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鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)安全分析

文檔作者：吳健文檔來源：深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月16日
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2011年5月第5期 城市道橋與防洪 橋梁結(jié)構(gòu) 77
鋼一混凝士組合梁結(jié)構(gòu)安全分析
吳 健
(深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院，廣東深圳518003)
摘 要：該文結(jié)合一座上二跨一交通繁忙路口的鋼一混凝土組合連續(xù)箱梁，詳細(xì)介紹鋼一混凝土組合連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)沒汁、施工工序
并采用合理的計(jì)算理論、模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全分析，總結(jié)了鋼一混凝土組合連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)，對今后同類型橋梁的設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：鋼一混凝土組合梁；安全分析；設(shè)計(jì)；深圳市
中圖分類號：U448．21"6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文童編號：1009—7716(2011)05—0077—03
1 概況 3 施工工序
近年來，在城市立交橋建設(shè)中，鋼一混凝土組
合梁橋被大量采用。與其它橋型相比，鋼一混凝土
組合梁橋充分發(fā)揮鋼材的高強(qiáng)度和混凝土的抗壓
強(qiáng)度，具有造型輕巧美觀、跨越能力大、施工便
捷、節(jié)省模板、不中斷橋下交通、造價低、行車噪
音小等優(yōu)點(diǎn)。
深圳市布龍路五和立交為分離式立交橋，上
跨交通繁忙的五和大道。兩條道路均為城市一級
主干路，雙向6車道。橋梁全長266 m， 主橋采用
(35+40+35)in鋼一混凝土組合梁，引橋采用5×30 m
預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)小箱梁。本文僅對鋼一
混凝土組合梁的結(jié)構(gòu)安全分析進(jìn)行介紹。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
單幅橋?qū)?3．51 m，凈寬12．25 1il，兩側(cè)分別設(shè)
0．63 m寬防撞護(hù)欄?？缰袡M斷面如圖1所示。
上部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室斷面，橋面橫坡由腹
板變高度形成。組合梁由鋼箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土橋
面板及橋面系組成。梁高1．7 m，預(yù)制鋼箱梁橋梁
高為I．3～1．345 m，翼板寬0．6 m、厚25 mm，腹板厚
20 Into，底板寬306 eIn、厚25 mm，底板在支點(diǎn)處加
厚至40 ml'n；橋面板箱梁腹板處厚度為40 cnl，箱
中心處厚度為32 cm，預(yù)制模板厚8 cm。橋面板與
鋼箱梁通過焊釘ML15圓柱頭焊釘連接形成組合
截面。鋼梁材質(zhì)為Q345q—c，橋面板混凝土為c5o
補(bǔ)償收縮混凝土，并在鋼梁支點(diǎn)段現(xiàn)澆cso~b償
收縮混凝土進(jìn)行配重。
為防止支點(diǎn)負(fù)彎矩段橋面混凝土開裂，在橋
面板中施加縱向預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼束為30束
15．20鋼絞線，采用塑料波紋管成孔、真空法壓
漿。橋面板按預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
收稿日期：2010—1 1—08
作者簡介：吳健(1978一)，男，廣東人，工程師．從事交通工程
設(shè)計(jì)I 作：
鋼箱梁分成5個制作段施工，共3類。A制作段
為兩邊跨段，長19 m；B制作段為中支點(diǎn)段，長25 m；
C制作段為中跨跨中段，長22 m。各制作段在工廠
完成制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，接縫采用摩擦
型高強(qiáng)螺栓連接。各施工階段劃分及主要作用詳
見表1所列。
表1 施工階段劃分表
施 序 主要施工內(nèi)容描述 主要作用
l 鋼箱梁吊裝
2 鋼梁栓接
3 澆筑鋼梁內(nèi)配重混凝土
． 現(xiàn)澆負(fù)彎矩區(qū)鋼束相關(guān)單元的
。 橋面板
