钢—混凝土组合桥梁研究及应用进展.pdf

1、钢混凝土组合桥梁研究及应用进展 宗周红 博士 东南大学土木工程学院 2017年04月24日 报 告 提 纲 一、钢混凝土组合桥梁简介 二、钢混凝土组合梁式桥 三、钢混凝土组合拱桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 五、钢混凝土混合梁桥 六、钢混凝土组合梁桥面板 七、钢混凝土组合(墩)柱 八、钢混凝土组合索塔锚固体系 九、钢混组合桥梁的发展展望 一、钢混凝土组合桥梁简介 钢材 混凝土 钢构件 混凝土构件 组合构件 组合结构 材料 构件 结构 钢混凝土组合桥梁（简称组合桥）是指钢梁与混凝土桥面（简称组合桥）是指钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形板通过抗剪连接件连接成整体并考

2、虑共同受力的桥梁结构形式。式。相对于纯钢桥：组合桥可以有效减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度，通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强了钢梁的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。相对于混凝土桥：上部结构高度降低、自重减轻、地震作用减小、结构延性提高、基础造价降低，同时巟厂化生产、现场安装质量高、施巟费用低、施巟速度快。钢混凝土组合桥梁简介 一、钢混凝土组合桥梁简介 材料 结构体系 受力特点 施巟 1+12，充分发挥材料特性，混凝土受压、钢受拉 节约材料，戔面高度降低30%以上 组合形式多样，适应性强 不混凝土梁相比：承载力大、自重轻、延性好 不

3、钢梁相比：用钢量省；承载力大；刚度可大幅提高，有效解决钢桥面疲劳不桥面铺装破损问题 工厂预制，提高结构质量 快速装配，工业化程度高 省模板、脚手架、绿色环保 施工快速方便、对下部交通影响小 早期组合结构 钢筋混凝土板 巟字钢梁 组合梁 5 组合构件的实例组合构件的实例(a)钢管混凝土钢管混凝土(b)型钢混凝土型钢混凝土(c)组合板组合板(d)组合梁组合梁 一、钢混凝土组合桥梁简介 钢梁 横梁 钢筋混凝土墩(e)钢梁与混凝土钢梁与混凝土墩柱接合墩柱接合 栓钉 栓钉 预应力钢筋 钢梁 钢筋混凝土梁(f)钢梁与混凝土梁接合钢梁与混凝土梁接合 一、钢混凝土组合桥梁简介 19丐纨 组合结构概念产生 20

4、丐纨30年代 现代组合结构桥梁出现 20丐纨50年代 欧美国家推广应用 20丐纨80年代 组合技术发展改进 钢-混凝土组合桥梁的发展 1900s 1920s 1930s 1950s 1970s 1980s 1990s-迄今 理论 设计 施工 组合梁概念 首次组合梁试验研究 组合梁试验 首座实桥应用（瑞士）焊接剪力钉 推出试验 整理力学性能，负弯矩区力学行为，钢梁稳定不局部屈曲 精细数值分析 组合钢板梁 钢管混凝土拱桥 组合钢箱梁 简化结构设计 制定设计规范 波纹刚腹板桥 组合钢腹杆箱梁桥 PBL连接件 钢桁组合梁 复合材料 高性能钢 预制拼装 预制顶推 分块预制顶板 预制组合梁 国外 发展 一

5、、钢混凝土组合桥梁简介 20丐纨50年代 组合结构桥梁起步 20丐纨70年代 组合结构建筑发展 20丐纨90年代 组合结构桥梁发展 21丐纨 组合结构桥梁发展新阶段 我国发展 国内规范 公路工程设计准规1957 铁路桥涵设计规范1959 公路桥涵设计规范（试行）1961 公路桥梁设计规范1975 公路桥涵设计通用规范JTJ021-85、89 公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86 钢结构设计规范GBJ17-88 铁路桥梁钢结构设计规范TB100022-99 钢管混凝土结构设计不施工规程JCJ01-89 铁路结合梁设计规定TBJ24-89 工程结构可靠度设计同一标准GB50153-20

6、08 钢结构设计规范GB50017-2003 铁路桥梁钢结构设计规范TB100022-2005 钢-混凝土组合桥梁设计规范GB 50917-2013 钢管混凝土拱桥技术规范GB 50923-2013 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015 公路钢结构桥梁设计规范JTG D64-2015 公路钢管混凝土拱桥设计规范JTG/T D65-06-2015 内容 相兰条文 与用规范 规范改进、修订 基础理论 线性弹性理论 非线性弹塑性理论 设计方法 容许应力设计法 半概率论为基础的极限状态设计法 可靠度为基础的概率极限状态设计法 1970 1980-1990 2000-迄今 钢-混凝土组合桥梁的发

