【刘玉擎】组合结构桥梁

◇钢管桁架腹杆的构造
◇Boulonnais桥(法国，1997年完成) 44.5m+3*77m+93.5m+5*110 +93.5m+3*77m+44.5m,15跨连续 ◇4m预制节段梁，悬臂施工
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合桁架桥—钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇组合梁桥—设计变迁的实例
◇Hopital桥 （法国,4跨连续，最大跨64m）
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇组合梁桥—组合钢板梁桥
◇Lignon桥（法国）
◇千鸟泽川桥（日本）
组合结构桥梁
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组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
组合结构桥梁
新开桥（日本，1993年，最大跨30.0m）
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
组合结构桥梁
新开桥（日本，1996年，最大跨45.5m）
组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合桁架桥—钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板
◇Arbois桥 (法国，1985年完成) 29.85m+40.4m+29.85m, 3跨连续
◇横截面的构造
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合桁架桥—钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板
◇组合梁桥—设计上的变迁*简化体系 增大主梁间距 减少主梁根数 简化加劲肋
简化支撑体系
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇组合梁桥—设计变迁的实例
连接件
预应力 钢筋
◇Hopital桥 （法国,4跨连续，最大跨64m）
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下横联
斜腹杆
下弦 竖向横撑
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
◇组合桥面板
(a) 用焊钉连接件组合
组合结构桥梁
钢筋 开孔板 连接孔
底钢板
(b) 用开孔板连接件组合
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
◇组合桥面板
弯折钢板
钢管连接件 底钢板
◇ 组合梁桥--钢箱梁的发展
(a) 闭口钢箱组合梁
(b) 槽形钢箱组合梁
(c) 窄幅钢箱组合梁
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
组合结构桥梁
◇Bois de Rosset桥（瑞士，1991年完成） 连续桥，23m+34.2+11*42.75m+51.3m+38.5m 槽形钢截面+横向预应力混凝土桥面板 4根纵向体外索箱内布置，索力合计8830kN
第二次组合结构桥梁与桥梁设计新理念高级研修班
组合结构桥梁
---- 设计理念、发展趋势、施工实例
主讲 刘 玉 擎
组合结构桥梁
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内容构成
◇组合结构的基本概念 ◇组合结构的设计理念 ◇组合结构桥梁的发展概况 ◇组合结构桥梁的最新研究 ◇板腹式组合梁桥的设计算例 ◇折腹式组合梁桥的设计算例
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
钢筋混凝土梁
钢梁 预应力钢筋
焊钉
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组合结构的基本概念--组合体系的实例
◇ 混合墩—钢墩与混凝土墩接合
组合结构桥梁
关西国际机场专用桥的桥墩构造
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组合结构的基本概念--组合体系的实例
◇ 混合塔—钢塔与混凝土塔接合
组合结构桥梁
南京长江三桥塔柱接合部
内衬混凝土 (a) 连续梁一般图
内衬 混凝土
横向钢筋
钢梁 组合结构桥梁
内衬混凝土
纵向钢筋
(b) 横截面
(c) 内衬式组合梁截面 图1.2.4 内衬混凝土组合梁的构造
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—钢筋布置形式
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
德国的Altwipfergrund 桥
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥 我国淮安市长征桥--人行桥
组合结构桥梁
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组合结构的设计理念—合理使用钢材与混凝土
◇混凝土的弱点 抗拉强度小 有横向约束时抗压强度增大
钢材提供支援
◇钢材的弱点 容易压缩屈曲 容易生锈
混凝土提供支援
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组合结构的设计理念--力学特点
◇钢材对混凝土的支援实例 钢筋混凝土，组合梁板，钢管混凝土
◇ 组合板
◆用焊钉连接件组合 ◆用开孔板连接件组合 ◆用钢管连接件组合 ◆夹层式组合
◇ 钢管混凝土墩塔 ◇ 型钢混凝土墩塔
◇ 混合梁 ◇ 混合墩塔 ◇ 刚构体 ◇ 混合拱肋
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组合结构的设计理念
混凝土结构
总 费 用
组合结构
合 理
组合结构桥梁
用钢量百分比
钢结构 总 费 用
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
混凝土顶板
体内索
组合结构桥梁
波折 腹板 体外索
体内索
波折 腹板
横隔板
混凝土底板
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
Cognac桥 (法国，1986年完成) 31m+43m+31m, 3跨连续
组合结构桥梁
组合结构桥梁
改进前
改进后
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组合梁桥设计新技术—结构体系发展的小结
◆减少主梁根数、加大其跨度； ◆采用预应力混凝土或组合结构的桥面板； ◆不设或少设腹板纵向加劲肋以及少设横向加劲肋； ◆简化横向承重体系，仅设置小横梁。
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
主梁
(c) 用钢管连接件组合
底层钢板
加劲板 混凝土
上层钢板
主梁 焊钉
(d) 夹层式组合
组合结构桥梁
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
◇钢管混凝土组合结构
(a) 圆钢管混凝土
(b) 方钢管混凝土
组合结构桥梁
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能 荷载 (kN)
内衬混凝土 纯钢
组合结构桥梁
变形 (mm)
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能
组合结构桥梁
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 21
