公路钢混组合梁桥设计问题探讨

吴传书胡高杰

吴传书胡高杰

浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

摘要：当前，我国的基建设施建设已经进入高潮，并随着“一带一路”倡议的不断被接受，我国的基建设施向西向国外发展的趋势越来越明显。在基建设施当中，公路钢混组合梁桥设计已经在公路建设方面应用的越来越多，一方面解决了公路设计当中遇到的一些问题，另一方面钢混组合的梁桥设计给公路建设的发展增加了一种新的设计方式。同时，钢混组合的设计直接关系到梁桥的安全、质量和效益。本文旨在通过对公路钢混组合梁桥设计方面的相关议题进行阐释，分析当前钢混组合梁桥设计的特点和目前存在的问题，并探究解决的措施，以期在今后的公路钢混组合梁桥设计方面提供更多的技术参考。

关键词：公路钢混组合梁桥设计问题探讨

一、引言

一种建筑架构从实践到认可到广泛使用要经历一个很长的时期。在公路建设方面，建设的模式和方法有很多种，但是也要参考当地的实际情况，比如投资、地形、人口、水文等等，其中，钢混组合梁桥设计在各种设计方面能够独胜一筹，关键还是在与这种结构可以充分利用了钢材的抗拉能力以及混凝土的抗压优势。将两者充分的运用在梁桥当中，避免了钢材因受到挤压变得弯曲，混凝去因各种自然原因变得抗裂性差的情况。在充分的满足梁桥结构的性能方面的前提下，可以不断的增加梁桥的跨越半径，坚强梁桥的重量，这样可以方面施工，节约工期，也可以让桥梁最后的设计更加美观、大方、形式多样。当前，在梁桥工程当中，钢混组合被广泛使用，对公路今后的梁桥铺设和创新提供着很多的有用价值。

二、钢筋混凝土组合梁桥设计

钢筋混凝土组合梁桥的设计与使用能够被接受和认可，与它自身所带有的优势有关。钢筋混凝土组合采用的是剪力连接件，将钢板、钢箱梁等结构构件与混凝土结合起来，组成一个截面，最终组合成施工要的一种复合结构。对于其中的简支梁来说，由于梁上缘受压，下缘受拉的情况，最符合组合梁桥材料的布置，也就算上缘采用通常受压较为明显的混凝土板承受弯矩引起的纵向压应力，下缘采用事宜受拉的钢梁主要承担弯矩引起的纵向拉力。将这两种材料一起作用在一个建筑物体上面，充分发挥各自的特性，相互配合，具有明显的经济优势。这种组合充分利用了钢材和混凝土的材料性能，具有自重较轻，刚度大，承载能力优、节省工期、减少现场作业量，加快施工进度等等的一系列显著优点。目前已经被广泛运用在各种需要这种大跨度来节省空间的建筑当中，如工地厂房、地下结构、公路桥梁上的使用范围已经包含了如连续梁桥、拱桥、斜拉等多种复杂桥型当中，适应了当前桥梁建筑的需要。

三、国内外钢—混凝土组合梁的应用现状

鉴于钢筋混凝土组合梁桥设计有着这样的显著优势，国内外很早就开始了对他的研究，并且也取得了很好的研究成果，很多实际的工程当中，都进行了很多的大量静态和疲劳实验，成果丰硕。在通过对相关的组合构建中进行不断的总结，并制定了相应的设计标准和规范。如：英国BS5400标准，美国、日本的钢混组合梁桥设计规范等等，都从根本上推动了公路钢混组合的进一步发展。