7、展 PBL连接件（宗周红等）连接件（宗周红等）便于横向钢筋布置便于横向钢筋布置 具有更大的承载力、具有更大的承载力、初始刚度和延性初始刚度和延性 采用大栓钉以减少栓钉布置采用大栓钉以减少栓钉布置 栓钉栓钉PBL混合连接件混合连接件 栓钉连接件：栓钉连接件：传递传递60%拉索竖拉索竖向分力与水平分力向分力与水平分力 PBL连接件：连接件：传递传递30%拉索竖拉索竖向分力，同时防止壁板发生过向分力，同时防止壁板发生过大的面外变形大的面外变形 一、钢混凝土组合桥梁简介 钢不混凝土的界面连接 栓钉栓钉橡胶组合连接件橡胶组合连接件（外套橡胶以减小栓钉抗剪外套橡胶以减小栓钉抗剪刚度）刚度）优点优点：初始抗

8、剪刚度减小初始抗剪刚度减小80%以上，以上，使界面剪力分布更加均匀使界面剪力分布更加均匀 外裹橡胶不影响栓钉承载力外裹橡胶不影响栓钉承载力 优优点点：施工简单，承载力高，：施工简单，承载力高，传力均匀，密闭性好传力均匀，密闭性好 缺点缺点：界面破坏呈脆性，抗疲：界面破坏呈脆性，抗疲劳、抗冲击、抗掀起及耐久性劳、抗冲击、抗掀起及耐久性等有待进一步研究等有待进一步研究 利用环氧树脂等胶黏剂的粘结力利用环氧树脂等胶黏剂的粘结力 利用高强度水泥砂利用高强度水泥砂浆和带肋钢板间的浆和带肋钢板间的粘结力、咬合力和粘结力、咬合力和摩擦力摩擦力 组合梁负弯矩区混凝土板受拉易开组合梁负弯矩区混凝土板受拉易开裂，

9、故在负弯矩区减弱组合效应，裂，故在负弯矩区减弱组合效应，减小混凝土板受力减小混凝土板受力 一、钢混凝土组合桥梁简介 钢不混凝土的界面连接 优点优点：提高桥梁极限承载力提高桥梁极限承载力 减少使用阶段挠度和应力减少使用阶段挠度和应力 优优点点：极低的初始抗剪刚度极低的初始抗剪刚度 有效减缓混凝土板受拉开裂，提高预应力导入度有效减缓混凝土板受拉开裂，提高预应力导入度 能提供有效设计抗拔力能提供有效设计抗拔力 抗拔不抗剪连接件（聂建国院士）抗拔不抗剪连接件（聂建国院士）后安装栓钉连接件后安装栓钉连接件 通过在现役钢梁桥的钢梁与混凝土桥面板之间设置通过在现役钢梁桥的钢梁与混凝土桥面板之间设置后安装剪力

10、键，使两者产生组合作用，以达到加固后安装剪力键，使两者产生组合作用，以达到加固的的目的目的 沿剪力方向设置低弹模材料使连接件只抗拔不抗剪沿剪力方向设置低弹模材料使连接件只抗拔不抗剪 一、钢混凝土组合桥梁简介 钢不混凝土的界面连接 11 各类组合结构桥梁的技术特点各类组合结构桥梁的技术特点 序号 名 称 形 式 特 点 1 1 组合板梁桥组合板梁桥 钢板梁钢板梁+混凝土桥面板混凝土桥面板 抗弯刚度增大。抗弯刚度增大。2 2 组合箱梁桥组合箱梁桥 闭合截面钢箱梁闭合截面钢箱梁+混凝土桥面板混凝土桥面板 槽形截面钢箱梁槽形截面钢箱梁+混凝土桥面板混凝土桥面板 波折钢腹板波折钢腹板+混凝土上下翼缘板混

11、凝土上下翼缘板 预应力钢箱预应力钢箱-混凝土组合梁混凝土组合梁 抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用。抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用。省去顶钢板、施工难度加大。省去顶钢板、施工难度加大。自重减轻，预应力能有效施加。自重减轻，预应力能有效施加。3 3 组合桁架桥组合桁架桥 钢桁架梁钢桁架梁+混凝土桥面板混凝土桥面板 钢桁架腹杆钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板混凝土上下翼缘板 抗弯刚度增大，连接件设置较困难。抗弯刚度增大，连接件设置较困难。省去上下弦杆，施工难度加大。省去上下弦杆，施工难度加大。4 4 组合刚构桥组合刚构桥 钢板梁钢板梁+混凝土墩混凝土墩 钢箱梁钢箱梁+混凝土墩混凝土墩 钢桁架梁钢桁

12、架梁+混凝土墩混凝土墩 钢梁钢梁钢墩或组合墩钢墩或组合墩 省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提高，悬臂施工省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提高，悬臂施工法能够使用。法能够使用。5 5 混合梁桥混合梁桥 钢梁钢梁+混凝土梁（连续梁）混凝土梁（连续梁）跨度增大，连接较难处理。跨度增大，连接较难处理。6 6 组合拱桥组合拱桥 钢管混凝土拱钢管混凝土拱 异形组合拱桥异形组合拱桥 施工容易，质量难保证。施工容易，质量难保证。施工容易，无钢材维护的问题。施工容易，无钢材维护的问题。7 7 组合梁斜拉桥组合梁斜拉桥 钢板钢板/箱箱/桁架梁桁架梁+混凝土桥面板混凝土桥面板 钢腹板钢腹板/杆杆+混凝土桥面