一 負(fù)彎矩區(qū)鋼束相關(guān)單元形成組
合截面
6 張拉負(fù)彎矩區(qū)鋼束
一 澆筑通長束相關(guān)單元的混凝土
(第4階段已經(jīng)澆筑的除外)
8 通長柬相關(guān)單元形成組合截面
9 張拉通長束
， 澆筑邊跨無鋼柬區(qū)域的橋面板，
? 形成組合截面
， ， 無鋼柬區(qū)域的橋面板形成組合
一 截面
l2 拆除臨時支撐
． 完成橋面鋪裝、防撞欄、防拋網(wǎng)
～ 等二期恒載
14 運(yùn)營階段
各制作段自重
結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換
配重混凝土自重
橋面板自重
應(yīng)力重新分配
施加負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力
橋面板自重
應(yīng)力重新分配
施加通長束預(yù)應(yīng)力
橋面板自重
應(yīng)力重新分配
應(yīng)力重新分配
二期恒載
汽車荷載收縮、徐變等
4 結(jié)構(gòu)安全性分析
4．1計(jì)算軟件
該橋?yàn)橹本€等寬橋，可按平面桿系理論計(jì)算。
計(jì)算軟件采用《橋梁博士》計(jì)算程序。
計(jì)算時將鋼箱部分作為主截面，橋面板作為
78 橋梁結(jié)構(gòu) 城市道橋與防洪 2011年5月第5期
圖1 跨中橫斷面圖(單位：cm )
附加截面，按組合構(gòu)件考慮。鋼箱梁按容許應(yīng)力法
驗(yàn)算，橋面板按承載能力極限狀態(tài)法驗(yàn)算。
4．2 基本假設(shè)
(1)將鋼材和混凝土均視為理想的彈性體，其
應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成正比；
(2)鋼梁與混凝土板之間具有可靠的連接，相
對滑移很小，可忽略不計(jì)；
(3)組合梁的截面變形符合平截面假設(shè)；
(4)不考慮受拉面混凝土參與工作。
4．3主要設(shè)計(jì)參數(shù)
結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1．1；設(shè)計(jì)荷載為公路一I級；
張拉控制力1 339．2 MPa，預(yù)應(yīng)力孑L道摩擦系數(shù)
／x=0．15，偏差系數(shù)k=0．001 5，一端錨具變形及回縮
值△1=6 mm；體系溫度變化范同±30 cc；日照溫
差按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》考慮；支座不均勻
沉降1 em。
在組合梁的彈性設(shè)計(jì)中，通?；炷涟鍝Q算
為等效的鋼截面。 =E -=6．087。截面特性如表
2所列。
表2 截面特性表
4．4 承載能力驗(yàn)算結(jié)果
承載能力極限狀態(tài)基本組合作用下，彎矩包
絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖如圖2所示。
4．4．1正彎矩區(qū)抗彎承載力驗(yàn)算
受壓區(qū)高度 =4廠／6 ，==0．253(In)<0．4 in，塑性
中和軸位于混凝土橋面板內(nèi)。則抗彎承載能力M
bexfy=13．51 X 0．253 X 22．4×f1．7—0．274／2—0．4131
j
×10=88 767．71(kN‘m)> ?=20 059 kN lIl
4。4。2 負(fù)彎矩區(qū)抗彎承載力
鋼箱梁塑性中和軸高度Y=37．2 mm；S =
146 720 794．1 mm ；5’=4 224 735．3 mm 。
M =(51+S 2)f=(146 720 794．1+4 224 735．3)x
6
21 o／10=31 698．56(kN·In)
在橋面板內(nèi)設(shè)置170根 16鋼筋，A ，=34 187 iTlm ，
鋼筋合力作用點(diǎn)離梁底1 550 mm；橋面板內(nèi)設(shè)置
30束15 15．20鋼絞線，A =62 550 mm ，離梁底
l 570 ram；鋼筋、鋼絞線合力作用點(diǎn)離梁底1 567．8 mm。
則組合梁塑性中和軸高度：
34l 7×280× l550+62550x lZOU× 1)70+4548011xZl0x 339
34187×280+62550 x l260+454800×210
=929．6(mm)
縱向鋼筋、鋼束截面形心至組合梁塑性中和
軸的距離Y 1 567．8—929．6=638．2(mm)；
組合梁塑性中和軸至鋼梁塑性中和軸的距離
Y4=929．6—37．2-892．5(mm)。
V
M = +(4 ，-廠 +4P )’(y 3+—J 4)=31 698．56+
二
(34 187 X 280+62 550 X 1260)×(638．2+892．5／2)X
10-~=127 547．71(kN·1TI)> ? =73 850 kN·Ill
4．4．3正截面抗剪承載力計(jì)算
受彎構(gòu)件的剪力 假定由腹板承受，則：
V =
．
= 1 235 X 80 X 120 X 10 =11 856(kN)>
?
