r - The Hong Kong Polytechnic University

石 及 混 凝 土 结 构 难 以 应 用 的 情 况 [1] 。
组 合 桥 自 20 世 纪 50 年 代 之 后 得 到 了 迅 速 的 发 展 , 从 20~25m 跨 径 的 中 小 跨 径 梁 桥 到 跨 径 近 千
米 的 斜 拉 桥 , 都 有 组 合 结 构 的 应 用 [2] , 近 年 来 , 除 常 用 的 组 合 板 梁 桥 和 组 合 箱 梁 桥 之 外 , 相 继 研 发
了 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 、 组 合 桁 梁 桥 、 组 合 刚 构 桥 等 一 系 列 新 的 结 构 形 式 , 拓 宽 了 组 合 桥 的 应 用 领
域 。 而 在 国 内 , 随 着 道 路 等 级 的 不 断 提 高 和 建 设 规 模 的 扩 大 , 桥 梁 呈 现 出 跨 径 不 断 增 大 、 桥 型 不 断
丰 富 、 结 构 不 断 轻 型 化 的 发 展 趋 势 , 同 时 对 桥 梁 建 设 的 经 济 性 和 综 合 效 益 也 越 来 越 重 视 。 在 这 种 背
景 和 需 求 下 , 传 统 的 桥 梁 结 构 形 式 在 许 多 情 况 下 已 经 不 能 满 足 设 计 、 建 造 和 使 用 的 要 求 。 钢 - 混 凝
土 组 合 结 构 桥 梁 由 于 兼 有 钢 桥 和 混 凝 土 桥 的 优 点 , 适 合 我 国 基 本 建 设 的 国 情 , 近 20 年 来 已 得 到 迅
速 发 展 。
本 文 重 点 介 绍 了 笔 者 所 在 的 研 究 团 队 近 年 来 在 钢 - 混 凝 土 组 合 结 构 桥 梁 方 面 完 成 的 一 些 最 新 研
究 和 实 践 工 作 , 内 容 主 要 包 括 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 、 槽 型 钢 - 混 凝 土 组 合 梁 桥 、 钢 - 混 凝 土 组 合 刚 构
桥 、 双 重 组 合 作 用 连 续 组 合 梁 桥 和 大 跨 斜 拉 桥 组 合 桥 面 系 , 通 过 对 传 统 结 构 形 式 的 改 进 和 发 展 , 可
充 分 发 挥 组 合 结 构 桥 梁 的 综 合 优 势 。 研 究 结 果 表 明 , 组 合 结 构 桥 梁 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。
二 、 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥
减 轻 大 跨 度 预 应 力 混 凝 土 桥 梁 上 部 结 构 的 重 量 是 桥 梁 结 构 技 术 革 新 的 一 个 重 要 方 向 。 对 于 预 应
力 混 凝 土 箱 梁 而 言 , 由 于 需 要 在 腹 板 内 布 筋 和 使 预 应 力 筋 转 向 , 必 须 增 加 腹 板 厚 度 , 腹 板 面 积 可 占
总 截 面 面 积 的 25%~35%。 因 此 , 减 小 腹 板 厚 度 对 减 轻 箱 梁 自 重 和 减 少 预 应 力 筋 用 量 是 非 常 有 效 的
途 径 之 一 。 为 减 小 腹 板 厚 度 , 法 国 首 先 提 出 了 用 平 面 钢 腹 板 来 代 替 传 统 箱 梁 的 混 凝 土 腹 板 , 并 通 过
箱 形 截 面 内 的 体 外 预 应 力 筋 来 施 加 预 应 力 。 经 工 程 实 践 , 用 平 钢 腹 板 代 替 传 统 箱 梁 的 混 凝 土 腹 板 后 ,
自 重 减 轻 达 到 25%~35% [3] , 但 由 于 顶 板 和 底 板 的 混 凝 土 因 徐 变 、 收 缩 而 产 生 的 变 形 受 到 钢 腹 板 的 约
束 , 使 得 顶 板 和 底 板 内 的 预 应 力 有 向 钢 腹 板 转 移 的 趋 势 , 后 者 承 担 了 大 约 20%~25% 的 预 应 力 , 不
但 降 低 了 预 应 力 的 使 用 效 率 , 同 时 也 要 求 在 钢 腹 板 上 增 设 纵 向 或 竖 向 加 劲 肋 来 防 止 屈 曲 。 为 解 决 由
