我国钢·混组合结构桥应用及发展

4
6.6
2 0
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.8 2.2 2.7 3.5 4.2 4.9
1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
中国, 6,6
韩国, 0.53
印度, 0.55
VS
俄罗斯, 0.69
2008年中国粗钢产量超过6亿吨 ，占世界总量49%，相当于日本的4倍，美 国的5倍，德国的11倍 ！
厂内预制钢梁和混凝土板，确保了质量，可快速架设和安装
吊桥和斜拉桥主塔用型钢骨架立模板，可有效控制施工精度；斜拉桥主 塔的刚锚固体直接传力并平衡两侧索的拉力，避免了PC锚固体施工的复 杂性
中小跨度钢梁、组合梁和PC梁的重量之比大约为1：（2~2.5）： （4~4.5），相比减小了恒载内力及地震时的惯性力，大大减少了作用在 下部结构的荷载
美国, 0.91
2012年中国粗钢产量更达7.16亿吨，
日本, 1.19
稳居世界首位。
“十二五”期间年复合增长率达到17.23%。
“十二五”期间年复合增长率达到12.53%。
“十二五”期间年复合增长率达到20.71%。
钢和混凝土桥梁的比较
桥式
优越性
不足性
钢桥
①抗拉强度高，弹性模量高，材 料利用效率高。 ②结构自重小，可延伸跨度 ③质量易于保证 ④适于快速施工 ⑤延性、韧性好，抗震性优越 ⑥正常涂装情况下，物理寿命长
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： 组合结构桥梁可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的各自 优势，可以最大程度地实现工厂化制造，减少现场操作，因而 具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。 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。
工程界有识之士正在大力呼吁采用高 性能高强混凝土、采用钢-混组合结构， 推广钢结构，以彻底改变我国工程结构 以混凝土为主的现状，以与发达国家工 程结构、桥梁结构发展趋势保持一致。
残缺的青山绿水
从产量规模上看，中国是世界粗钢产品的最大产出国，2008年粗 钢产量超过6万吨，占世界总量的49%
中国钢铁产量连续12年保持世界第 一，并且遥遥领先于其他国家。中国钢 铁产量比排名2-8位的日本、美国、俄 罗斯、印度、韩国、德国、乌克兰等七 个国家的总和还多！
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①作为受压构件或板件，承载力受 压曲性能控制 ②用于受拉构件时，疲劳问题应慎 重对待 ③涂装维修费用稍高 ④价格较高
①价格便宜 混凝土桥 ②适用于受压构件
③短期内维修量少
①抗拉性能差 ②因盐害、中性化、碱骨料反应、 冻融等病害，物理寿命较短 ③PC结构施工繁杂，施工期较长 ④干燥收缩、水化热反应、温差等 原因，施工时应慎重防止早期裂纹 ⑤脆性大，不利于抗震 ⑥自重大，大跨桥梁受限制 ⑦大量使用砂石材料，不利于环保
预应力混凝土桥梁由于施工工艺的局限而普遍存在质量问题，大 量混凝土的应用，也让我们为之付出了沉重的环保代价。
环保、节能和实现可持续发展是使 社会经济同能源、资源、环境实现良性 循环的措施，是社会发展与自然关系的 协调与保证。中国混凝土产量（未计港、 澳 、 台 地 区 ） 1998 年 是 13 亿 m3 ， 而 到 2003年则达到15亿m3，2005年统计我国 工程用混凝土总量更达24亿m3,占世界混 凝土总量的40-60%，2012年砼用量更达 40亿m3，其耗用砂、石、水泥用量巨大， 而水泥、骨料的生产让我们国家付出了 沉重的环保代价。
我国钢·混组合结构桥的应用与发展
中国工程设计大师
我国钢·混组合结构的应用与发展
➢ 钢·混组合结构桥概述 ➢ 我国应大力发展钢·混组合结构桥 ➢ 钢·混组合结构桥在我国的应用
我国应大力发展钢·混组合结构桥
我国应大力发展钢·混组合结构桥
我国已成为桥梁大国，经济的发展要求建设更多的桥梁。 • 我国桥梁总数远远超过世界上任何一个国家。 • 到2010年我国公路桥梁数量将达65.81万座。 • 到2020年我国铁路运营里程将达12万公里以上。 • 我国各种桥型大跨径桥梁的跨度记录均居世界前列。
法国组合梁桥在不同跨长上的分布率
钢·混组合结构桥概述
钢-混组合结构定义
在型钢或钢板焊接（或冷压）钢构件，上面、 四周或内部浇筑混凝土，使混凝土与钢构件 形成整体，共同受力的结构，统称为钢-混凝 土组合结构。
由钢梁和混凝土板通过连接件连成整体而共 同受力的承重构件是为钢-混组合梁。
钢-混组合结构的优点
复合结构可利用的效果
效果 组合效果 相互支持效果 高质量、快速施工 架设钢材作为主体结构
轻型化
平衡重效果 节省模板材料
保护效果 环保效果
说明
与钢梁相比增大了截面系数和刚度
由于钢与混凝土的相互支持和约束，增大了强度和抗变形能力。如处于 二轴或三轴受力状态（钢管或钢箱内混凝土）的混凝土，强度得到成倍 提高；提高了与混凝土板连续的钢梁翼缘的压屈强度
组合结构桥梁在国外的发展（1/4）
1950年前后欧美及日本等国开始发展组合桥梁研 究；
二战后，20世纪60年代，欧美及日本等国的桥梁 建设黄金期间，组合结构桥梁以其整体受力的经济 性、发挥两种材料各自优势的合理性、便于施工的 突出优点而得到广泛应用，大量各种形式的组合结 构桥梁建成；
chart1：近年世界与中国粗钢产量（IISI）
13.3
14 中国 世界（除中国）
13.4 12.2
11.3
12
10.4
10 7.6 8.0 7.7 7.8 8.2 8.3 8.9 8.7
8
6
Chart2:2008年世界粗钢产量前9国家比对（IISI）
巴西, 0.34 乌克兰, 0.37
德国, 0.46
大跨度连续梁、矮塔斜拉桥（extradosed bridge）、斜拉桥、斜腿刚 构中，跨中区段用钢梁代替PC梁，既可避免端支点负反力，又可平衡中 跨弯矩
钢梁作为混凝土桥面板的脚手架和模板
上翼缘混凝土板使下面钢梁避免雨水和阳光的直接照射，改善了腐蚀环 境，可延长钢梁涂装寿命
混凝土的主要原料是砂石，就地开采矿石对环境造成严重破坏并污染大 气，减少砂石用量有利于环境保护