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隨州市珠峰鋼構(gòu)工程有限公司
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鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用
導(dǎo)讀：鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)充分利用鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，能顯著改善鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和提高經(jīng)濟(jì)性。鋼材處于拉伸區(qū)域時(shí)其強(qiáng)度與延性能夠很好的發(fā)揮，但是當(dāng)其…鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)充分利用鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，能顯著改善鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和提高經(jīng)濟(jì)性。鋼材處于拉伸區(qū)域時(shí)其強(qiáng)度與延性能夠很好的發(fā)揮，但是當(dāng)其處于拉壓區(qū)時(shí)，屈曲強(qiáng)度起到控制作用，性能難以發(fā)揮。而混凝土?xí)r比鋼材便宜、抗拉強(qiáng)度小、抗壓性能突出的脆性材料，二者組合后可以充分發(fā)揮各自的力學(xué)性能。最典型的組合鋼結(jié)構(gòu)是鋼管混凝土，混凝土柱在鋼管的約束下承載力及變形能力都大幅度提高，而內(nèi)填混凝土對鋼管提供有力的側(cè)向約束，延緩了鋼管的局部屈曲。
1879年英國在seven鐵路橋的建造中首先采用了鋼管混凝土橋墩，但當(dāng)時(shí)在鋼管內(nèi)灌注混凝土的目的是防止鋼管內(nèi)壁的銹蝕。1897年美國人JohnLally在圓鋼管中填充混凝土作為房屋建筑中的承重柱，并提出了圓鋼管混凝土的承載力計(jì)算公式。如果由此算起，鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)有一百多年的歷史。
20世紀(jì)30年代，組合鋼板梁橋開始在歐洲發(fā)展。德國在1937年進(jìn)行了組合梁的加載試驗(yàn)，1950年前后召開了幾次關(guān)子組合鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)會議，其中許多組合梁的計(jì)算理論以及組合梁橋被相繼介紹，并且制定了關(guān)于道路橋的組合梁設(shè)計(jì)指南。20世紀(jì)60年代是歐洲、美國以及日本橋梁建設(shè)的黃金時(shí)期，組合鋼結(jié)構(gòu)以其整體受力的經(jīng)濟(jì)性，發(fā)揮兩種組合材料各自優(yōu)勢的合理性以及便于施工的突出優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，組合橋面系統(tǒng)開始被應(yīng)用在大跨度斜拉橋中。1972年世界第一座混合梁斜拉橋一kurt-schumacher橋建成，首次采用了鋼梁與預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)合的形式。20世紀(jì)80年代，波折腹板組合箱梁橋與組合剛構(gòu)橋出現(xiàn)。而今，鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于橋梁工程之中。
嚴(yán)格來說，鋼筋混凝土鋼結(jié)構(gòu)也應(yīng)該稱為組合鋼結(jié)構(gòu)，不過它由于應(yīng)用廣泛，一般被認(rèn)為是混凝土構(gòu)件。
各種橋型中組合鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
1：梁橋
最常見的是組合鋼板梁橋，通過連接件把鋼板梁與混凝土橋面板加以組合來提高抗彎剛度，減小梁高，增大跨徑。從上世紀(jì)30年代出現(xiàn)至今，鋼板梁橋的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在歐洲得到廣泛應(yīng)用。法國自1980年前后集中全國的技術(shù)力量進(jìn)行組合橋梁的開發(fā)研究，建成了許多前瞻性的中小跨橋梁。其中在組合鋼板梁橋方面，對傳統(tǒng)的鋼梁橋體系進(jìn)行了大幅度簡化，用2根主梁的組合鋼板梁橋已經(jīng)成為中小跨度橋梁形式中極具經(jīng)濟(jì)性的一種。現(xiàn)在法國30m—llOm的中小跨度橋梁中，組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁已經(jīng)占到8成之多。瑞士近年來也逐漸把2主梁組合鋼板梁橋體系加以簡化，并作為標(biāo)準(zhǔn)橋型之一采用。近年來鐵路橋也開始積極采用組合鋼板梁進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)與施工，我國秦沈客運(yùn)專線上就采用了這種組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁。
組合箱梁橋使用于跨徑較大的橋梁，較常用的組合鋼結(jié)構(gòu)箱梁橋有波折腹板組合箱梁橋、開截面組合箱梁橋以及雙重組合箱梁橋。這里介紹比較常用的波折腹板組合箱梁橋。法國于1986年建成一座3跨連續(xù)梁橋，該橋采用厚度為8mm的波折腹板代替混凝土腹板，波折腹板通過連接件與頂?shù)装褰Y(jié)合。與預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁比較，采用波折腹板組合梁橋有以下優(yōu)勢：用波折腹板代替混凝土腹板，主梁自重可以減輕20%—30%；波折腹板在橋梁縱向剛度幾乎為零，，可以大幅度提高施加預(yù)應(yīng)力的效率；由于波折腹板的縱向剛度很小，上下混凝土翼緣板的溫度變形、徐變、收縮都可以自由進(jìn)行，不會產(chǎn)生次應(yīng)力。
組合桁架橋是將桁架的上弦桿與橋面板通過連接件有效的結(jié)合在一起，可以增大截面的抗彎剛度，減小上下弦桿的變形。1993年建成的Nantenbach鋏路橋采用83.2m+208m+83.2m的3跨連續(xù)上承式組合桁架體系，在負(fù)彎矩區(qū)沒有設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，而是在橋墩附近的兩個(gè)下弦桿之間澆注混凝土，使上下弦桿都形成組合體系以抵抗負(fù)彎矩。
此外還有采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土邊跨和鋼箱梁中跨的組合連續(xù)梁鋼結(jié)構(gòu)，混凝土梁與鋼箱梁通過結(jié)合段連接。 - 上一篇：鋼筋桁架樓承板技術(shù)性能與工程應(yīng)用 下一篇：淺析高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚檢測與維修