第六章-组合梁桥-苏庆田2013

第六章组合结构梁桥

Qingtian Su

Tongji University, Shanghai, China

组合梁桥是指采用剪力传递器将钢板梁、钢箱梁、钢桁梁等结构构件和钢筋混凝土结合成组合截面共同工作的一种复合梁式结构。

钢梁

混凝土剪力传递器

组合梁桥与非组合梁的对比

组合梁的优点

基本应用采用组合梁最多的是简支梁桥。因为简支梁的上缘受压、下缘受拉，最符合组合梁材料分布的合理原则，即

梁上翼缘应是适宜受压的混凝土板，下缘是利于受拉的

钢梁。

均布荷载下简支梁的正应力分布

优点：组合梁桥相对于混凝土梁桥具有较高的强度、减轻自重、方便施工；相对于钢梁桥具有较高的刚度、稳定性和抗疲

劳性。

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围己扩展到连续梁桥，拱桥和斜拉桥等多种复杂体系；

¾组合梁中的由单一的钢板梁拓宽到钢箱梁、钢槽形梁和钢桁梁；

¾组合梁的截面形式也由工字形发展到箱形、倒梯形甚至三角形；

¾钢筋混凝土板的位置可根据截面正负弯矩的需要设置；

¾采用槽形波纹钢腹板或桁架式钢腹杆组成复合式结合梁，以进一步减轻桥梁自重；

¾采用体外预应力方案来改善组合梁的受力，也是一种发展方向。

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-连续梁桥（上海长江大桥引桥）

组合梁的应用与发展

¾上海长江大桥引桥截面-连续梁桥

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-拱桥（杭州九堡大桥）

组合梁的应用与发展

¾杭州九堡大桥主桥截面

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-斜拉桥（东海大桥）

组合梁的应用与发展

¾东海大桥主桥截面

2%2%

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-桁架梁桥（闵浦大桥）

组合梁的应用与发展¾闵浦大桥主梁示意图

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-波折腹板梁桥（鄄城黄河特大桥）

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-波折腹板梁桥

组合梁的应用与发展

¾组合梁使用范围-根据截面正负弯矩的需要设置混凝土梁桥

组合梁的分类

按照连接件刚度分类

刚性组合、弹性组合及其柔性组合 根据架设与施工方法不同

活载组合梁与恒载组合梁两种形式 在桥墩处是否连续分类

组合钢板梁分成简支与连续种形式

连接件的形式（1）●钢筋连接件

●型钢连接件

连接件的形式（2）●圆柱头焊钉

连接件

●开孔钢板连

接件

连接件的形式（3）●T形开孔钢板连接件

剪力传递器的构造要求

（一）焊钉的构造要求

¾焊钉的最大间距不得超过混凝土板厚的3倍，并且不得大于60cm；¾焊钉的桥轴方向的最小间距为5d（d为焊钉的直径）或10cm；

¾焊钉的横桥方向的最小间距为d+3.0cm（d为焊钉的直径）；

¾焊钉到钢梁翼板边缘的最小净距离不得小于2.5cm。

剪力传递器的构造要求

（二）刚性剪力传递器的构造要求

¾连接件之间的净距，不得超过桥面板厚度的8倍，也不得小于连接件计算高度的3.5倍

¾组合梁的桥面板采用预制时，应符合下列要求：设置的预留孔，宜做成由下向上扩大的锥形；刚性剪力传递器与预留孔间的空隙：在承压一边不宜小于5cm，其余边不宜小于3cm；在钢梁与钢筋混凝土之间应垫以砂浆垫层。预留孔的角隅处，应设置与受力方向成450角的抗剪构造钢筋。梁端构造钢筋在横桥方向长度不小于主梁间距的1/2，顺桥方向加强范围不小于主梁间距的1/2

剪力传递器的构造要求

（三）柔性剪力传递器的构造要求

¾柔性剪力传递器宜在组合梁截面上成对设置，钢筋弯折与钢梁纵向的夹角为300或450，并在末端做成锚钩;

¾斜钢筋应采用双面侧焊缝与钢梁翼缘相连，焊缝长度不得小于钢筋直径的4倍（对Ⅰ级钢筋）或5倍（对Ⅱ级钢筋）;

¾间距不得小于0.7倍桥面板的厚度，也不得大于2倍桥面板的厚度。

连接件保护层厚度不应小于2cm。

剪力传递器的容许承载力（一）柔性剪力传递器的容许承载力

2

11][D s D A A T ασσ+=式中：σ1＝桥面板混凝土的容许压应力；σs ＝钢筋容许应力；A D1＝剪力传

递器的正投影面积；A D2＝环形钢筋截面面积；α＝环形钢筋与钢梁上翼缘的夹角系数（夹角45°时为0.7, 90°时为0）。

（二）焊钉的容许承载力（日本）

()()

⎪⎩⎪⎨⎧<=≥=5.572.1][5.54.9][2d H

dH T d H

d T k

k

σσ式中：σk ＝桥面板混凝土的设计标准强度（MPa)；d ＝焊钉直径

(mm)；H ＝焊钉高度(mm)

例如σk ＝50MPa （C50），d ＝22mm ，H ＝200mm ，[T]=2.9t

组合梁连接处剪力

●在组合梁连接处产生剪力的荷载主要有：恒载、活载、预应力、

混凝土干燥收缩、混凝土板与钢梁间的温差等。

（一）恒载与活载产生的剪力

竖向剪力Q 产生的钢筋混凝土桥面板与钢梁间的剪力单位长度的剪力T Q 为

Q nI A a Q nI S T c c c

Q 00

==

式中：Q 为作用于组合梁的剪力；a c 为组合梁形心至混凝土桥面板形心的

距离；A c 为混凝土桥面板的面积；S c 为混凝土桥面板对组合梁形心的面积矩；I 0为组合梁的换算截面惯性矩；n 为钢梁弹性模量与混凝土弹性模量之比。