组合结构桥梁的应用和发展★

张 军 艳

(陕西交通职业技术学院公路与铁道工程学院，陕西 西安 710018)

0 引言

近年来，随着经济的发展，社会发展对交通的需要，各行各业的技术进步和创新，促进了桥梁技术的发展。政府对交通建设的投资力度加大，日新月异的交通发展对桥梁建设质量提出了更高的要求，带动了组合结构桥梁的发展。

1 组合结构梁桥的应用前景

世界桥梁界认为，21世纪是组合结构时代。作为受弯结构的组合梁桥，用混凝土承受压力，钢承受拉力，两者间通过剪力键接合成整体而共同工作，发挥了混凝土、钢各自材料性能的优点，克服了各自的缺点。20世纪80年代，法国、德国研究了新的设计理论、合理的施工方法和新型剪力键，世界各国出现各种各样的组合结构形式。法国公路桥的组合梁占有率达85%以上，TGV高速铁路桥中组合梁占有率达80%以上。

另外，钢—混凝土组合桥面板技术的开发，正在替换既有桥病害较多的混凝土桥面板，加固正交异性钢桥面板，并开始用于新桥。

以上种种因素表明,组合结构的应用和创新有很大的发展空间。

2 组合桥梁发展存在的问题

目前我国组合结构桥梁和钢桥应用和发展势头很猛。然而桥梁建设人员大部分习惯于RC,PC梁的设计、施工，在基础知识结构系统性方面对钢桥和组合梁桥认知不足，这源于院校教育和工作后的再培训。加之，一些新结构的出现，因设计、制造、施工质量欠佳而产生了病害。“如何办”是我们面临的紧迫而严峻课题。

3 组合结构桥梁的发展

为了推动我国组合结构桥梁发展需做好以下技术准备。

3.1 新的设计理论

过去用弹性模量比把混凝土和钢换算成同一种材料,按完全平截面变形假定的弹性理论进行计算分析。显然，这与受弯组合梁的受力行为有很大出入，造成早期组合梁桥剪力键力破坏，混凝土板裂纹而失去承载能力。

新的设计理论是承认混凝土板与钢梁之间客观存在的非连续界面，考虑剪力键的承载力(抗剪、抗拉)和抗剪刚度，按不完全平面变形理论，采用组合单元进行FEM分析，使混凝土板与钢梁之间的微错动限制在0.183 mm以下。对于非预应力负弯矩区，考虑钢筋应力和圆周率(增大混凝土握裹面积)的限制裂纹宽度的设计方法。制定新的设计规范。

3.2 剪力键设置

对于承受弯曲的组合梁，剪力键把混凝土板和钢梁结合成整体而共同工作，剪力键既受剪力又因阻止混凝土板与钢梁剥离而受拉拔。所以，剪力键抗拉承载力和抗疲劳性能不容忽视。另外应按剪力分布设置剪力键，不宜设置成“剪力钉束”。从而应开发抗剪、抗拔、抗疲劳性能较优的剪力键，提高剪力键的焊接技术和焊接质量。

3.3 施工方法

组合梁施工方法和混凝土浇灌顺序是组合梁桥设计的前提。

除应考虑设备、运输、桥位既有建筑物制约等条件外，还应考虑有利于调整钢梁和混凝土板的受力状态和应力分布；开发高性能混凝土，减少混凝土的干燥收缩变形。

应优先考虑预制块或预制节段施工法。

3.4 结构形式

组合结构有很大的开发、创新空间，如：工字钢组合梁、开口钢梁组合梁、SRC梁、波形钢腹板PC箱梁、钢管混凝土组合梁、钢—混凝土混合梁、混合钢构等等。应注意，一定的结构形式适用于一定跨度，不可在跨长上攀比，追求跨度的超越。应提升结构、构造细节设计和施工的技术水平和质量。

最近，各国正在开展用组合桥面板更换既有桥梁产生病害的RC桥面板、加固易产生疲劳裂纹的SOP桥面板，并应用于新桥。值得关注以下二类组合板的开发应用：一类是高性能钢纤维混凝土系列组合板；另一类是具有钢材性能的高分子有机材料和无机材料的ECC系列组合板，以及组合板构成、材料配方和施工工艺。

4 结语

进入21世纪后，我国已成为桥梁建设大国，组合结构桥梁的发展取得了一定的成就，但仍存在一些问题。文章通过分析组合结构桥梁发展存在的问题，提出了相应的技术措施，对组合桥梁的设计、施工有一定的指导意义。

[1] 谢海清,张 方,代 璞.钢管混凝土拱桥的回眸与展望[J].四川建筑,2004(3):69-71.

[2] 周海龙,周水兴,刘文方.钢管混凝土拱桥的应用与发展[J].公路交通技术,2005(3):123-125.

[3] 勾红叶,蒲黔辉,陈志伟,等.大跨度V形刚构拱组合桥拱与梁的刚度研究[J].公路交通科技,2013(7):49-52.

[4] 陈 波.大跨度梁桁组合结构节点区受力特性研究[D].成都：西南交通大学,2012.