于 钢 腹 板 的 约 束 作 用 而 造 成 的 截 面 预 应 力 损 失 , 法 国 Campenon Bernard 公 司 于 1975 年 提 出 了 用 波 形
钢 腹 板 来 代 替 平 面 钢 腹 板 的 设 想 。
传 统 的 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 构 造 形 式 如 图 1a 所 示 , 与 传 统 的 预 应 力 混 凝 土 腹 板 箱 梁 桥 相 比 , 通 过
用 波 形 钢 腹 板 替 换 混 凝 土 腹 板 , 可 减 轻 自 重 , 有 效 改 善 结 构 受 力 性 能 、 施 工 性 能 以 及 经 济 性 能 ; 充
分 发 挥 材 料 潜 能 , 提 高 材 料 效 率 ; 改 善 结 构 的 施 工 性 能 、 正 常 使 用 性 能 和 长 期 性 能 。 与 纵 向 加 劲 的
平 面 钢 腹 板 组 合 梁 桥 相 比 , 这 种 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 能 有 效 减 小 腹 板 对 混 凝 土 翼 缘 板 的 约 束 , 提 高
预 应 力 导 入 度 , 提 高 材 料 效 率 ; 大 大 提 高 腹 板 的 剪 切 屈 曲 强 度 , 降 低 其 对 几 何 初 始 缺 陷 的 敏 感 性 ;
充 分 利 用 波 形 钢 腹 板 的 三 维 挠 曲 特 性 , 方 便 施 工 , 改 善 拼 装 条 件 。 然 而 , 传 统 的 波 形 钢 腹 板 组 合 梁
在 下 翼 缘 混 凝 土 板 浇 筑 时 , 需 现 场 搭 设 满 堂 红 脚 手 架 以 支 撑 模 板 , 存 在 现 场 作 业 及 施 工 难 度 较 大 等
问 题 , 同 时 下 翼 缘 混 凝 土 板 和 下 翼 缘 钢 板 的 结 合 部 由 于 浇 注 空 间 狭 小 , 混 凝 土 浇 注 质 量 难 以 保 证 ,
影 响 结 合 部 的 受 力 性 能 ; 另 一 方 面 , 下 翼 缘 混 凝 土 板 通 过 连 接 件 悬 挂 于 波 形 钢 腹 板 下 方 , 在 正 弯 矩
作 用 下 容 易 过 早 开 裂 , 从 而 降 低 结 构 的 承 载 力 及 刚 度 , 影 响 结 构 的 耐 久 性 , 这 些 问 题 都 给 该 类 结 构
的 推 广 应 用 造 成 了 一 定 的 困 难 。
针 对 上 述 传 统 波 形 钢 腹 板 的 不 足 , 笔 者 通 过 改 进 构 造 , 提 出 了 多 种 新 型 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 形
式 , 如 图 1b~f 所 示 。
图 1b 是 一 种 下 翼 缘 改 进 型 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 , 相 比 传 统 的 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 , 主 要 优 势 包
括 如 下 几 个 方 面 :(1) 通 过 将 下 翼 缘 混 凝 土 板 置 于 下 翼 缘 钢 板 之 上 , 下 翼 缘 钢 板 可 以 为 下 翼 缘 混 凝
土 板 的 浇 注 提 供 可 靠 的 模 板 支 撑 , 从 而 避 免 现 场 搭 设 满 堂 红 脚 手 架 , 降 低 混 凝 土 湿 作 业 工 作 量 和 施
工 难 度 , 缩 短 施 工 周 期 , 加 快 施 工 进 度 。 整 个 施 工 过 程 可 以 不 中 断 桥 下 交 通 , 施 工 快 捷 , 综 合 经 济
效 益 好 , 是 对 传 统 波 形 钢 腹 板 组 合 箱 梁 的 明 显 改 进 ;(2) 下 翼 缘 钢 与 混 凝 土 结 合 部 构 造 简 单 , 混 凝
土 浇 注 空 间 大 , 浇 注 质 量 易 于 保 证 , 结 合 部 的 受 力 性 能 得 到 有 效 改 善 ;(3) 下 翼 缘 钢 板 置 于 下 翼 缘
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