鋼

魏晉君

摘 要：今年，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁在我國(guó)經(jīng)歷了快速發(fā)展過(guò)程，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及材料組成上再不斷的革新，文章介紹了近年在橋梁工程領(lǐng)域發(fā)展較為突出的組合結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)組合梁、組合柱和組合拱三類(lèi)組合形式分析鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及其各自的應(yīng)用狀況，最后提出部分組合結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步的研究推廣，為以后關(guān)于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究指明了方向。

關(guān)鍵詞：鋼——混凝土梁；組合梁；組合柱；組合拱

鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁是一種新型橋梁設(shè)計(jì)形式，將鋼與混凝土兩種材料結(jié)合組成一個(gè)受力整體構(gòu)件共同承擔(dān)荷載。這種設(shè)計(jì)形式充分利用了鋼和混凝土的特性，大大提高了結(jié)構(gòu)的剛度，減小了結(jié)構(gòu)的體積質(zhì)量以及在外部荷載作用時(shí)的撓度，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。與單純的混凝土結(jié)構(gòu)橋或鋼結(jié)構(gòu)橋相比較，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了混凝土的缺點(diǎn)，混凝土的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，使得鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)具有了抗震性能強(qiáng)、施工快捷方便、造價(jià)低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。文章根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的截面構(gòu)成形式及受力特性將其分為組合梁、組合柱及組合拱三種形式，并就其在我國(guó)應(yīng)用及研究進(jìn)展做簡(jiǎn)要介紹。

1 組合梁

組合拱結(jié)構(gòu)形式主要分為鋼梁-混凝土板組合梁、鋼腹板-PC組合箱梁和鋼管混凝土組合梁。鋼梁-混凝土板組合梁是目前技術(shù)最成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，主要由鋼梁和混凝土上翼緣板組成，目前，對(duì)于鋼梁-混凝土板組合梁的研究主要集中于超強(qiáng)變厚鋼，高能混凝土，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式和開(kāi)發(fā)新型剪力鍵。我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)還很不完善，發(fā)展空間還很廣闊，很有研究意義。鋼腹板-PC組合箱梁以鋼結(jié)構(gòu)作為腹板，代替了原來(lái)的混凝土腹板，現(xiàn)在采用較多的形式為波形鋼腹板-PC組合箱梁和鋼腹桿-PC組合箱梁，其跨越能力大，特別是在雙層橋面中優(yōu)勢(shì)較為突出，因其在節(jié)點(diǎn)處的受力性能和施工方法上有特殊要求，所以在以后的研究中在此方面應(yīng)具有一定的針對(duì)性。鋼管混凝土組合梁是在鋼管桁梁發(fā)展基礎(chǔ)之上而來(lái)的，自重小，美觀施工簡(jiǎn)單，但節(jié)點(diǎn)抗疲勞性能較弱，限制著其發(fā)展，目前就開(kāi)展提高管內(nèi)混凝土抗拉能力對(duì)鋼管混凝土組合梁發(fā)展具有深遠(yuǎn)的研究?jī)r(jià)值。

2 組合柱

鋼-混凝土組合柱一般分為在鋼管內(nèi)灌注混凝土的鋼管混凝土柱和鋼管外包混凝土的型鋼混凝土柱，主要作用在橋塔和橋墩之間，根據(jù)構(gòu)件直徑的大小選擇選擇不同的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在受力工程中，主要依靠鋼管內(nèi)的混凝土承受壓力，二者通過(guò)這種結(jié)合方式優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，施工方便，保證了施工質(zhì)量。隨著技術(shù)的發(fā)展，先后又出現(xiàn)了鋼管混凝土勁性骨架柱、鋼管混凝土復(fù)合柱、鋼管混凝土混合柱等。鋼管混凝土勁性骨架柱是一種新型的鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式，與外包混凝土的型鋼混凝土柱相比施工方便，結(jié)構(gòu)剛度大，節(jié)省鋼材，目前已在部分橋梁中得以應(yīng)用。鋼管混凝土復(fù)合柱和鋼管混凝土混合柱是在鋼管混凝土勁性骨架柱的研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的針對(duì)西北地區(qū)高橋墩結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，目前已有部分橋梁使用。

