鋼-混凝土結(jié)合部在橋梁結(jié)構(gòu)中的應用進展

張力樹

（重慶市設計院 重慶 400015）

0 引言

在橋梁建設的過程中，鋼筋及混凝土是橋梁建造中的主要建筑材料。目前鋼-混凝土結(jié)合部橋梁結(jié)構(gòu)存在一些問題，如剛度突變的問題等，需要不斷改善施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量，構(gòu)建出受力性較高的，耐久性強的混合橋梁結(jié)構(gòu)。根據(jù)鋼筋混凝土的能夠?qū)煞N材料各自的優(yōu)勢發(fā)揮出來，加固橋梁結(jié)構(gòu)的牢固性，延長橋梁的使用率。

1 鋼-混凝土組合橋梁的結(jié)構(gòu)形式及特點

1.1 鋼-混凝土組合的結(jié)構(gòu)形式

據(jù)相關(guān)研究表明，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)主要興起于20世紀。直到后期才在高層建筑及橋梁工程中眾多領(lǐng)域內(nèi)應用，從而推動了橋梁建筑、高層建筑的質(zhì)量性，同時也為經(jīng)濟的發(fā)展奠定了基礎。我國的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)起步相對發(fā)達國家而言較晚，從50年代起才開始出現(xiàn)混合式結(jié)構(gòu)，并應用于橋梁建筑匯總。

鋼-混凝土應用于橋梁結(jié)構(gòu)中則是在20世紀80年代開始的，最初混合式組合柱僅用于建筑結(jié)構(gòu)中。根據(jù)地震實例的研究表明，鋼-混凝土結(jié)合結(jié)構(gòu)對比其他組合柱而言，強度較強，抗震性能較強，并且在施工的過程中施工速度較快，可見鋼-混凝土結(jié)合部結(jié)構(gòu)的重要性及牢固性。

1.2 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點

鋼-混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合部受到特性決定，橫截面中鋼結(jié)構(gòu)承載力較大，拉力較大，因此，鋼結(jié)構(gòu)混凝土也要一起承載較大的壓力作用，從而能夠使其發(fā)揮出材料所具有的特殊性，若在承載力度相同的情況下，則可以節(jié)約非結(jié)合梁，從而鋼材梁能夠節(jié)約近乎15%～20%，另外，混合結(jié)構(gòu)的應用，混凝土加之鋼梁的剛度，則會比單純應用于鋼化結(jié)構(gòu)荷載力度強。所以，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)能夠降低對地基的荷載度。

圖1 鋼混結(jié)構(gòu)組合梁

2 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)在橋梁中的具體應用

2.1 槽型鋼—混凝土組橋梁

槽型鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)是常見的一種組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在建造的過程中，主要技術(shù)手段包括以下幾點：①建工處理U型截面鋼梁時，尤其是安裝鋼梁結(jié)構(gòu)的過程中，應當嚴密觀察現(xiàn)場澆筑，避免現(xiàn)場澆筑的時存在不合理的現(xiàn)象，其主要目的為了讓鋼梁結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)達到有效的結(jié)合，在該過程中不僅要突出鋼材料的拉伸性，還要使其混凝土的抗剪力度發(fā)揮出來，兩種材料之間相輔相成，提高混凝土的抗壓力性能，從而發(fā)揮出槽型鋼整體的性能，提高其優(yōu)勢性及橋梁結(jié)構(gòu)的荷載力度。②從結(jié)構(gòu)上進行分析，槽型鋼混凝土結(jié)構(gòu)組合應當放置于抗拉區(qū)結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而使其鋼梁結(jié)構(gòu)的下翼緣作為縱向的柱梁，使其能夠避免混凝土出現(xiàn)縫隙的情況容易出現(xiàn)開裂的情況。

2.2 波形鋼腹板組合橋梁

進行混凝土的澆筑工作時，應當在下翼緣的鋼上開展混凝土澆筑工作，在施工的過程中應當將下翼緣的鋼板作為橋梁結(jié)構(gòu)整體的支撐面，支撐起混凝土的使用。在進行混凝土澆筑時應當在施工現(xiàn)場提前搭建好腳手架進行澆筑，能夠提升波形鋼板的使用。另外，設置波形鋼板時，應當考慮鋼板的具體位置，應選擇混凝土板的外側(cè)為宜，從而承載起鋼板的受力情況，承擔起較大的抗力力度，波形鋼腹板組合橋梁能夠加大鋼結(jié)構(gòu)的強度，提高抗擊裂紋的能力。

2.3 鋼混組合剛構(gòu)橋

鋼混組合部結(jié)構(gòu)的橋梁是最典型的代表，剛構(gòu)橋的橋墩梁固結(jié)以后，會受到來自外界的豎向荷載力，在豎向荷載力的作用下，橋梁的柱梁端會受到負彎矩，從而導致跨中正彎矩減少，同時，還減少了梁跨中界面。能夠有效的預防強震，避免橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)落梁破壞的情況。在固定臨時錨固定時，傳統(tǒng)的方法錨固措施被懸臂施工的墩梁固結(jié)技術(shù)而取代，該技術(shù)比傳統(tǒng)的技術(shù)先進化。此外，在施工的過程中鋼混組合受力情況及建筑成橋梁后所承受的載力大小幾乎相同，是目前較多的鋼筋錨固式結(jié)合及鋼柱式結(jié)合部中的問題凸顯出來。在固定鋼筋錨固式結(jié)合時，英納格選擇主筋較長的錨固式長度較好，施工過程具有復雜化的特點。

圖2 典型鋼-混結(jié)構(gòu)橋梁設計

3 鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁的耐久性措施

從鋼-混凝與組合橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命，耐久性而言，最大的弊端問題時銹蝕問題，這也是混合橋梁最大的弊端。例如我國的重慶觀音巖長江大橋、青島海灣大橋、廈門園博園大橋等，都是鋼-混凝土混合式橋梁結(jié)構(gòu)，這些橋梁應從弊端問題進行改造，可采取涂裝工藝的方法，但是該工藝較為復雜化，且涂料具有較大的污染性，會對環(huán)境造成一定的污染。

4 鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展中的弊端及前景展望

我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展存在較多的弊端，具體如下：①鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝跟不上時代發(fā)展的需求，鋼廠的污染度較高，且耗能問題較為嚴重化，無法滿足于現(xiàn)代橋梁建設的需求。②鋼結(jié)構(gòu)的施工成本費用較高，所以在推廣該技術(shù)方法時，增加了推廣的難度性，設計方案在評審環(huán)節(jié)會被淘汰，所以應當綜合性考慮鋼材料的經(jīng)濟效益，綜合考慮可重復利用資源。鋼-混組合結(jié)合部高于鋼筋混凝土結(jié)合，建設單位應當優(yōu)先考慮建造橋梁的成本費用，以及道路橋梁的成本費用。③鋼結(jié)構(gòu)的防腐性較差，直接影響著橋梁結(jié)構(gòu)而的耐腐性。

5 結(jié)束語

綜上所述可知，隨著我國混合梁建設的日益增多，橋梁的設計結(jié)構(gòu)越來越多，梁式橋主要以承受彎矩、剪力為主，其中鋼筋橋梁混凝體結(jié)合結(jié)構(gòu)，在橋梁工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用，是近年來發(fā)展較為迅速地一種橋梁式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)應用于橋梁中充分發(fā)揮了鋼材的抗拉力度及其抗剪力度。另外，通過合理的設計橋梁式結(jié)構(gòu)，提高了施工的便利性，推動了橋梁事業(yè)的發(fā)展。