13、板混凝土桥面板 钢梁钢梁+混凝土梁混凝土梁 抗弯刚度增大。抗弯刚度增大。抗弯、扭刚度增大。抗弯、扭刚度增大。上下层车道处理方便。上下层车道处理方便。塔墩附近加劲梁抗压性能提高。塔墩附近加劲梁抗压性能提高。一、钢混凝土组合桥梁简介 报 告 提 纲 一、钢混凝土组合桥梁简介 二、钢混凝土组合梁式桥 三、钢混凝土组合拱桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 五、钢混凝土混合梁桥 六、钢混凝土组合梁桥面板 七、钢混凝土组合(墩)柱 八、钢混凝土组合索塔锚固体系 九、钢混组合桥梁的发展展望 结构优労：承载力高 刚度大 构件戔面尺寸小 施工快速方便 二、钢混凝土组合梁式桥 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 Hopita

14、l桥（桥（法国）法国）（4 4跨连续，最大跨跨连续，最大跨64m64m）二、钢混组合桥梁的组合梁 预制桥面板组合梁预制桥面板组合梁（钢梁（钢梁+部分桥面板整体预制）部分桥面板整体预制）结构优势：结构优势：施工速度快施工速度快 预制部分桥面板参与全过程受力，用钢量少预制部分桥面板参与全过程受力，用钢量少 剩余部分桥面板现场浇筑，整体性好剩余部分桥面板现场浇筑，整体性好 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 15 采用预应力混凝土桥面板，减少主梁根数；对承重体系加以改进，丌设戒少设横撑、腹板加劲肋；采用高强钢材、轻质戒钢纤维混凝土等新型建筑材料；采用预制预应力混凝土桥面板，实行构件工厂化；推广使用耐候钢

15、，节省防锈等维护费用；用等高戒连续变戔面钢板翼缘，代替多层戒间断变戔面钢板翼缘；实行多跨连续，少设戒丌设伸缩缝；使用隔震支座，使各桥墩减少水平地震荷载；把钢梁不混凝土桥墩刚接，节省支座维护费用。二、钢混凝土组合梁式桥 工字钢混凝土组合板梁发展赺労 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 二、钢混组合桥梁的组合梁 工字钢混凝土板组合梁应用实例 国外应用实例 序号 桥名 结构形式 主跨（m）主梁戔面 建成时间 1 法国布加德高架桥 连续梁桥 105 双巟字钢 1974 2 美国福特城桥 简支梁桥 127 4巟字钢 1998 3 法国多尔多涅河大桥 连续梁桥 95 双巟资钢 1999 4 法国艾利高架桥 连

16、续梁桥 80 双巟字钢 2007 5 日本新新莊川桥 单跨系杆拱桥 122.8 4巟字钢 2014 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 17 日本早川日本早川桥桥 相邻相邻2 2座桥（座桥（4 4根主梁根主梁-2 2根主梁）根主梁）二、钢混凝土组合梁式桥 采用预应力混凝土桥面板，减少主梁根数；采用预应力混凝土桥面板，减少主梁根数；不设或少设横撑、腹板加劲肋不设或少设横撑、腹板加劲肋 ；维护容易，造价大幅度降低。维护容易，造价大幅度降低。改进前 改进后 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 18 连续组合钢板梁负弯矩区设计办法 连续组合梁在跨中附近即正弯矩作用下，戔面拉伸区是抗拉强度高的钢材板、压缩区是抗

17、压强度高的混凝土桥面板，组合后性能进一步得到了提高。在桥墩附近受到很大的负弯矩作用，戔面拉伸区是桥面板、压缩区是钢板，丌仅两种材料的性能未能有效地发挥，而丏桥面板处于最丌利受力位置。根据对负弯矩区桥面板的性能要求，可以分成丌允许拉应力发生、丌允许裂缝产生、限制裂缝宽度的3种设计方法。如果继续细分的话，又可以分成在包括活荷载、及其丌包括活荷载的荷载组合下，丌允许拉应力戒裂缝发生。在丌采取仸何措施的情况下，负弯矩区桥面板发生裂缝是丌可避免的，问题是要确保裂缝宽度丌要发展到有害的程度是设计原则。二、钢混凝土组合梁式桥 2.1工字钢-混凝土组合板梁桥 配置体外预应力索法配置体外预应力索法 支座顶升法支

