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预应力钢-混组合梁截面设计及比选 摘要：预应力钢－混凝土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结构型式。它兼有二者的优点，而选择合理的 截面形式，才能更大的优化设计。 本文简单介绍了预应力钢－混凝土组合连续梁桥箱型、工字形、 槽型等多种截面型式及其特点。并通过对比不同项目的截面设计， 从技术、经济、施工等方面分析比较了工字形和箱型截面的优缺点， 并给出其适用的桥梁形式，以期对类似的桥梁设计具有一定的借鉴 作用。 关键词：预应力钢-混组合梁，截面设计，比选 中图分类号：s611文献标识码：a文章编号： 绪论 欧美及日本等国自1950年前后开展了组合梁研究，并陆续制定 了设计指南或规范，组合结构在桥梁上的应用还要早。 混凝土桥梁虽然短期养护费用低，但自重大、工期长、盐害与性 能退化问题不可回避；钢桥则存在疲劳、压屈、腐蚀、振动、噪声 等问题；组合结构桥梁可以充分利用钢与混凝土两种材料的优点、 弥补各自缺点，从钢桥与混凝土桥中找到结合点，使结构设计、施 工、维修更趋合理。因此，在今后的桥梁建设中，这种结构形式的 应用前景是非常广阔的。 预应力钢－混凝土组合连续梁桥一般采用箱型、工字形、槽型等 截面梁，本文通过对比刘家窑桥改造工程、永定门城楼南广场桥梁 工程两个项目的工字形和箱型截面，从技术、经济、施工等方面分 析比较了不同截面预应力钢-混组合梁的优缺点，并着重给出这两 种截面适用的桥梁形式。 预应力钢－混凝土组合连续梁桥截面形式简介 预应力钢－混凝土组合连续梁桥的主梁除了在跨中部分承受正 弯矩外，在支点附近还要抵抗较大的负弯矩，在进行截面设计时往 往要加强截面底部的受压区，因此一般采用箱型、工字形、槽型等 截面梁。 闭合截面组合箱梁桥主要是用混凝土桥面板承担上缘压应力。箱 形截面整体性强，横向抗弯刚度大，对预施应力、运输、安装单梁 的稳定性好，而且由于截面的闭合特性，抗扭刚度大，内力分布比 较均匀。 组合钢板梁桥是通过使用连接件把钢板梁与混凝土桥面板加以 组合，抗弯刚度能够大幅度提高，减小梁高，增大跨径。工字形截 面结构简单，制作和施工容易，用钢量小，其下翼缘提高了截面的 稳定性，但横向抗弯刚度小，抗扭能力差，在预制、运输、吊装阶 段的稳定性较差。 槽型截面组合梁不用钢顶板，节省材料，但施工精度及其控制要 求较高，且设计和施工经验少。 本文重点介绍、比较了工字形和箱型截面。 工程实例 1、蒲黄榆快速路（二环－五环）市政工程 桥梁工程 刘家窑桥 改造工程 蒲黄榆快速路是北京市中心城道路网布局中17条快速路放射线 之一。刘家窑桥旧桥改造解决了南三环公交车站与地铁5号线车站 之间乘客换乘问题。新建主桥位于现况旧桥主桥连续梁两侧，采用 变截面工字形截面钢－砼组合连续梁，两座主桥跨径为： 20.96+4x35.3+27.12=189.28米，桥宽8.2米，梁高0.85~1.6米。 桥梁横断面，由4个底板宽0.6米的工字梁组成，如图2－1所 示，每个工字梁的具体截面尺寸如图2－2所示。 图2－1图2－2 2、北京市崇文区永定门南广场景观工程 永定门城楼南广场桥梁 工程 永定门城楼南广场新建主桥结构形式为钢-砼组合连续梁接一跨 悬臂梁，跨径28.0+44.5+44.0+4.85=121.35米，桥宽69米，梁高 1.80米。 桥梁横断面，由9个底宽4米的单箱单室钢箱组成，如图2－3 所示，每个箱型梁的具体截面尺寸如图2－4所示。 图2－3 图2－4 截面比较 1、主梁设计 主梁受力一般都是“弯、扭、剪”同时存在的复合受力状态，下 面就从这三方面分别分析不同截面的优缺点。 （1）抗弯、抗剪设计 对于弯曲变形规律可作出如下假设： 横截面变形后仍为平面，且仍垂直于纵向面，只作相对转动。 纵向面之间互无挤压，为单向拉、压状态 以上就是弯曲平面假设（实际上，对纯弯曲问题，横截面保持为 平面的结论可由杆件受力的对称性直接导出），由其可知 截面正应力： （3－1） 式中：md-弯矩组合设计值； y-正应力到中性轴的距离 i-叠合梁截面惯性矩 截面剪应力： （3－2） 式中：vd-剪力组合设计值； s-钢筋混凝土板对叠合截面中性轴的面积矩 t-钢腹板厚度 i-叠合梁截面惯性矩 从强度