁钢管混凝土拱型钢混凝土拱钢板梁+混凝土桥面板钢箱梁+混凝土桥面板钢桁架梁+混凝土桥面板钢梁+混凝土梁特点抗弯刚度增大。抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用。省去顶钢板、施工难度加大。自重减轻，预应力能有效施加。抗弯刚度增大，连接件设置较困难。省去上下弦杆，施工难度加大。省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提高，悬臂施工法能够使用。跨度增大，连接较难处理。施工容易，质量难保

15、证。施工容易，无钢材维护的问题。抗弯刚度增大。抗弯、扭刚度增大。上下层车道处理方便。塔墩附近加劲梁抗压性能提高。433组合桁架桥456组合刚构桥混合梁桥组合拱桥7组合梁斜拉桥典型的组合结构桥梁九堡大桥典型的组合结构桥梁九堡大桥九堡大桥主桥上部结构¾由主拱肋、副拱肋及其横向连杆组成。主拱肋外傾12º，副拱肋轴线为空间曲线。主拱肋横向连杆副拱肋33m43.784m九堡大桥主桥上部结构¾主桥的采用矩形截面，宽2.2m、高3.2m；采用方形截面，边长1.5m。连杆节点内腹板横隔板面板面板单元腹板单元隔板单元底板吊耳外腹板横隔加劲底板单元主拱肋副拱肋九堡大桥主桥上部结构&#

16、190;为等截面钢-混凝土组合结构，高4.5m，宽37.7m；其中，钢梁由主纵梁、横梁、小纵梁组成，桥面板为26cm厚钢筋混凝土板。小纵梁主纵梁横梁主纵梁九堡大桥引桥上部结构九堡大桥引桥上部结构九堡大桥设计特点¾组合拱桥的桥面板没有配置预应力束；组合箱梁桥的桥面板横向配有体内预应力，。¾纵向均采用允许桥面板开裂、控制裂缝宽度的原则设计。既方便了施工、提高了施工作业效率，也为以真正实现桥梁百年寿命奠定了基础。¾箱梁配有，目的在于利用预应力的高强性能改善结构受力状态，实现减少钢材用量与改善负弯矩区桥面板受力的目的。¾预制桥面板安装后，组合箱梁桥横隔系的受力呈以轴向拉压为主的，结构受力表现出显著的高效性。九堡大桥施工方法常规施工方法需在江上搭设，进行拱肋安装和桥面系施工。存在的问题施工难度大造价高对通航影响大安全隐患多顶推施工方法以少量的临时杆件和顶推设备，免除了常规以少量的临时杆件和顶推设备，免除了常规施工中大量的临时墩和支架系统，变水上施工为施工中大量的临时墩和支架系统，岸上施工。九堡大桥顶推施工九堡大桥主桥拼装施工九堡大桥主桥拼装施工九堡大桥顶推施工九堡大桥顶推施工九堡大桥顶推施工关键技术主要包括上部滑移结构、顶升支撑油缸、顶推移动油缸、横向调整油缸。其主要