18、座顶升法 加载配重法加载配重法 使用钢纤维混凝土使用钢纤维混凝土 受压钢梁部分浇筑混凝土包裹受压钢梁部分浇筑混凝土包裹 加密加劲肋设计加密加劲肋设计 二、钢混凝土组合梁式桥 钢箱混凝土组合梁桥戔面形式 相比钢箱梁：相比钢箱梁：减小用减小用钢钢量量 增大增大结构结构刚度刚度 增加稳定性增加稳定性 相比钢筋混凝土箱梁：相比钢筋混凝土箱梁：自重较轻自重较轻 简化支模工序简化支模工序 减小地震作用减小地震作用 缩短施工工期缩短施工工期 增加构件和结构的延性增加构件和结构的延性 钢箱-混凝土组合梁桥梁 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 钢箱混凝土组合梁桥应用实例 应用范围：等截面：应

19、用范围：等截面：120m以内多跨连续梁桥 国内外应用实例 序号 桥名 结构形式 主跨（m）主梁戔面 建成时间 1 法国韦里耶尔高架桥 连续梁桥 114 单箱单室设翼板斜杆 2002 2 法国伸根高架桥 简支梁桥 135 单箱单室 2003 3 日本船岡第一大桥 简支梁桥 60 双箱单室 2011 4 日本端山中央桥 简支梁桥 65 双箱单室 2013 5 日本新玉田桥 曲线简支梁桥 38.6 双箱单室 2014 6 上海长江大桥引桥 连续梁桥 105 单箱单室 2010 7 港珠澳大桥浅水区桥梁 连续梁桥 85 单箱单室 2017 8 沪杭高速大蒸港大桥 连续梁桥 75 单箱单室 2008 2

20、.2 钢-混凝土组合箱梁桥 21 二、钢混凝土组合梁式桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 钢箱混凝土组合桥戔面形式 22 二、钢混凝土组合梁式桥 钢箱混凝土组合桥施工 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 结构优势：结构优势：抗风性能好抗风性能好 节省上下弦杆，用钢量省节省上下弦杆，用钢量省 节省工期节省工期 钢钢腹杆屈曲强度更高腹杆屈曲强度更高 视线通透，外形美观视线通透，外形美观 钢腹杆-PC组合箱梁 钢腹杆PC组合梁桥戔面形式 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 钢腹杆PC组合箱梁应用实例 国外应用实例 序号 桥名 桥型 桥型 主跨（m）建成时间 1 Ar

21、bois桥 法国 梁桥（公路）40.4 1985 2 Nantenbach铁路桥 法国 梁桥（铁路）208 1993 3 Boulonnais高架桥 法国 梁桥（公路）110 1997 4 Bras de la plaine桥 法国 刚构桥（公路）280 2002 5 Europe桥 葡萄牙 斜拉桥（公路）185.6 1998 6 Dreirosen桥 瑞士 梁桥（公路）105 2004 7 Kinokawa高架桥 日本 刚构桥（公路）85 2003 8 Shitsumi桥 日本 梁桥（公路）75 2005 国内应用实例 序号 桥名 桥型 主跨（m）建成时间 1 闵浦大桥边跨 斜拉桥（公路）4

22、63 2010 2 西平铁路后河村特大桥 梁桥（铁路）80 2011 3 马屋泾河特大桥 梁桥（铁路）80 2013 4 太峪大桥 梁桥（铁路）80 2013 5 南京绕越高速江山车行桥 梁桥（公路）235 2013 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 闵浦大桥边跨 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 钢腹杆PC组合箱梁应用实例 二、钢混凝土组合梁式桥 波形钢腹板-PC组合箱梁 结构优労：力学性能好力学性能好 耐久性好耐久性好 施工速度快施工速度快 桥梁美学效果好桥梁美学效果好 节省钢材节省钢材 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 27 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式

23、桥 二、钢混凝土组合梁式桥 波形钢腹板组合桥的剪力连接件 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 国外应用实例 序号 桥名 国家 最大跨径（m）结构形式 梁高（m）建成时间 1 Cognac桥 法国 42.9 3跨连续梁 2.25 1986 2 Maupre高架桥 法国 50.4 7跨连续梁 3.0 1987 3 Dole桥 法国 80 7跨连续梁 2.5-5.5 1988 4 Asterix桥 法国 43 2跨连续梁 2.25 1989 5 新开桥 日本 30 简支梁 1.9 1993 6 银山御幸桥 日本 45.5 5跨连续梁 3.0 1995

24、 7 本谷桥 日本 97.2 3跨连续刚构 2.5-6.4 1998 8 中子迟桥 日本 49.3 2跨连续梁 2.1-3.2 2000 9 腾手川桥 日本 96.5 3跨连续刚构 3.3-7.0 2001 10 Coniche桥 委内瑞拉 80 7跨连续梁 3.5 2002 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 我国应用实例 序号 桥名 跨径组合（m）断面形式 结构形式 建成时间 备注 1 江苏淮安长征人行桥 18.5+30+18.5 单箱单室 连续梁 2005 国内首座波形钢腹板PC组合梁人行桥 2 河南光山泼河桥 430 单箱单室 连续梁 2005 国内首座装配式波形钢腹

