钢混组合梁范文

钢混组合梁范文（精选3篇）

钢混组合梁 第1篇

关键词：钢混组合梁,负弯矩区,预加荷载法,支座预顶升法,施加预应力法

1 引言

钢混组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁。组合梁截面中混凝土主要受压、钢梁主要受拉, 可以充分发挥两种材料的受力特性, 形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。钢混组合梁有承载力高、抗震性能好、方便施工、缩短工期、节省材料且便于安装管线等优点。随着我国交通基础建设的迅猛发展, 钢混组合梁在各地桥梁建设中大量应用。实践表明, 它不仅可以很好地满足结构的功能要求, 而且还具有良好的技术经济效益和社会效益。

但是, 连续钢混组合梁在负弯矩区会产生混凝土受拉、钢梁受压的不利情况, 特别是混凝土板的开裂会引起组合梁刚度的降低和耐久性的下降。因此, 采取有效的设计、施工方法和处理措施, 有效控制和防止负弯矩区混凝土开裂就成为连续组合梁设计中的一个关键性的问题。

本文介绍了连续钢混组合梁负弯矩区主要的处理措施, 为改善该类桥梁负弯矩区的设计和施工提供了借鉴和参考。

2 负弯矩区处理措施

连续结构的桥梁会在桥墩支座处产生负弯矩, 钢混组合梁桥的负弯矩区, 由混凝土板承受拉力, 极易导致混凝土板的开裂, 所以组合梁的负弯矩区必须特别处理。目前常用的处理方法有:预加荷载法、支座预顶升法、施加预应力法、配筋限制混凝土裂缝宽度法、后结合预应力混凝土桥面板法、钢梁底板浇注混凝土法、增强钢混结合强度法等。

2.1 预加荷载法

钢梁施工完成后, 首先在正弯矩区浇注混凝土和施加一定的临时荷载, 使得支点附近钢梁负弯矩区产生足够的预应力。然后在预应力状态下浇注负弯矩区混凝土, 混凝土达到设计强度后, 撤去临时荷载。

预加荷载法必须将临时的静荷载加在桥面板上, 并需要实时监控压重状况, 造成施工不便, 工作量大, 此法在施工中已经很少采用。

2.2 支座预顶升法

支座预顶升法是在浇注混凝土前, 将连续梁的中间支座上顶一定的高度, 使负弯矩区的钢梁承受一定的负弯矩, 然后在钢梁上浇注混凝土桥面板, 待混凝土达到一定强度后, 下降中间支座至设计高度, 使负弯矩区混凝土桥面板受压, 从而使混凝土桥面板中产生了预压应力。在负弯矩区, 该预压应力可以部分或全部抵消由荷载产生的负弯矩区中混凝土板的拉应力, 从而达到消除裂缝或减少裂缝宽度的作用。

支座预顶升法因施工方便、效果明显, 不仅可以单独采用, 还可以结合预应力法等其他方法同时采用, 因此该法在施工中被大量应用。

2.3 施加预应力法

施加预应力法分为体内预应力法和体外预应力法两种。

体内预应力法是在组合梁结构支点负弯矩区的混凝土板中设置预应力钢束, 给混凝土桥面板提供一定的预压应力, 以有效控制支点处混凝土的拉应力, 使支点处混凝土在一定程度上保持受压状态, 推迟负弯矩区混凝土板的裂缝的产生, 减少裂缝宽度。

体外预应力法是在组合梁结构的钢梁内设置预应力钢束, 给混凝土桥面板施加预压应力, 使预应力抵抗外荷载产生的荷载效应, 降低截面的应力水平, 提高负弯矩区的开裂荷载。但是施加预应力会使钢梁的压应力增大, 设计时需要控制预应力钢束的使用量, 并采取必要的措施来改善钢梁局部的压应力集中。

2.4 配筋限制混凝土裂缝宽度法

配筋限制混凝土裂缝宽度法是目前工程中应用较多的一种方法, 在负弯矩区混凝土板中配置足够多的钢筋, 控制混凝土板的开裂, 使混凝土板的裂缝宽度限制在容许值以内。

通常在混凝土面板配筋率达到3%~4.5%时, 混凝土的裂缝宽度可以限制在0.2mm以内, 可以满足结构的耐久性的要求。此方法施工方便、经济高效、能提高截面刚度和控制裂缝大小。

