鋼混疊合梁分析方法的討論

□文/劉鵬

鋼混疊合梁分析方法的討論

□文/劉鵬

文章介紹了有關(guān)鋼混疊合梁的理論，提出自己的理論方法并通過實際算例對其進(jìn)行驗證。

鋼混；疊合梁；計算方法；驗證

現(xiàn)階段我國正處于基礎(chǔ)建設(shè)的高峰時期。特別是城市基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展較快，各種市政橋梁和高架橋的建設(shè)，大大減輕了城市日益嚴(yán)峻的交通堵塞問題。但是由于城市空間、施工要求以及施工階段交通不中斷等問題，公路上應(yīng)用較為普遍的鋼筋混凝土橋往往不能很好地協(xié)調(diào)施工過程中的各種問題。所以鋼箱梁、鋼混疊合梁應(yīng)用較為普遍。與鋼箱梁橋相比，從使用上來說，鋼混疊合梁橋剛度更大，噪音較小且采用鋼筋混凝土橋面比鋼橋面耐久性、耐疲勞性能更好；從施工上來說，鋼混疊合梁橋采用的是工廠預(yù)制和現(xiàn)場現(xiàn)澆相結(jié)合，更能發(fā)揮預(yù)制與現(xiàn)澆各自的優(yōu)點；從造價上來看，鋼混疊合梁橋比鋼箱梁橋更加經(jīng)濟合理。從而鋼混疊合梁橋目前在城市道路橋梁建設(shè)比較流行且因其結(jié)構(gòu)自重輕、跨越能力大、施工周期短等優(yōu)點而比較符合市政大跨橋梁的要求，其市場應(yīng)用前景較為廣闊。

鋼混疊合梁是主梁采用鋼箱梁、板梁或者工字鋼，梁上鋪設(shè)鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土板的橋梁形式。組合鋼梁可以通過工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼接；混凝土板可以現(xiàn)澆，也可以預(yù)制，大大加快了施工進(jìn)度。疊合梁最開始出現(xiàn)的時候，由于其剛度大、重量小的特點，往往應(yīng)用于大跨度的簡支梁。眾所周知，連續(xù)梁在墩頂負(fù)彎矩區(qū)有較大的負(fù)彎矩，設(shè)計施工過程中容易使混凝土板開裂。為此，很多橋面板都使用了預(yù)應(yīng)力鋼筋，來抵消墩頂負(fù)彎矩區(qū)的拉應(yīng)力。

本文通過對實際工程進(jìn)行設(shè)計計算并對疊合梁計算方法進(jìn)行分析討論。

1　工程概況

本匝道連續(xù)梁橋跨徑為30.2 m+28 m+32 m，總體布置見圖1。

圖1　總體布置

主梁采用雙主箱梁形式的組合鋼板梁，鋼梁梁高1.8 m，混凝土橋面板厚0.25 m，標(biāo)準(zhǔn)組合鋼板梁斷面見圖2。

圖2　標(biāo)準(zhǔn)斷面

2　計算分析

2.1計算原則

1）作用（或荷載）效應(yīng)按彈性方法進(jìn)行計算。

2）偏安全的按Ⅲ、Ⅳ類截面計算，內(nèi)力計算考慮施工方法及順序的影響。

3）組合梁內(nèi)力計算不考慮鋼梁和混凝土橋面板之間的滑移效應(yīng)。

4）考慮截面開裂引起的內(nèi)力重分布。

5）整體分析中考慮剪力滯效應(yīng)。

2.2剪力滯效應(yīng)

橋面板有效寬度計算按GB50917—2013《鋼-混凝土組合橋梁設(shè)計規(guī)范》第4.1.5條考慮。

跨中及中支點，有效寬度bc計算公式如下且不大于混凝土橋面板實際寬度

式中：b0為鋼梁腹板上方最外側(cè)剪力連接件中心間距；bci為鋼梁腹板一側(cè)的混凝土橋面板有效寬度；Lci為等效跨徑。

通過計算可知，全橋橋面板取全寬。

2.3開裂區(qū)域確定

組合梁橋整體計算中應(yīng)考慮混凝土開裂導(dǎo)致內(nèi)力重分配問題，混凝土開裂區(qū)長度一般而言取支點兩側(cè)各15%的跨徑長度作為開裂區(qū)長度，本文計算中跨跨徑為30 m，故混凝土開裂長度按支點兩側(cè)各5 m計算。

3　計算結(jié)果

采用MIDAS Civil有限元計算模型，對雙主梁組合鋼板梁進(jìn)行分析計算，計算模型見圖3。

圖3　計算模型

計算結(jié)果見圖4-圖6。

圖4　標(biāo)準(zhǔn)荷載組合-組合梁內(nèi)力

圖5　基本荷載組合-組合梁內(nèi)力

圖6　標(biāo)準(zhǔn)荷載組合-鋼梁應(yīng)力

3.1承載能力極限狀態(tài)下跨中正彎矩驗算

對全橋進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)下驗算，按塑性設(shè)計方法計算鋼-混凝土組合梁承載力?？缰谐休d力滿足要求。

3.2承載能力極限狀態(tài)下支點負(fù)彎矩驗算

跨中承載力滿足要求。

4　結(jié)語

本文以實際工程為依托，討論了鋼混疊合梁的計算方法，提出在具體設(shè)計計算中的假設(shè)原則并在之后的計算中得到驗證，為鋼混疊合梁的研究提供了很好的理論與實際依據(jù)。

［1］柴加兵.鋼混疊合梁橋設(shè)計與分析［J］.北方交通，2015，（1）：29-32.

［2］徐君蘭，孫淑紅.鋼橋［M］.北京：人民交通出版社，2011.

U443.35

C

1008-3197（2016）03-64-02

2016-03-02

劉鵬/男，1987年出生，助理工程師，上海市政工程設(shè)計研究總院天津分院，從事道橋設(shè)計工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.022