组合结构桥梁设计新理念

组合桁架桥--内容构成组合桁架桥的现状与发展

组合桁架桥的技术特点

设计施工实例

0组合桁架桥—已建桁架桥，400m以上序号桥名跨径(m)所在地建成年份1QuebecBridge549加拿大19172ForthRailwayBridge521英国18903MinatoBridge(港大桥)510日本19744CommodoreJohnJ.BarryBridge501美国19745GreterNewOrleansⅠBridge482美国19586GreterNewOrleansⅡBridge482美国19887HowrahBridge459印度19438VeteransMemorialBridge446美国19959SanFranciscoOaklandEartBayBridge427美国193610IkitukiBridge(生月大桥)400日本19911组合桁架桥—大跨桁架桥的实例生月大桥

Forth铁路桥2组合桁架桥—德国的组合桁架桥实例

Nesenbach铁路桥(mm)(a)立面布置(b)横截面

德国于1984年建成的铁路桥是一座3跨简支的上承式组合桁架体系。

跨径分别为33.5m，43.5m，33.5m。

该桥当初计划为3跨连续体系，考虑到负弯矩区需要设置预应力钢筋，而改成简支体系。

上弦杆与腹杆的节点埋设在混凝土桥面板中，通过上弦杆上面及其两侧面焊接的直径22mm的焊钉连接件与混凝土桥面板相接合。3组合桁架桥—实例Nantenbach铁路桥（德国）

Lully高架桥（瑞士）4组合桁架桥—实例日本的板桥川桥的桥面板构造混凝土主钢筋分布钢筋焊钉底钢板L型钢T型钢5组合桁架桥—实例向家坝大桥的立面图(cm)6组合桁架桥—技术特点

改进承重结构体系，不设或少设非承重杆件

板桥川公路桥的结构布置(a)立面布置(b)支座上的横截面(c)跨中横截面7组合桁架桥—技术特点桁架桥杆件布置情况的比较（板桥川桥）项目以往桁架桥型现代桁架桥型桥面板弦杆横撑上平联下平联8组合桁架桥—技术特点

改进承重结构体系，不设或少设非承重杆件

桁架桥杆件数量及其重量的比较（板桥川桥）项目以往桁架桥现代桁架桥现代/以往大型板件数量670029170.44大型板件重量(tf)105010621.01小型板件数量12700108500.85小型板件重量(tf)2702170.80杆件数量15607130.46板件焊接总长度(mm)1130033410.30杆件焊接总长度(mm)25800204720.799组合桁架桥—技术特点

实行多跨连续梁体系，少设或不设伸缩缝◆各跨跨径为56.0m+60.0m+56.0m，桥面宽为11.5m◆纵向节点间距为4.0m，不设上平联，横撑仅设在支座上的主桁之间日本的小白仓桥的结构布置(mm)(a)立面布置(b)横截面10组合桁架桥—技术特点

实行多跨连续梁体系，少设或不设伸缩缝◆体外索的布置状况，每个桥墩处共用6根体外索布置(mm)11组合桁架桥—技术特点◆体外索转向、锚固装置，两者都是设置在主桁间的横杆上体外索的偏向与锚固装置(a)偏向端(b)锚固端上横杆体外索下横杆体外索12组合桁架桥—技术特点

改善节点设计，采用高强螺栓或焊接

◆以往桁架桥为了反映铰接特点，其腹杆是采取插入两块节点板间、并将翼缘与节点板栓接的方法。可是近年来，腹杆与弦杆之间采用对接方式连接的桥例在增多。◆所谓对接方式连接就是腹杆翼缘直接与弦杆节点板、腹杆腹板直接与弦杆连接板之间采用高强螺栓接合。这样通过把腹杆的翼缘及其腹板都与弦杆直接连接，节点连接就变成刚性接合，应力传递更加明确。桁架节点形式的比较(a)以往的节点(b)现代的节点13组合桁架桥—技术特点

改善节点设计，采用高强螺栓或焊接

对接式节点的构造例(单位:mm)(a)上弦与腹杆的连接(b)下弦与腹杆的连接14组合桁架桥—技术特点

钢桁架与混凝土桥墩固结

钢桁架与桥墩固结的一例(单位:mm)顺桥向横桥向锚杆下弦焊钉锚杆混凝土桥墩砂浆锚梁预埋梁预埋梁后浇混凝土先浇混凝土橡胶块15组合桁架桥—上承式组合桁架桥的实例

椿原公路桥的概要（日本）◆道路规格：第1种3级B规格◆设计速度：80km/h◆桥梁长度：322.0m◆跨径布置：82.3m+155.0m+82.3m◆有效宽度：10.06m◆平面线形：R=1300m◆纵向坡度：1.37%，横向坡度：3.50%◆支座形式：端桥墩为水平反力分散支座，中间桥墩为减震支座16组合桁架桥—椿原公路桥的概要椿原桥的布置与横截面(mm)(a)立面布置(b)跨内的横截面(c)桥台上的横截面(d)桥墩上的横截面17组合桁架桥—体系构成

