連續鋼板組合梁橋合理斷面設計研究

蘇 航

同濟大學 土木工程學院,上海 200092

鋼橋的應用與發展離不開鋼材產量和材料的更新.近年隨著工業技術的發展，鋼材質量與產量有了大幅提高,我國鋼材產量由20世紀末的6 635萬t增長到了2013年的10億t以上,達到全球產量的1/2[1]，Q 345,Q 370,Q 420等優質高強結構得到廣泛應用.鋼材質量已達到世界先進國家常用橋梁結構鋼的要求,材料出口韓國、美國等發達國家.另一方面,隨著國民收入的增加,近年勞動力成本和砂石料價格有了大幅度增加,混凝土的單價超過了600元/t,混凝土橋梁的造價相對提高.合理的鋼橋結構設計,有可能使得鋼橋的經濟性可與混凝土橋梁相比,甚至更加經濟[2-7].因此,很有必要對中小跨徑公路鋼橋的合理構造和標準化[8-9]展開研究,使得鋼橋結構達到適用、安全、經濟、美觀、耐久的目的.本文擬分析鋼板梁橋主梁最優設計高度,并據以給出不同跨徑下的鋼板梁橋截面推薦參數及其對應的造價,并給出其最優推薦方案.

1 鋼板梁橋主梁最優高度的導出

主梁設計時,通常應力控制法的用鋼量比剛度控制法的用鋼量少,因此,本文采用截面應力控制法設計如圖1所示[10]的鋼板主梁.圖1中σta為最大容許拉應力,MPa;σca為最大容許壓應力，MPa；h為腹板高度，m；H為梁高，m；t為腹板厚度，m；Ac為受壓翼緣面積，m2；At為受拉翼緣面積，m2；yc為截面形心軸至上翼緣的距離，m；yt為截面形心軸至下翼緣距離，m;M為作用彎矩,kN·m.

圖1 鋼板梁截面Fig.1 Steel plate beam section

因與工字鋼整體的慣性矩相比，工字鋼上、下翼緣相對本身形……