3 組合拱

拱結(jié)構(gòu)在受力時(shí)主要以受壓為主，先采用較多的為鋼管混凝土拱和勁性鋼骨架混凝土拱，其應(yīng)用基本與組合柱相似。拱結(jié)構(gòu)在收到壓力的同時(shí)也承受較大的彎矩，因此在其組合結(jié)構(gòu)中結(jié)合了組合梁的設(shè)計(jì)形式和組合柱共同的特點(diǎn)，發(fā)展出了鋼管混凝土組合拱和鋼腹板（桿）-混凝土組合拱。目前該結(jié)構(gòu)形式在我國(guó)的應(yīng)用趨勢(shì)仍然處于上升階段，行業(yè)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)也在隨著現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的出現(xiàn)在不斷的完善。在鋼腹板（桿）-混凝土組合拱中，為了更能使用新型橋梁的需要，先后設(shè)計(jì)出來(lái)波形鋼腹板混凝土組合拱、平鋼腹板混凝土組合拱和鋼腹桿混凝土組合拱，研究表明，拱的受罰承載能力并不是拱的主控項(xiàng)目，且其受剪問(wèn)題較為微弱，而是抗壓彎承載能力和穩(wěn)定性要求，因此在采用上述波形鋼時(shí)結(jié)構(gòu)形式將會(huì)達(dá)到很好的效果。

4 其他組合形式

除上述介紹外，還有部分組合結(jié)構(gòu)形式，目前也廣泛應(yīng)用于了實(shí)際施工當(dāng)中或處于進(jìn)一步研究推廣階段。如槽型鋼-混凝土組合梁橋、鋼-混凝土組合剛構(gòu)橋、大跨斜拉橋組合橋面系和雙重組合作用連續(xù)組合梁橋等，槽型鋼-混凝土組合梁橋是針對(duì)傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和預(yù)應(yīng)力混凝土槽型梁提出來(lái)的；鋼-混凝土組合剛構(gòu)橋是結(jié)合鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)與剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)形成的；大跨斜拉橋組合橋是在混凝土斜拉橋和鋼斜拉橋的研究基礎(chǔ)之上，通過(guò)研究它們的優(yōu)缺點(diǎn)，將其結(jié)合而產(chǎn)生；雙重組合作用連續(xù)組合梁橋是在連續(xù)的橋梁的負(fù)彎矩處形成一個(gè)倒置組合截面，提高負(fù)彎矩處的剛度增強(qiáng)橋面系的抗裂性。都是通過(guò)合理組合設(shè)計(jì)使混凝土和鋼能夠充分發(fā)揮其性能，產(chǎn)生更好的支護(hù)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼和混凝土的結(jié)合已經(jīng)成為了現(xiàn)在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所采用的基本結(jié)構(gòu)材料組合形式，文章根據(jù)其受力特性將其大致分為了三類(lèi)，即組合梁、組合柱和組合拱。其中有部分技術(shù)為我國(guó)從國(guó)外所引進(jìn)，再對(duì)其進(jìn)行消化吸收，不斷發(fā)展，使其變?yōu)樽约旱募夹g(shù)成果。我們?cè)谝院蟮陌l(fā)展中還要繼續(xù)發(fā)揚(yáng)不斷探索的精神，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，建立健全相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展掃平道路，使其更好的為我國(guó)大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)服務(wù)。

在對(duì)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行消化吸收的基礎(chǔ)上，我們國(guó)內(nèi)也提出了許多新的設(shè)計(jì)形式，像勁性骨架混凝土橋面板-鋼板混凝土桁架組合桁梁、復(fù)合柱和混合柱、波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁、鋼管混凝土勁性骨架柱、鋼腹板（桿）-混凝土組合拱等等。其中有的已經(jīng)廣泛投入實(shí)際工程中，有的由于各方面原因還未得到推廣，處于繼續(xù)研究階段，因此在鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中我們還任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 樊健生，聶建國(guó).鋼-混凝土組合梁研究及應(yīng)用新進(jìn)展[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2006，8（05）.

[2] 周一橋，錢(qián)建漳.折疊形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁[J].國(guó)外橋梁，2000（02）.

[3] 聶建國(guó).鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)原理與實(shí)例[M].北京：科學(xué)出版，2009.

[4] 胡儒明，莊一舟，謝醒悔.預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].冶金叢刊，2002（03）.

[5] 陳寶春，牟廷敏，陳宜言等.我國(guó)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁研究進(jìn)展及工程應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2013，34（z1）.