该桥通过焊钉连接件把钢桁架上弦杆与混凝土桥面板相连，使两者成为一个整体共同工作，达到利用混凝土桥面板支援钢桁架上弦承担压力的目的。

同时在桥面板两个方向都施加预应力，不仅提高自身强度，也达到省去上横联、简化结构体系、节省造价的目的。上弦下弦预应力混凝土桥面板斜腹杆竖向横撑下横联18组合桁架桥—完成后的照片19组合桁架桥—钢桁架的设计

该桥钢桁架是对以下的3种荷载状态进行验算。◆设计荷载作用，验算相当于使用荷载作用时杆件是否超过容许应力。◆疲劳荷载作用，仅对需要验算疲劳强度的部位加以验算。◆极限荷载作用，验算在极限荷载组合作用下杆件是否超过屈服强度。20组合桁架桥—钢桁架的设计

杆件交会点不同时的节点构造形式

◆杆件交会点取为组合截面形心时，节点板所需长度增大；◆杆件交会点取为组合截面形心时，各杆件截面力稍为变小，而节点会产生较大的局部拉应力；◆杆件交会点取为组合截面形心时，焊钉连接件上作用很大的拉拔力，最大值达到取为弦杆截面形心时的大约8倍。杆件交会点不同时的节点构造形式(单位:mm)(a)交会上弦截面形心(b)交会组合截面形心21组合桁架桥—连接件的设计

强度高、直径大、长度长的焊钉连接件◆直径为25mm、长度为500mm的高强度焊钉。◆考虑到需要根数较多、布置容易，采用较少使用的直径大、强度高的焊钉。◆为了保证能够有效地承担拉拔力，所取焊钉长度，就需要确保能够伸到桥面板中性轴附近，可是过长的焊钉焊接在钢桁架上不便于运输及吊装。◆该桥考虑到这些因素，使用由两段通过螺帽接合而成的焊钉，下段杆长度有2种、即75mm及其150mm，相互分开布置，焊接在钢桁架上弦杆，待架设完毕后再与上段杆用螺帽连接。◆焊钉头部也加工成螺纹，拧上螺帽来代替以往焊钉的柱头。连接件的形状与尺寸(单位:mm)22组合桁架桥—连接件的设计

焊钉群的使用◆组合板梁、箱梁主要受弯剪作用，轴力很小；而组合桁架在节点处还受到很大的轴力，由这个弦杆轴力所引起的弦杆与桥面板间的水平剪力很大。

◆因而，组合桁架在节点处附近的弦杆与桥面板间就有2种水平剪力作用、即由截面剪力与弦杆轴力各自产生的水平剪力，其大小也比节点间要大很多，这样节点处就需要集中布置相当多的焊钉连接件。◆采用焊钉群，即把几个焊钉以较小间距集中设置，再以较大间距把焊钉群分散布置。给桥面板施加预应力后，再用无收缩砂浆填充焊钉群的预留孔。预留孔处的钢筋布置预应力钢筋钢筋钢筋钢筋钢筋焊钉预应力钢筋23组合桁架桥—连接件的设计

焊钉群的布置实例◆节点处的焊钉间距沿纵桥向为杆部直径的5倍、即125mm。◆沿横桥向有2种布置、即3×150mm与6×75mm。◆节点间焊钉间距一般取为125mm，尽可能把预留孔设计小一些。◆预留孔以外的上弦杆与桥面板间设置橡胶垫，减小施加预应力时两者间摩擦。焊钉连接件的纵向布置(单位:mm)桥面板预留孔24组合桁架桥—连接件的设计

焊钉连接件的验算◆首先根据水平剪力确定焊钉的根数；◆然后再同时考虑拉拔力的影响验算焊钉承载力。焊钉连接件验算的框图计算各弦杆的水平剪力分析群钉影响系数假定焊钉连接件的根数计算设计剪力(q)计算设计拉拔力(p)验算焊钉连接件的承载力否25组合桁架桥—施工方法

施工步骤◆首先在中间2个桥墩处设置斜向及其竖向支撑，用履带式吊机将由弦杆与腹杆组成的9个三角形桁架吊装到位；◆用固定支架浇注其中3个节间的混凝土桥面板并施加预应力。◆焊钉群预留孔中填充无收