2.5 后结合预应力混凝土桥面板法

后结合预应力混凝土桥面板法是采用先张法或后张法预制混凝土桥面板, 待预应力张拉后将预应力混凝土桥面板与钢梁组合。为使钢梁与混凝土预制板组合, 钢梁上翼缘焊钉连接件采用群钉构造形式, 并在混凝土预制板相应位置处留有预留孔或后浇接缝, 待预制板安装后, 在预留孔或后浇接缝处灌注高强砂浆使钢梁与混凝土预制板组合。该方法可以对负弯矩区混凝土板有效施加预应力, 采用的预制混凝土桥面板可以减少混凝土收缩徐变对结构的影响。

2.6 钢梁底板浇注混凝土法

钢梁底板浇注混凝土法主要适用于钢箱梁, 该法是在连续梁负弯矩区钢箱梁底板上浇注一定厚度的混凝土, 然后浇注跨径中部负弯矩区以外的混凝土, 最后用高强无收缩混凝土浇注负弯矩区。底板浇注的混凝土主要用来抵抗浇注跨径中部负弯矩区混凝土后产生的压应力, 同时能提高组合梁整体刚度和稳定性。该方法不仅能有效限制连续梁负弯矩区混凝土桥面板的裂缝, 还能显著提高整桥的稳定性。

2.7 增强钢混结合强度法

增强钢混结合强度法是在负弯矩区钢梁翼缘加密布置焊钉, 并在焊钉处设置十字交叉的补强钢筋网的一种方法。该方法通过增强混凝土面板与钢梁的结合强度, 使负弯矩区混凝土中部分拉应力由抗拉强度高的钢梁上翼缘来承担, 从而减少负弯矩区混凝土板裂缝的产生、降低裂缝宽度。该方法经济适用、施工方便, 在跨径较小的连续组合梁中比较适用。

3 结论

本文总结归纳了连续钢混组合梁负弯矩区主要的处理措施, 为改善该类桥梁负弯矩区的设计和施工提供了借鉴和参考。

工程实践中, 经常同时采用几种方法来解决组合梁的负弯矩问题。例如, 工字钢组合梁多采用配筋限制混凝土裂缝宽度法和体内预应力法, 钢箱组合梁多采用钢梁底板浇注混凝土法, 必要时结合支座预顶升法等。

参考文献

[1]公路钢结构桥梁设计规范 (送审稿) [S].2014.

[2]GB50917-2013, 钢-混凝土组合桥梁设计规范[S].

[3]日本道路協会.道路橋示方書·同解説 (鋼橋編) [S].2012.

[4]日本橋梁建設協会.連続合成2主桁橋の設計例と解説[M].2005.

[5]高速道路技術センター.長支間場所打ちPC床版の設計·施工マニュアル[M].2002.

[6]张俭.用预应力处理连续结合梁中负弯矩区的探讨[J].工程质量, 2009 (10) .

钢混结构住宅的概念是什么？ 第2篇

这种结构的住宅具有抗震性能好、整体性强、抗腐蚀能力强、经久耐用等优点，并且房间的开间、进深相对较大，空间分割较自由。目前，多、高层住宅多采用这种结构。但这种结构工艺比较复杂，建筑造价也较高。

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高速公路钢混组合箱梁桥设计 第3篇

关键词：钢混组合箱梁,连续梁,结构设计

1 工程概况

秦城枢纽为忻阜高速和大运高速公路交叉而设置,是忻阜高速公路的重点工程,H匝道桥为该枢纽中跨越原太高速公路的跨线桥。为了最大限度地减少对既有道路交通的影响,该桥选用施工方便、架设速度快、跨越性能好的(28.5+45+28.5)m的三跨连续钢混组合箱梁结构,全长为110.0 m。

2 设计技术标准

1)设计速度:H匝道桥按60 km/h。2)设计车辆荷载:公路—Ⅰ级。3)桥面净宽:9.5 m。4)环境类别:总体按Ⅱ类环境设计,部分结构按Ⅰ类环境控制。5)地震烈度:地震峰值加速度为0.2g,特征周期值0.45 s,桥梁按8度设防。

3 结构设计

3.1 上部结构

主梁是由钢梁和混凝土桥面板组成的箱形断面,共有两个箱室,两个箱体之间通过横向连接系相连接,钢梁主要由顶板、腹板、底板、腹板竖向加劲肋、底板纵向加劲肋、横隔板、横隔板加劲肋及横向连接系组成。主梁采用C50混凝土,钢梁钢板采用符合国标GB 1591-94低合金高强度结构钢的Q345E钢板。主梁横断面如图1所示。