对于我国来说，发展是从新中国成立以后开始，在上世纪50.60年代时候，我国学习前苏联的建设经验，开始接触到组合梁这样的结构设计，并在交通方面开始应用。不过，鉴于当时我们国家的钢材比较缺乏，所以在公路桥梁设计当中并没有大量使用这种钢混组合等方式。改革开放以后，尤其是这几年，我国的道路交通建设迈上了一个新高潮，很多大的举世瞩目的工程都顺利建成，让全世界都刮目相看。但是另一方面，我国的公路组合梁桥标准和规范起步都比较晚，最近的《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》颁布实施还需要追溯到1986年，其中对于钢筋混凝土组合梁桥方面的规定非常的简单，相对于目前的建筑施工，可以说无法起到相应的指导作用。

四、公路钢混组合梁桥设计的特点

公路建设当中采用的钢混组合梁桥设计主要的特点简单地来说就是受拉力的部分采用钢梁，混凝土施工采用钢梁作为模板，混凝土可以作为桥面装铺的一个连接。其主要的特点如下：

（一）良好的受力性能。钢梁在混凝土的下方，这就充分发挥了钢材受拉的能力，避免了因为各种原因导致的混凝土开裂情况的发生。混凝土在钢梁之上，避免了了钢梁和载重机械的直接街粗话，增加了钢梁的临界失稳系数，降低了钢筋的疲劳度。

（二）方便施工。钢混结构的建筑，不需要在施工现场进行制作，可以分段提前制作，然后将成本运到工地方面进行组装，这样就降低了不必要的对周边建筑物体的空气污染和起到降尘的目的，这样的施工精度高、速度快，户外作业也相对减少，直接提高了工作效率。

（三）本身具有强度高、结构轻的特点。相对于之前的传统混凝土梁桥相比，钢混组合的梁桥重量已经降低非常多，提高了桥梁的长距离跨越能力，先架设的钢梁，可以作为混凝土的施工跳板，分段制作，分段吊装，就减少了对重大型设备的依赖程度。

五、公路钢混组合梁桥设计的难点

鉴于公路建设中的钢混组合梁桥设计方面的自重轻的优势，建设跨度大的连续桥梁就非常的有利。组合梁桥的水平稳定取决于整体的结构。连续构成梁桥，就存在中支点附近的负弯矩区，这就需要重点处理好负弯矩区的问题，不然就会发生混凝土的开裂现象。钢梁底板和腹板出现局部的完全，最终造成工程的局部失稳。所以，钢筋混凝土结构组合成的梁桥核心，就是如何保持好连接的完整性，这里的工作十分的复杂，主要是负弯矩区设计方面。

负弯矩区的设计应该认真考虑腹板、底板在这个方面存在的高应力问题。为了防止底板发生弯曲，可以通过增加大板件的够毒，在腹板上增加劲肋，等等，让该区域的钢板正好处在混凝土当中。同时，还应该考虑在负弯矩区内钢梁上部混凝土开裂的情况，需要在施工中，先浇筑负弯矩区范围内的混凝土，然后设计时还应认真考虑负弯矩区范围内的钢梁上部混凝土的开裂问题，为防止混凝土开裂，可以最后在浇筑负弯矩区的混凝土。对大跨径的钢混组合桥梁的建设，可以提前在负弯矩区内世家预应力在顶板中引发压应力，然后抵消后期桥梁使用出现的底板拉应力，从而降低了混凝土开裂的危险情况。相对于中小跨径的桥梁建设，在完成架设的钢梁后，可以先进行跨顶压配重工作，完成混凝土浇筑过程后，在释放跨中压重，这样也可以降低混凝土开裂的情况发生。

六、结语

公路建设当中，钢筋混凝土组合的梁桥设计具有十分明显的特点和优势，在公路桥梁建设当中具有着非常广阔的应用前景，我国目前在这方面的建设和创新正在不断加快速度，对一些新建的路线、改扩建的一些就有路线都积极的采用这样的方法，积累了很多的宝贵经验。但是，还需要在今后的建设过程当中，继续深入研究设计方案，面对关键技术难点和热点，进行创新方法，解决问题，促进钢筋混凝土组合梁桥应用的新突破。

参考文献

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