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建設的高峰時期。特別是城市基礎建設發(fā)展較快，各種市政橋梁和高架橋的建設，大大減輕了城市日益嚴峻的交通堵塞問題。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制和現(xiàn)場現(xiàn)澆相結(jié)合，更能發(fā)揮預制與現(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，梁上鋪設鋼筋混凝土或預應力混凝土板的橋梁形式。組合鋼梁可以通過工廠預制，現(xiàn)場拼接；混凝土板可以現(xiàn)澆，也可以預制，大大加快了施工進度。疊合梁最開始出現(xiàn)的時候，由于其剛度大、重量小的特點，往往應用于大跨度的簡支梁。眾所周知，連續(xù)梁在墩頂負彎矩區(qū)有較大的負彎矩，設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應力鋼筋，來抵消墩頂負彎矩區(qū)的拉應力。

本文通過對實際工程進行設計計算并對疊合梁計算方法進行分析討論。

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，標準組合鋼板梁斷面見圖2。

圖2　標準斷面

2　計算分析

2.1計算原則

1）作用（或荷載）效應按彈性方法進行計算。

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。

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。

2.2剪力滯效應

橋面板有效寬度計算按GB50917—2013《鋼-混凝土組合橋梁設計規(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考慮混凝土開裂導致內(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　標準荷載組合-組合梁內(nèi)力

圖5　基本荷載組合-組合梁內(nèi)力

圖6　標準荷載組合-鋼梁應力

3.1承載能力極限狀態(tài)下跨中正彎矩驗算

對全橋進行承載能力極限狀態(tài)下驗算，按塑性設計方法計算鋼-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，提出在具體設計計算中的假設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，上海市政工程設計研究總院天津分院，從事道橋設計工作。

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