組合結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用和發(fā)展★

張 軍 艷

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院公路與鐵道工程學(xué)院，陜西 西安 710018)

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會發(fā)展對交通的需要，各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，促進(jìn)了橋梁技術(shù)的發(fā)展。政府對交通建設(shè)的投資力度加大，日新月異的交通發(fā)展對橋梁建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求，帶動了組合結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展。

1 組合結(jié)構(gòu)梁橋的應(yīng)用前景

世界橋梁界認(rèn)為，21世紀(jì)是組合結(jié)構(gòu)時代。作為受彎結(jié)構(gòu)的組合梁橋，用混凝土承受壓力，鋼承受拉力，兩者間通過剪力鍵接合成整體而共同工作，發(fā)揮了混凝土、鋼各自材料性能的優(yōu)點，克服了各自的缺點。20世紀(jì)80年代，法國、德國研究了新的設(shè)計理論、合理的施工方法和新型剪力鍵，世界各國出現(xiàn)各種各樣的組合結(jié)構(gòu)形式。法國公路橋的組合梁占有率達(dá)85%以上，TGV高速鐵路橋中組合梁占有率達(dá)80%以上。

另外，鋼—混凝土組合橋面板技術(shù)的開發(fā)，正在替換既有橋病害較多的混凝土橋面板，加固正交異性鋼橋面板，并開始用于新橋。

以上種種因素表明,組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和創(chuàng)新有很大的發(fā)展空間。

2 組合橋梁發(fā)展存在的問題

目前我國組合結(jié)構(gòu)橋梁和鋼橋應(yīng)用和發(fā)展勢頭很猛。然而橋梁建設(shè)人員大部分習(xí)慣于RC,PC梁的設(shè)計、施工，在基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性方面對鋼橋和組合梁橋認(rèn)知不足，這源于院校教育和工作后的再培訓(xùn)。加之，一些新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，因設(shè)計、制造、施工質(zhì)量欠佳而產(chǎn)生了病害?！叭绾无k”是我們面臨的緊迫而嚴(yán)峻課題。

3 組合結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展

為了推動我國組合結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展需做好以下技術(shù)準(zhǔn)備。

3.1 新的設(shè)計理論

過去用彈性模量比把混凝土和鋼換算成同一種材料,按完全平截面變形假定的彈性理論進(jìn)行計算分析。顯然，這與受彎組合梁的受力行為有很大出入，造成早期組合梁橋剪力鍵力破壞，混凝土板裂紋而失去承載能力。

新的設(shè)計理論是承認(rèn)混凝土板與鋼梁之間客觀存在的非連續(xù)界面，考慮剪力鍵的承載力(抗剪、抗拉)和抗剪剛度，按不完全平面變形理論，采用組合單元進(jìn)行FEM分析，使混凝土板與鋼梁之間的微錯動限制在0.183 mm以下。對于非預(yù)應(yīng)力負(fù)彎矩區(qū)，考慮鋼筋應(yīng)力和圓周率(增大混凝土握裹面積)的限制裂紋寬度的設(shè)計方法。制定新的設(shè)計規(guī)范。

3.2 剪力鍵設(shè)置

對于承受彎曲的組合梁，剪力鍵把混凝土板和鋼梁結(jié)合成整體而共同工作，剪力鍵既受剪力又因阻止混凝土板與鋼梁剝離而受拉拔。所以，剪力鍵抗拉承載力和抗疲勞性能不容忽視。另外應(yīng)按剪力分布設(shè)置剪力鍵，不宜設(shè)置成“剪力釘束”。從而應(yīng)開發(fā)抗剪、抗拔、抗疲勞性能較優(yōu)的剪力鍵，提高剪力鍵的焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量。

3.3 施工方法

組合梁施工方法和混凝土澆灌順序是組合梁橋設(shè)計的前提。

除應(yīng)考慮設(shè)備、運輸、橋位既有建筑物制約等條件外，還應(yīng)考慮有利于調(diào)整鋼梁和混凝土板的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布；開發(fā)高性能混凝土，減少混凝土的干燥收縮變形。

應(yīng)優(yōu)先考慮預(yù)制塊或預(yù)制節(jié)段施工法。

3.4 結(jié)構(gòu)形式

組合結(jié)構(gòu)有很大的開發(fā)、創(chuàng)新空間，如：工字鋼組合梁、開口鋼梁組合梁、SRC梁、波形鋼腹板PC箱梁、鋼管混凝土組合梁、鋼—混凝土混合梁、混合鋼構(gòu)等等。應(yīng)注意，一定的結(jié)構(gòu)形式適用于一定跨度，不可在跨長上攀比，追求跨度的超越。應(yīng)提升結(jié)構(gòu)、構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計和施工的技術(shù)水平和質(zhì)量。

最近，各國正在開展用組合橋面板更換既有橋梁產(chǎn)生病害的RC橋面板、加固易產(chǎn)生疲勞裂紋的SOP橋面板，并應(yīng)用于新橋。值得關(guān)注以下二類組合板的開發(fā)應(yīng)用：一類是高性能鋼纖維混凝土系列組合板；另一類是具有鋼材性能的高分子有機材料和無機材料的ECC系列組合板，以及組合板構(gòu)成、材料配方和施工工藝。

4 結(jié)語

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國已成為橋梁建設(shè)大國，組合結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展取得了一定的成就，但仍存在一些問題。文章通過分析組合結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展存在的問題，提出了相應(yīng)的技術(shù)措施，對組合橋梁的設(shè)計、施工有一定的指導(dǎo)意義。

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