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能
◇纯钢梁
组合结构桥梁
◇内衬混凝土组合梁
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗剪性能 荷载 (kN)
内衬混凝土
纯钢
组合结构桥梁
变形 (mm)
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组合结构的设计理念--力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗剪性能
组合结构桥梁
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◇型钢混凝土组合结构
(a) 实腹式型钢混凝土
(b) 空腹式型钢混凝土
组合结构桥梁
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
◇型钢混凝土组合结构-组合墩塔
组合结构桥梁
钢筋混凝土墩柱
型钢混凝土墩柱
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组合结构的基本概念--组合体系的实例
◇ 混合梁—钢梁与混凝土梁接合
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
Dole桥(法国，1995年完成) 48m+5*80m+48m, 7跨连续
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
Maupre桥(法国,1987年完成) 40.95m+?+40.95m, 7跨连续
荷载
组合结构桥梁
单独叠加 钢管
混凝土
钢管混凝土
应变
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组合结构的设计理念--力学特点
◇混凝土对钢材的支援—受弯组合梁抗弯性能
组合梁
连接件
组合结构桥梁
纯钢梁
Py: 纯钢梁的屈服荷载
Pu: 纯钢梁的极限荷载
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组合结构的设计理念--力学特点
◇混凝土对钢材的支援—内衬混凝土组合梁
组合结构的设计理念----小结
◇组合结构桥梁的造价将小于同等规模 的钢桥与混凝土桥；
◇钢材对混凝土的支援； ◇混凝土对钢材的支援； ◇钢材对与混凝土的相互支援； ◇提高钢材与混凝土的接合性能。
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—定义、分类
◇组合结构桥梁的定义： ----使用组合构件或组合体系的桥梁
组合结构桥梁
板腹式组合梁 折腹式组合梁
桁腹式组合梁 复合式组合梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—钢腹板组合箱梁桥(钢腹板容易屈曲)
组合结构桥梁
◇La Ferte Saint-Aubin桥(mm) (法国)
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 43
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
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组合梁桥设计新技术--截面形式的发展
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
组合结构桥梁
◇福冈高速公路桥（日本，在建）
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 40
组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇东海大桥
---采用槽形截面梁
ห้องสมุดไป่ตู้
2%
2%
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展 ◇ 组合梁桥—混凝土箱梁的发展
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
组合结构桥梁
◇千岁高架引桥（日本，1998年完成）
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 38
组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
组合结构桥梁
◇福冈高速公路桥（日本，在建）
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 39
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 11
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组合结构的基本概念--组合体系的实例
◇ 刚构体—钢梁与混凝土墩接合
钢梁
焊钉
横梁
钢筋 混凝土墩
组合结构桥梁
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组合结构的基本概念—小结
组合构件
组合结构
组合结构桥梁
组合体系
◇ 组合梁
◆平腹板式组合梁 ◆折腹板式组合梁 ◆桁腹式组合梁 ◆预弯组合梁
◇组合结构桥梁的分类
◆组合板梁桥 ◆组合箱梁桥 ◆组合桁架桥 ◆混合梁桥 ◆组合刚构桥 ◆组合拱桥 ◆组合斜拉桥
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇早期的组合梁桥体系： 横撑、竖撑，加劲肋等辅助构件很多
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇钢管桁架腹杆
◇Kinokawa桥(日本，2003年完成) 4跨连续，最大跨度85m,全长268m
组合结构桥梁
◇节点的构造
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合桁架桥—钢桁架梁(无上弦杆)+混凝土桥面板
◇Vaihingen Viadukt桥(德国)
组合结构桥梁
◇节点的构造
组合结构桥梁
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组合结构的基本概念----构件？体系？
材料 钢材
混凝土
构件 钢构件 组合构件 混凝土构件
组合结构桥梁
体系
组 合 体 系
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组合结构的基本概念--组合构件的实例
组合钢板梁 ◇组合梁 组合箱形梁
组合桁架梁 连接件
组合结构桥梁
上弦 混凝土桥面板
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
组合结构桥梁
本谷桥（日本，1998年，最大跨97.2m）
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组合梁桥设计新技术—截面形式的发展
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
组合结构桥梁
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇组合梁桥—设计变迁的实例
组合结构桥梁
相邻2座桥（4根主梁
2根主梁）
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 32
组合梁桥设计新技术—结构体系的发展
◇组合梁桥—设计变迁的实例
组合结构桥梁
相邻2座桥（4根主梁 2根主梁）
同济大学桥梁工程系 刘玉擎 33
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组合梁桥设计新技术—结构体系的发展