鋼混組合鋼結構在橋梁工程中的應用

作者：admin 來源：未知日期：2012/4/8 11:50:30 人氣：標簽：

導讀：鋼混組合鋼結構充分利用鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，能顯著改善鋼結構的力學性能和提高經濟性。鋼材處于拉伸區域時其強度與延性能夠很好的發揮，但是當其…

鋼混組合鋼結構充分利用鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，能顯著改善鋼結構的力學性能和提高經濟性。鋼材處于拉伸區域時其強度與延性能夠很好的發揮，但是當其處于拉壓區時，屈曲強度起到控制作用，性能難以發揮。而混凝土時比鋼材便宜、抗拉強度小、抗壓性能突出的脆性材料，二者組合后可以充分發揮各自的力學性能。最典型的組合鋼結構是鋼管混凝土，混凝土柱在鋼管的約束下承載力及變形能力都大幅度提高，而內填混凝土對鋼管提供有力的側向約束，延緩了鋼管的局部屈曲。
　　
　　1879年英國在seven鐵路橋的建造中首先采用了鋼管混凝土橋墩，但當時在鋼管內灌注混凝土的目的是防止鋼管內壁的銹蝕。1897年美國人JohnLally在圓鋼管中填充混凝土作為房屋建筑中的承重柱，并提出了圓鋼管混凝土的承載力計算公式。如果由此算起，鋼混組合鋼結構已經有一百多年的歷史。
　　
　　20世紀30年代，組合鋼板梁橋開始在歐洲發展。德國在1937年進行了組合梁的加載試驗，1950年前后召開了幾次關子組合鋼結構的學術會議，其中許多組合梁的計算理論以及組合梁橋被相繼介紹，并且制定了關于道路橋的組合梁設計指南。20世紀60年代是歐洲、美國以及日本橋梁建設的黃金時期，組合鋼結構以其整體受力的經濟性，發揮兩種組合材料各自優勢的合理性以及便于施工的突出優點而得到了廣泛的應用，組合橋面系統開始被應用在大跨度斜拉橋中。1972年世界第一座混合梁斜拉橋一kurt-schumacher橋建成，首次采用了鋼梁與預應力混凝土梁結合的形式。20世紀80年代，波折腹板組合箱梁橋與組合剛構橋出現。而今，鋼混組合鋼結構已經廣泛應用于橋梁工程之中。
　　
　　嚴格來說，鋼筋混凝土鋼結構也應該稱為組合鋼結構，不過它由于應用廣泛，一般被認為是混凝土構件。
　　
　　各種橋型中組合鋼結構的應用
　　
　　1：梁橋
　　
　　最常見的是組合鋼板梁橋，通過連接件把鋼板梁與混凝土橋面板加以組合來提高抗彎剛度，減小梁高，增大跨徑。從上世紀30年代出現至今，鋼板梁橋的技術已經非常成熟，在歐洲得到廣泛應用。法國自1980年前后集中全國的技術力量進行組合橋梁的開發研究，建成了許多前瞻性的中小跨橋梁。其中在組合鋼板梁橋方面，對傳統的鋼梁橋體系進行了大幅度簡化，用2根主梁的組合鋼板梁橋已經成為中小跨度橋梁形式中極具經濟性的一種。現在法國30m—llOm的中小跨度橋梁中，組合鋼結構橋梁已經占到8成之多。瑞士近年來也逐漸把2主梁組合鋼板梁橋體系加以簡化，并作為標準橋型之一采用。近年來鐵路橋也開始積極采用組合鋼板梁進行合理化設計與施工，我國秦沈客運專線上就采用了這種組合鋼結構橋梁。
　　
　　組合箱梁橋使用于跨徑較大的橋梁，較常用的組合鋼結構箱梁橋有波折腹板組合箱梁橋、開截面組合箱梁橋以及雙重組合箱梁橋。這里介紹比較常用的波折腹板組合箱梁橋。法國于1986年建成一座3跨連續梁橋，該橋采用厚度為8mm的波折腹板代替混凝土腹板，波折腹板通過連接件與頂底板結合。與預應力混凝土箱梁比較，采用波折腹板組合梁橋有以下優勢：用波折腹板代替混凝土腹板，主梁自重可以減輕20%—30%；波折腹板在橋梁縱向剛度幾乎為零，，可以大幅度提高施加預應力的效率；由于波折腹板的縱向剛度很小，上下混凝土翼緣板的溫度變形、徐變、收縮都可以自由進行，不會產生次應力。
　　
　　組合桁架橋是將桁架的上弦桿與橋面板通過連接件有效的結合在一起，可以增大截面的抗彎剛度，減小上下弦桿的變形。1993年建成的Nantenbach鋏路橋采用83.2m+208m+83.2m的3跨連續上承式組合桁架體系，在負彎矩區沒有設置預應力筋，而是在橋墩附近的兩個下弦桿之間澆注混凝土，使上下弦桿都形成組合體系以抵抗負彎矩。
　　
　　此外還有采用預應力鋼筋混凝土邊跨和鋼箱梁中跨的組合連續梁鋼結構，混凝土梁與鋼箱梁通過結合段連接。

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鋼混組合鋼結構在橋梁工程中的應用