3.2 下部结构

下部结构采用花瓶式墩,单个桥墩由两个花瓶式墩柱组成,两个墩柱之间由盖梁相连接;桥墩、桥台基础采用钻孔灌注桩。

4 整体计算分析

钢混组合梁桥的主梁是由钢梁和混凝土桥面板组成,在不同的工作阶段,其荷载的分配方式也有所不同。为此,在结构设计时对该桥施工阶段和使用阶段的主要工况进行了基于杆系模型的整体仿真计算,以掌握结构受力状态,保证结构的安全性。

计算时将钢主梁作为主截面模拟,混凝土桥面板作为附加截面进行模拟,并同时考虑预应力效应。全桥划分为104个单元,105个节点,其中A段为1号～35号单元,B段为36号～69号单元,C段为70号～104号单元。

4.1 荷载参数选取

1)恒载。

一期恒载:钢箱梁重量按设计尺寸计算,混凝土容重取26 kN/m3;

2)混凝土的收缩及徐变作用。

按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定计算,年平均相对湿度80%,混凝土收缩徐变3 000 d;

3)预应力作用。

纵向预应力筋采用直径15.2的低松弛预应力钢束,采用两端张拉。考虑预应力张拉锚固、压浆和混凝土形成组合截面的过程,预应力损失同步计入。

4)温度荷载(两种)。

整体温差:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定,计算时取体系升温温差20 ℃,降温温差20 ℃;梯度温度:依据JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4.3.10条的规定,桥面铺装为10 cm沥青混凝土,最高温度T1取14 ℃,T2取5.5 ℃,竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。

5)汽车荷载:

公路—Ⅰ级。选取单根主梁分析计算,其横向分布系数按杠杆法进行计算。

6)冲击力。

按04规范上进行取值,求取其冲击系数为0.088 65。

负弯矩区的冲击系数为0.186 2。

4.2 各计算工况说明及计算分析结果

主梁钢箱梁部分采用分段制作:A,C段34.5 m,B段33 m,然后整体吊装后拼接,最后浇筑混凝土桥面板。该桥施工工序示意图如图2所示。

限于篇幅,计算时主要考虑了三种工况,各工况及各工况下该桥主梁结构的内力、应力及变形计算结果如下:

工况一:架设A,B,C段,各梁段分别处于简单支撑状态。本阶段模拟钢箱梁各个梁段简单吊装在墩台支架上的状态,没有安装混凝土桥面板,只有钢箱梁主截面。钢梁段A和C在吊装就位后处于带悬臂的简支梁状态;钢梁B位于三个临时墩上,受力体系为对称布置的两跨连续梁。钢梁只受到自重荷载的作用,应力水平较低。主梁的内力、应力及变形计算结果如图3～图5所示。

工况二:模拟拼接好三段箱梁,填充箱梁内部无收缩混凝土,浇筑完除墩顶两侧范围6 m的混凝土桥面板,混凝土桥面板作为附加截面与钢梁主截面共同参与受力后拆除临时支架的情形。主梁的内力、应力及变形计算结果如图6～图9所示。 由图6～图9可知,该阶段由于中跨的临时支撑拆除,导致中跨的正弯矩和中墩顶部的负弯矩均增大,边跨的正弯矩减小。中跨正弯矩的增加会给中跨已经浇筑的混凝土桥面板施加预压应力,边跨正弯矩的减小会使得已经参与受力的边跨混凝土板出现拉应力,同时由于中跨的临时墩拆除会使得中跨出现较大的竖向变形,边跨的竖向变形会减小一些。

工况三:使用阶段荷载效应分析。在使用阶段结构承受的活载主要是汽车荷载,汽车荷载的效应占活载效应的比例很高,有必要对汽车荷载产生的结构效应进行分析,其计算结果如图10～图13所示。

由以上汽车荷载产生的应力分布计算结果可知,在汽车荷载作用下,混凝土板和钢梁共同受力,且其应力分布规律相似。在最大汽车荷载效应下,跨中附近混凝土全截面受压,钢梁上缘受压,下缘受拉;支点附近混凝土全截面受拉,钢梁上缘受拉,下缘受压。在最小汽车荷载作用下,其效应正好相反。

5 结语

本文对钢混组合箱梁桥的结构设计做了简要介绍,并通过整体分析计算表明,主梁结构的内力、应力及变形计算结果总体处于规范允许范围,所以该结构设计是可行的、合理的,从而确保了该结构设计的安全性和可靠性。

参考文献

[1]刘玉擎.组合结构桥梁[M].北京:人民交通出版社,2005.