第一章结合梁桥概述

组合结构桥梁设计新理念
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概论--组合结构的力学特点
◇钢材对混凝土的支援—受弯组合梁抗弯性能
组合梁
Py: 纯钢梁的屈服荷载
纯钢梁
Pu: 纯钢梁的极限荷载
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概论--组合结构的力学特点
◇钢材对混凝土的支援—受压钢管混凝土柱
钢管混凝土 单独叠加
荷载
钢管
混凝土
应变
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组合结构桥梁概论--组合结构分类
材料
构件
结构
钢材
钢构件
组合构件
组 合 结 构
混凝土
混凝土构件
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概论--组合构件实例
(a) 钢管混凝土
(b) 型钢混凝土
(c) 组合板 组合构件的实例
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(d) 组合梁
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概论--组合结构实例
钢梁
焊钉
钢筋混凝土梁
钢梁
预应力钢筋
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合拱桥—钢管混凝土拱
◇Antrenas桥（法国） ◇跨度56m ◇混凝土填充的理由，防止车辆冲击
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合拱桥—型钢混凝土拱
◇用型钢骨架作为拱肋 ◇采用斜拉悬臂施工 ◇闭合后浇注混凝土
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组合梁斜拉桥
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◇内衬混凝土组合梁—抗剪性能
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合结构桥梁的定义： ----使用组合构件或组合结构的桥梁 ◆组合钢板梁桥 ◆组合箱梁桥 ◆组合桁架桥 ◆组合刚构桥 ◆混合梁桥 ◆组合拱桥 ◆组合斜拉桥
◇组合结构桥梁的分类
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
组合结构桥梁 (钢－混组合梁)
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主要内容
钢－混组合结构桥梁概论
钢与混凝土的连接
组合钢板梁桥
波折腹板组合箱梁桥 组合桁架桥
组合刚构桥
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组合结构桥梁概论
组合结构分类
组合结构设计理念 组合结构力学特点 组合结构桥梁的分类及其特点
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横梁
钢筋 混凝土墩 焊钉 (a) 钢梁与混凝土梁接合 (b) 钢梁与混凝土墩接合
组合结构实例
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概论—设计理念
钢结构
总 费 用
混凝土结构
总 费 用
组合结构
合理
混凝土用量百分比
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概论—设计理念
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
◇组合箱梁桥—用波折钢腹板组合箱梁的斜拉桥
◇栗东桥 (日本)
◇矢作川桥（日本）
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇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
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇钢板梁+混凝土桥面板 ◇钢箱梁+混凝土桥面板 ◇钢桁架梁+混凝土桥面板 ◇钢梁+混凝土梁
◇组合梁斜拉桥
◇杨浦大桥（中国，1993年完成）
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概论--组合结构桥梁的技术特点概括
序号 1 2 名称 组合钢板梁桥 形式 钢板梁+混凝土桥面板 闭合截面钢箱梁+混凝土桥面板 槽形截面钢箱梁+混凝土桥面板 波折钢腹板+混凝土上下翼缘板 钢桁架梁+混凝土桥面板 钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板 钢板梁+混凝土墩 钢箱梁+混凝土墩 钢桁架梁+混凝土墩 钢梁+混凝土梁 特点 抗弯刚度增大。 抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用。 省去顶钢板、施工难度加大。 自重减轻，预应力能有效施加。 抗弯刚度增大，连接件设置较困难。 省去上下弦杆，施工难度加大。 省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提 高，悬臂施工法能够使用。 跨度增大，连接较难处理。
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合刚构桥—钢箱梁+混凝土墩
◇阿古耶桥（日本） ◇3跨连续刚构桥 ◇36m＋36m＋36 ◇钢板梁与混凝土固结
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇混合梁桥—钢箱梁+混凝土梁
◇新川桥（日本，2000年完成） ◇5跨连续混合梁桥 ◇39.2m＋40.0m＋118.0m＋39.2m＋40.0m ◇中跨用钢箱梁
(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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概论--组合结构的力学特点
◇内衬混凝土组合梁—钢筋布置形式