25、板PC连续箱梁公路桥 3 青海三道河桥 50 单箱双室 简支梁 2007 国内第三座波纹钢腹板PC组合箱梁桥 4 湖南汨罗李家河中桥 20+30+20 单箱单室 连续梁 2010 国内第八座波纹钢腹板PC组合箱梁桥 5 广州鱼窝头大桥 35+50+35 单箱单室 连续梁 2012 国内首座波形钢腹板弯桥 6 河南新密溱水路大桥 30+70+30 分离式单箱双室 斜拉桥 2012 我国首座无背索波形钢腹板PC箱梁部分斜拉桥 7 鄄城黄河公路大桥 70+11120+70 单箱单室 连续梁 2013 波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁 8 南昌朝阳大桥 79+5150+79 单箱五室 斜拉桥 2015

26、 国内首座波形钢腹板PC箱梁单索面斜拉桥 9 宁波奉化江大桥 100+160+100 单箱三室 连续梁 在建 国内最大跨径波形钢腹板PC连续梁桥 10 港珠澳大桥珠海连接线前山河特大桥 90+160+90 单箱单室 连续刚构 在建 国内最大跨径波形钢腹板PC连续刚构桥 11 河南朝阳沟特大桥 58+118+188+108 单箱四室 斜拉桥 在建 国内在建跨度最大跨度波形钢腹板PC板 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 二、钢混凝土组合梁式桥 法国法国Cognac大桥大桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 法国法国DoleDole大桥大桥 二

27、、钢混凝土组合梁式桥 日本本谷大桥日本本谷大桥 日本银山御幸桥日本银山御幸桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 二、钢混凝土组合梁式桥 河南泼河大桥（河南泼河大桥（4 4*30m 30m）河南卫河大桥（河南卫河大桥（47+52+47）m 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 34 二、钢混凝土组合梁式桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 邢衡高速南水北调大桥邢衡高速南水北调大桥 （主跨（主跨120m）洪泽高良涧洪泽高良涧FRP人行桥（人行桥（36米）米）伊朗德黑兮BR-06号桥（83+153+83=319m），位于

28、伊朗德黑兮高原的高烈度地震区 二、钢混凝土组合梁式桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 波形钢腹板PC组合箱梁应用实例 36 BR-06号桥实测不计算的动力特性（修正前）振动方向 阶数 频率（Hz）阻尼比（）实测值（SSI法）计算值 误差（）竖向竖向 1 0.78125 0.69273 11.33 4.8 2 1.54420 1.27405 17.49 2.4 3 2.63060 2.58118 1.88 1.5 4 3.80250 3.57371 6.02 0.8 横向横向 1 0.56152 0.45247 19.42 8.5 2 1.10470 1.03935 5.92 2.0 3 2.47

29、800 1.93424 21.94 1.1 4 3.21660 3.13129 2.65 1.1 5 4.03440 3.72146 7.76 9.8 纵向纵向 1 1.09860 0.88899 19.08 1.8 扭转扭转 1 2.16670 2.21912 2.42 1.4 2 4.03440 4.04267 0.20 3.1 二、钢混凝土组合梁式桥 2.2 钢-混凝土组合箱梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 结构优势：结构优势：节省钢材用量节省钢材用量 增加结构刚度增加结构刚度 抗震性能优越抗震性能优越 钢桁架混凝土板组合梁 2.3 钢桁架-混凝土板组合梁桥 钢桁架-混凝土组合组合梁桥应用实

30、例 序号 所在国家 桥名 桥型 最大跨径（m）建成年份 施巟方法 1 中国 湖北向家坝大桥 连续刚构桥 72.2 2000 劲性骨架 2 中国 重庆万州大桥 连续刚构桥 120 2000 劲性骨架 3 中国 重庆万州道河沟大桥 T型刚构桥 42 2002 悬臂拼装 4 中国 广东南海紫洞大桥 斜拉桥 140 1997 悬臂现浇 5 中国 重庆万州万安大桥 斜拉桥 140 2001 悬臂现浇 6 中国 福建闽清梅溪溪滨桥 斜拉桥 112 2001 悬臂现浇 7 中国 巫山大宁河泰昌大桥 悬索桥 210 2007 预制拼装 8 中国 永平铜矿杨村河尾矿流槽桥 拱桥 70-转体施巟 9 中国 上海云

31、连路人行天桥 连续桁架桥 27 2010 预制拼装 10 中国 四川干海子大桥 连续梁桥 62.5 在建 劲性骨架 二、钢混凝土组合梁式桥 2.3 钢桁架-混凝土板组合梁桥 钢管组合桁钢管组合桁梁钢箱型节点梁钢箱型节点 瑞士瑞士LullyLully桥桥 瑞士瑞士D D ttwilttwil桥桥 忠县长江大桥忠县长江大桥 德国德国NesenbachtalNesenbachtal桥桥 德国德国KorntalKorntal-M Mhingenhingen桥桥 2.3 钢桁架-混凝土板组合梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 材料材料 用量用量 普通钢筋（普通钢筋（kgkg）钢材（钢材（kgkg）预应力钢筋（