= 7 689 kN
4．5 應(yīng)力驗(yàn)算
(1)正常使用階段鋼箱梁正應(yīng)力O'wm~x=146．8 MPa
<[ ]=210 MPa；最大剪應(yīng)力tr =71 MPa<[7_]=
120 MPa。
(2)混凝土橋面板應(yīng)力驗(yàn)算：在長期效應(yīng)組合
作用下正截面拉應(yīng)力 (t- =1．5(MPa)；在短期效
應(yīng)組合作用下正截面拉應(yīng)力 st-0" =1．1(MPa)≤
0． 1．855 MPa，斜截面拉應(yīng)力 =1．1 MPa~0．5f, =
1．325 MPa；在標(biāo)準(zhǔn)組合作用下主壓應(yīng)力 + =
10．8 MPa≤0． ，= 16．2 MPa。
2011年5月第5期 城市道橋與防洪 橋梁結(jié)構(gòu) 79
7 664
h．承載能力組合一剪力包絡(luò) kN
圖2 內(nèi)力包絡(luò)圖
5 結(jié)語 益，因而具有廣泛的應(yīng)用價值。
(1)鋼一混凝土組合梁橋充分發(fā)揮鋼材的高強(qiáng)
度和混凝土的抗壓強(qiáng)度。
(2)減小中支點(diǎn)負(fù)彎矩影響的技術(shù)措施有：調(diào)
整混凝土澆筑順序、預(yù)加配重、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋、
中支座豎向位移法。
(3)鋼一混凝土組合梁橋在施1二時不影響橋下
交通，施工周期短，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效
參考文獻(xiàn)
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標(biāo)準(zhǔn)化，2007，(5)．
中國成功研發(fā)核污水處理新技術(shù)
近日，在鄭州國際會展中心，由漯河市政府舉辦的項(xiàng)目落地發(fā)布會宣布：一項(xiàng)可快速、
高效吸附、過濾核污染廢水的新技術(shù)在我國研制成功，可用于防治放射性物質(zhì)碘一131及其
他放射性碘同位素的擴(kuò)散，可廣泛應(yīng)用于核事故應(yīng)急、核廢水處理、核設(shè)施防護(hù)、醫(yī)療放射
性廢水處理等方面。這項(xiàng)高科技重大科技成果，將在河南省漯河市迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力和經(jīng)
濟(jì)效益。
“這種材料對碘一131的吸附效率之高是令人震驚的?！敝袊幽芸茖W(xué)研究院的研究
人員說，該院的檢測報告顯示，將10 g利用這一新技術(shù)制作的新材料— — 催化生物陶顆
粒，浸泡在含有12 640 Bq／L的放射性碘一131的核廢水中20 min，可以吸附固定高達(dá)
99．97％ 的放射性物質(zhì)碘一13l。同時，中國科學(xué)院高能物理研究所核分析技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
的檢測顯示，利用這種新材料過濾放射性高達(dá)185萬Bq／L的碘一125廢水，僅用5 rain，放
射性碘一125去除率高達(dá)92％。
這種新材料叫做催化生物陶，但它不是一般意義上的陶瓷，也不同于傳統(tǒng)的吸附材料。
利用這種新技術(shù)制作的顆粒，是一種具有定向選擇性功能的高效吸附材料，可以快速、簡
便、高效地吸附固定放射性物質(zhì)碘一131和碘一125等碘放射性離子。這一技術(shù)的核心部分
是在材料上實(shí)現(xiàn)定向、選擇性吸附和固定功能。
目前，該技術(shù)項(xiàng)目已經(jīng)在河南投資了1億元人民幣，一條自動化生產(chǎn)線已經(jīng)建成并具
備了規(guī)模生產(chǎn)能力，將于近期投產(chǎn)。

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