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概论--组合结构的力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能
荷载 (kN)
内衬混凝土
纯钢
变形 (mm)
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概论--组合结构的力学特点
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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•
钢—混凝土结合梁桥在中等跨度(20~90m)桥梁中已在世界各地广 泛应用。它的主要优点是： • 与钢桥相比有：①节省钢材；②降低建筑高度；②减少冲击，耐疲 劳；④减少钢梁腐蚀；⑤减少噪音；⑥维修养护工作量较少等。 • 与混凝土桥相比有：①重量较轻；②制造安装较为容易；③施工速 度快，工期短等。
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合桁架桥—钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板
◇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
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概论--组合结构的力学特点
◇混凝土对钢材的支援—受弯钢管混凝土梁
有肋
局部屈曲
有摩擦 荷 载 局部屈曲 无肋无摩擦
变形
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概论--组合结构的力学特点
◇混凝土对钢材的支援—内衬混凝土组合梁
内衬混凝土 (a) 连续梁一般图
内衬 混凝土
横向钢筋
钢梁
(b) 横截面
内衬混凝土
纵向钢筋
◇节点的构造
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合桁架桥—钢桁梁(有上弦杆)+混凝土桥面板
◇Lully高架桥 (瑞士) 29.93m+21×42.75m+29.93m
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合桁架桥—钢桁架梁(有上弦杆)+混凝土桥面板
概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合桁架桥—钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板
◇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
◇节点的构造
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合桁架桥—钢桁梁(无上弦杆)+混凝土桥面板
◇Vaihingen Viadukt桥(德国)
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能
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概论--组合结构的力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗弯性能
◇纯钢梁
◇内衬混凝土组合 梁
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概论--组合结构的力学特点
◇内衬混凝土组合梁—抗剪性能
荷载 (kN) 内衬混凝土
纯钢
变形 (mm)
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概论--组合结构的力学特点
◇Nantenbach铁路桥 (德国)
◇ 跨径83.2m+208.0m+83.2m ◇负弯矩区未设置预应力钢筋 ◇桥墩附近两个下弦杆间浇混凝土 ◇上下弦杆形成双重组合 ◇平衡边、中跨自重
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合刚构桥—钢箱梁+混凝土墩
◇横浜绿IC桥（日本,1997年完成） ◇7跨连续刚构桥 ◇32.3m＋4×40.0m＋42.0m＋40.1m ◇横梁与混凝土固结
◇组合钢板梁桥
◇Hopital桥（法国,4跨连续，最大跨64m）
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合钢板梁桥
◇Lignon桥（法国）
◇千鸟泽川桥（日本）
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
◇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
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合箱梁桥—槽形截面组合箱梁桥
◇千岁高架引桥（日本，1998年完成）
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合箱梁桥—钢腹板组合箱梁桥(钢腹板容易屈曲)
◇La Ferte Saint-Aubin桥(mm) (法国)
组合箱梁桥
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组合桁架桥
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组合刚构桥 混合梁桥 组合拱桥
钢管混凝土拱 型钢混凝土拱
钢板梁+混凝土桥面板 钢箱梁+混凝土桥面板 钢桁架梁+混凝土桥面板 钢梁+混凝土梁
施工容易，质量难保证。 施工容易，无钢材维护的问题。
抗弯刚度增大。 抗弯、扭刚度增大。 上下层车道处理方便。 塔墩附近加劲梁抗压性能提高。
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点
◇组合箱梁桥—波折钢腹板组合箱梁桥
混凝土 顶板
体内索
波折 腹板
横隔板
波折 腹板
体外索 混凝土底板 体内索
◇Cognac桥 (法国，1986年完成)
◇波折腹板箱梁的构造
31m+43m+31m, 3跨连续
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概论--组合结构桥梁的分类及其特点