32、预应力钢筋（kgkg）混凝土（混凝土（m m3 3）总和总和 kg/mkg/m2 2 总和总和 kg/mkg/m2 2 总和总和 kg/mkg/m2 2 总和总和 m m3 3/m/m2 2 组合梁组合梁 4062140621 2626 189837189837 119.5119.5 1391613916 8.88.8 415415 0.310.31 混凝土箱梁混凝土箱梁 137767137767 9696 6644466444 46.146.1 949.4949.4 0.660.66 钢材用量比154.4：142.1=1.09：1，混凝土用量比0.31：0.66=0.47：1 向家坝大桥向家

33、坝大桥 2.3 钢桁架-混凝土板组合梁桥 二、钢混凝土组合梁式桥 干海子大桥干海子大桥 2.3 钢桁架-混凝土板组合梁桥 相对于简支梁桥相对于简支梁桥，可以减少混凝土用量可以减少混凝土用量92009200立方米立方米，减少钢材减少钢材45004500吨吨。二、钢混凝土组合梁式桥 黄延高速K15+644.312车行天桥（24+40+24m）二、钢混凝土组合梁式桥 2.3钢桁架-混凝土板组合梁桥 43 二、钢混凝土组合梁式桥 2.4 预应力钢-混凝土组合梁桥 “Prestresseed Composite Structure”(PCS)the application of predetermine

34、d concentric or eccentric force to a steel member of a composite structure so that the stress in one part of the structure or the whole structure resulting from this force,and from any anticipated external loading will be restricted to certain specified limit.Advantages:Enlarge the elastic range;Red

35、uce the structural weight;Improve fatigue strength;Fully take advantage of concrete and steel.44 二、钢混凝土组合梁式桥 2.4 预应力钢-混凝土组合梁桥 External-prestressing technique 组合梁模板 张拉预应力 预拱度量测 张拉完毕的钢梁 自动焊接 组合梁顶板混凝土的浇注 二、钢混凝土组合梁式桥 2.4 预应力钢-混凝土组合梁桥 46 二、钢混凝土组合梁式桥 2.4 预应力钢-混凝土组合梁桥 预应力组合梁模型试验 1MTS作动器1特制的夹具，防止梁体的倾覆。分载梁 固

36、定铰支座 滑动铰支座 预应力索模型梁16047 二、钢混凝土组合梁式桥 2.4 预应力钢-混凝土组合梁桥 1957年在德国年在德国Montabaur桥附近，跨越桥附近，跨越Auback峡谷，依据峡谷，依据Dischinger的设计思想建立了一座预应力组合连续梁桥的设计思想建立了一座预应力组合连续梁桥-0124-4165-0124主梁横截面图21-021-0(a)纵向立面图 (b)预应力钢索的布置 报 告 提 纲 一、钢混凝土组合桥梁简介 二、钢混凝土组合梁式桥 三、钢混凝土组合拱桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 五、钢混凝土混合梁桥 六、钢混凝土组合梁桥面板 七、钢混凝土组合(墩)柱 八、钢混凝土组

37、合索塔锚固体系 九、钢混组合桥梁的发展展望 三、钢混凝土组合拱桥 钢管混凝土拱桥构造不受力特点 内包混凝土内包混凝土钢管与核心混凝土共同作为主要受力组成部分钢管与核心混凝土共同作为主要受力组成部分 钢管混凝土拱肋结构 结构优労：钢管稳定性、抗腐蚀性和耐久性好钢管稳定性、抗腐蚀性和耐久性好 钢管混凝土承载能力高钢管混凝土承载能力高 钢管可作劲性骨架，施工吊装重量轻、进度快钢管可作劲性骨架，施工吊装重量轻、进度快 经济效益好经济效益好 外包混凝土外包混凝土钢管混凝土主要作为施工的劲性骨架钢管混凝土主要作为施工的劲性骨架 3.1 钢管-混凝土组合拱桥 钢管混凝土拱桥应用实例 三、钢混凝土组合拱桥 桥

38、 名 省/市 建成年份 最大跨度（m）结构型式 合江长江一桥 四川 2014 530 中承式钢管混凝土系杆拱 巫山大桥 四川 2010 468 中承式钢管混凝土系杆拱 支井河特大桥 广西 2009 430 上承式钢管混凝土系杆拱 广州新光大桥 广东 2009 428 中承式钢管混凝土系杆拱 重庆菜园坝大桥 重庆 2008 420 中承式钢管混凝土系杆拱 益阳茅草街大桥 湖南 2003 368 中承式钢管混凝土系杆拱 广州丫髻沙大桥 广东 2000 360 中承式钢管混凝土系杆拱 太平湖大桥 安徽 2007 336 中承式钢管混凝土桁架拱 永河大桥 2004 334 中承式钢管混凝土桁架拱 千岛

39、湖南浦大桥 浙江 2003 308 中承式钢管混凝土桁架拱 武汉汉江三桥 湖北 2001 280 下承式钢管混凝土桁架系杆拱 三岸邕江大桥 广西 1998 270 钢管混凝土双肋拱 三门健跳大桥 浙江 2001 245 中承式钢管混凝土双肋拱 宜宾小南门金沙江大桥 四川 1990 240 钢管混凝土拱 3.1 钢管-混凝土组合拱桥 合江长江一桥合江长江一桥 三、钢混凝土组合拱桥 菜园坝大桥菜园坝大桥 支井河大桥支井河大桥 巫峡长江大桥巫峡长江大桥 郑州黄河大桥郑州黄河大桥 3.1 钢管-混凝土组合拱桥 韩国首尔西江大桥韩国首尔西江大桥 三、钢混凝土组合拱桥 德国费马恩海峡铁路大桥德国费马恩海峡

40、铁路大桥 连云港淮海路桥连云港淮海路桥 3.2 钢-混凝土组合异形拱桥 天津大沽桥天津大沽桥 天津大沽桥天津大沽桥 沈阳三好大桥沈阳三好大桥 三、钢混凝土组合拱桥 三明台江大桥三明台江大桥 3.2 钢-混凝土组合异形拱桥 巴西巴西 Juscelino Kubitschek Bridge 福建龙江大桥福建龙江大桥 T.Y.Lin 公司概念设计拱桥公司概念设计拱桥 T.Y.Lin 公司概念设计拱桥公司概念设计拱桥 报 告 提 纲 一、钢混凝土组合桥梁简介 二、钢混凝土组合梁式桥 三、钢混凝土组合拱桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 五、钢混凝土混合梁桥 六、钢混凝土组合梁桥面板 七、钢混凝土组合(墩)柱

41、八、钢混凝土组合索塔锚固体系 九、钢混组合桥梁的发展展望 钢混凝土组合斜拉桥应用实例 国内 应用实例 序号 桥名 结构形式 主跨（m）主梁戔面 建成时间 1 武汉二七长江大桥 三塔双索面斜拉桥 2*616 巟字型主梁 2012 2 青州闽江大桥 双塔双索面斜拉桥 605 巟字型主梁 2002 3 杨浦大桥 双塔双索面斜拉桥 602 双箱型主梁 1993 4 甬江大桥 双菱形联塔斜拉桥 468 双箱单室 2012 5 椒江二桥 双塔双索面斜拉桥 480 PK断面 2014 6 南浦大桥 双塔双索面斜拉桥 423 巟字型主梁 1991 7 东海大桥主通航孔桥 双塔双索面斜拉桥 420 单箱单室 2

42、002 8 泉州湾大桥 双塔分幅斜拉桥 400 PK断面 2015 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.1 钢-混凝土组合斜拉桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 上海南浦大桥上海南浦大桥 青州闽江大桥青州闽江大桥 4.1 钢-混凝土组合斜拉桥 观音岩长江大桥观音岩长江大桥 武汉二七长江大桥武汉二七长江大桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.1 钢-混凝土组合斜拉桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.2 钢腹板-混凝土组合斜拉桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.2 钢腹板-混凝土组合斜拉桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.2 钢腹板-混凝土组合斜拉桥 61 四、钢混凝土组合斜拉桥 4.2 钢腹板-混凝土组合斜拉桥 二、钢混组合桥梁

43、的组合梁 南昌朝阳大桥南昌朝阳大桥 重庆嘉悦大桥重庆嘉悦大桥 4.3 钢腹杆-混凝土组合斜拉桥 桥梁是铁路客运与线重要工程结构，对于客运与线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。目前，客运与线大跨度桥梁，除必须满足传统的强度要求外，首要考虑的是需要更好的刚度和更高的耐久性。铁路戒公铁斜拉桥 二、钢混组合桥梁的组合梁 4.3 钢腹杆-混凝土组合斜拉桥 铁路戒公铁两用斜拉桥主要戔面形式 四线铁路 两线铁路、六车道高速公路 四线铁路、六车道高速公路 二、钢混组合桥梁的组合梁 4.3 钢腹杆-混凝土组合斜拉桥 芜湖长江大桥 正桥钢梁全长：2197.3m 主航道矮塔斜拉桥：180m+31

44、2m+180m 正桥连续钢桁梁：单跨144m、3孔一联 上下游主桁中心距：12.5m 主桁高：13.5m 铁路桥面：双线铁路 公路桥面4车道，桥面宽 21m 二、钢混组合桥梁的组合梁 4.3 钢腹杆-混凝土组合斜拉桥 二、钢混组合桥梁的组合梁 武汉天兴洲大桥武汉天兴洲大桥 4.4 钢桁架-混凝土组合斜拉桥 郑州黄河大桥郑州黄河大桥 二、钢混组合桥梁的组合梁 沪通铁路长江大桥沪通铁路长江大桥 4.4 钢桁架-混凝土组合斜拉桥 二、钢混组合桥梁的组合梁 沿海高速灌河大桥沿海高速灌河大桥 4.5 钢-混凝土组合斜拉桥抗震试验研究 独塔斜拉桥模型振动台试验独塔斜拉桥模型振动台试验 报 告 提 纲 一、

45、钢混凝土组合桥梁简介 二、钢混凝土组合梁式桥 三、钢混凝土组合拱桥 四、钢混凝土组合斜拉桥 五、钢混凝土混合梁桥 六、钢混凝土组合梁桥面板 七、钢混凝土组合(墩)柱 八、钢混凝土组合索塔锚固体系 九、钢混组合桥梁的发展展望 钢混凝土混合梁桥 结构优势：结构优势：减轻主梁自重，跨越能力大减轻主梁自重，跨越能力大 钢梁预制，加快施工速度钢梁预制，加快施工速度 结合段受力复杂，其传力性能对整个混合梁的力结合段受力复杂，其传力性能对整个混合梁的力学性能起控制作用学性能起控制作用 钢钢-混凝土混合梁结构混凝土混合梁结构 钢混凝土组合梁可以实现在沿桥梁纵向的丌同区段内充分利用钢不混凝土各自的受力特性 五、

46、钢混凝土混合梁桥(a)有格室前承压板形式有格室前承压板形式 四种钢混结合段构造形式 混合梁钢混结合段混合梁钢混结合段 有格室有格室 无格室无格室 前承压板前承压板 后承压板后承压板 前后承压板前后承压板 后承压板后承压板 结合段内的承压板和顶底板的剪力结合段内的承压板和顶底板的剪力连接件传递轴力和弯矩连接件传递轴力和弯矩 前承压板上的剪力连接件传递扭矩前承压板上的剪力连接件传递扭矩和剪力和剪力 钢混凝土结合段结构(b)无格室后承压板形式无格室后承压板形式 内部结构较有格室形式简单内部结构较有格室形式简单 承承压板传递轴力和扭矩压板传递轴力和扭矩，同时顶底板及腹板上同时顶底板及腹板上剪力连接件也

47、传递了较少部分轴力剪力连接件也传递了较少部分轴力 扭矩和剪力主要由承压板上的剪力连接件传递扭矩和剪力主要由承压板上的剪力连接件传递 五、钢混凝土混合梁桥 有格室前后承压板形式有格室前后承压板形式 有格室后承压板形式有格室后承压板形式 腹板上的剪力连接件传递扭矩和剪力腹板上的剪力连接件传递扭矩和剪力 前承压板上剪力连接件传递剪力和扭矩前承压板上剪力连接件传递剪力和扭矩 五、钢混凝土混合梁桥 钢混凝土结合段结构 有栺室结构钢混结合段存在的问题 内部钢栺室钢板的存在能均匀分担荷载的作用从而使承压板不面板结合处应力集中较小，但也正因为这种构造使格室内构件较为密集，混凝土浇注时存在一定的困难，局部结构混

48、凝土的密实性难以得到保证。无栺室结构钢混结合段存在的问题 内部构造较简单，钢板间距较大，实际施巟时操作空间也较大，结合段内混凝土密实度能够得到较好保障，但是由于无格室结构主要依靠承压板承受较多荷载，受力部件构成较单一，容易使承压板和面板钢板连接处产生应力集中，造成承压板附近刚度突变现象。钢混凝土结合段结构 五、钢混凝土混合梁桥 钢混凝土混合梁桥的应用实例 工程应用实例 序号 桥名 桥型 主跨跨径（m）建成时间 钢混结合段位置 1 上海徐浦大桥 斜拉桥 590 1996 主塔处 2 武汉白沙洲大桥 斜拉桥 618 2000 边跨距桥塔153m处 3 湛江海湾大桥 斜拉桥 480 2006 边跨距

49、桥塔120m处 4 舟山桃天门大桥 斜拉桥 580 2006 中跨距桥塔16.7m处 5 鄂东长江大桥 斜拉桥 926 2010 中跨距桥塔12.5m处 6 荆岳长江大桥 斜拉桥 816 2015 主跨距桥塔22m处 7 佛山平胜大桥 自锚式悬索桥 350 2007 主跨距索塔1m处 8 鹅公岩轨道与用桥 自锚式悬索桥 600 在建 主塔距索塔35m处 9 西铜高速渭河特大桥 连续梁桥 90 2013 距次边墩36m处 10 石板坡长江大桥复线桥 连续刚构桥 330 2006 主跨距主墩111m处 11 瓯江大桥 连续刚构桥 200 2014 主跨距主墩60m处 钢混凝土混合梁桥 五、钢混凝土

50、混合梁桥 上海徐浦大桥上海徐浦大桥 武汉白沙洲大桥武汉白沙洲大桥 五、钢混凝土混合梁桥 钢混凝土混合梁斜拉桥 鄂东长江大桥(主跨926m)技术挑戓 大跨径混合梁斜拉桥结构体系技术;钢砼结合段的合理构造和耐久性保证;主桥边跨PC宽箱梁防裂、耐久及施工技术;大跨径混合梁斜拉桥施工控制.Span arrangement:275+926+275 m Completed time:2010 Span length record:the 3rd longest one after completion Deck width:1.5+1.5+3.5+33.75+2.5+33.75+3.5+1.5+1.5=3