由不同材料制成的构件通过连接件组合形成共同受力的梁桥称为组合梁桥。组合梁桥兴起和发展的根本原因是建设者追求梁式桥的经济性和实用性。在组合梁桥中,将混凝土构件和钢构件分别应用于梁式桥的受压区和受拉区,使混凝土和钢材两种材料优势互补,既发挥了两种材料各自的优点,又避开了各自的缺点,使得组合后的材料性能超过了两种材料各自的力学性能。正是由于组合梁使材料各尽其用,才实现了组合梁桥的经济性,也使得其在桥梁工程中得以推广应用。
组合梁桥包括结合梁桥和混合梁桥:混凝土构件与钢构件按梁高度方向组合形成的组合梁桥通常称为结合梁桥,按梁长度方向组合形成的组合梁桥通常称为混合梁桥。
(一)结合梁桥
结合梁桥可分为两种:常规结合梁桥和波形钢腹板结合梁桥。
与钢梁桥相比,结合梁桥的主要优点:①成本低;②减小冲击,耐疲劳;③减少钢梁腐蚀与噪声;④维修养护容易;⑤桥面铺装质量容易得到保证。与混凝土梁桥相比,结合梁桥的主要优点:①重量轻;②制造施工简便,施工周期短。
1.常规结合梁桥
常规结合梁桥(图2-1-22)由下层的钢梁和上层的混凝土板通过连接器组合而成。连接器有多种类型,目前最常用的是栓钉剪力键(图2-1-23)。钢梁可以是钢板梁(图2-1-24)、钢桁梁(图2-1-25)和钢箱梁(图2-1-22)。
■图2-1-22 常规结合梁桥主梁示意图
■图2-1-23 栓钉剪力键示意图
■图2-1-24 钢板梁与混凝土板结合示意图
■图2-1-25 钢桁梁与混凝土板结合示意图
2.波形钢腹板结合梁桥
波形钢腹板结合梁桥即波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥,又称波形钢腹板PC(prestressed concrete,预应力混凝土)桥,是用波形钢腹板取代预应力混凝土箱梁中的混凝土腹板,由波形钢腹板、混凝土顶板、混凝土底板、体内索和体外索组合而成(图2-1-26)。其显著特点是用10~20mm厚的钢板取代30~80cm厚的混凝土腹板。在20世纪80年代,法国首先设计并建造了波形钢腹板结合梁桥——科尼亚克桥(Cognac Bridge),其后又相继建造了莫派高架桥(Maupre Bridge)、阿斯泰里克斯桥(Asterix Bridge)和多尔桥(Dole Bridge)等数座波形钢腹板结合梁桥。日本修建了北关东鬼怒川桥、本谷桥等波形钢腹板结合梁桥。波形钢腹板结合梁桥在我国也发展迅速。我国第一座波形钢腹板结合梁桥是2005年建成的淮安长征人行桥(图2-1-27)。截至2018年年底,国内已建成波形钢腹板结合梁桥数十座,如主跨120 m的山东鄄城黄河公路大桥(图2-1-28)、南京滁河大桥(图2-1-29)。
■图2-1-26 波形钢腹板结合梁桥(www.daowen.com)
■图2-1-27 淮安长征人行桥
■图2-1-28 山东鄄城黄河公路大桥
■图2-1-29 南京滁河大桥
小贴士:小桥、中桥、大桥、特大桥
1.按多孔跨度总长分:特大桥(L>1000 m)、大桥(100m≤L≤1000m)、中桥(30 m<L<100 m)、小桥(8 m≤L≤30m)。
2.按单孔跨度分:特大桥(L>150 m)、大桥(40m≤L≤150m)、中桥(20 m≤L<40 m)、小桥(5m≤L<20m)。
(二)混合梁桥
混合梁桥最早起源于斜拉桥(关于斜拉桥的介绍详见本章第三节),其主梁由钢梁与混凝土梁在桥梁纵向通过适当的连接构成,它充分利用了钢梁和混凝土梁的优点。钢-混凝土混合梁在受力性能、跨越能力、经济性等方面具有显著的竞争优势,在桥梁建设中得到越来越广泛的应用,目前已在梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等多种形式的桥梁结构中得到了大量的应用。
重庆石板坡长江大桥复线桥(图2-1-30)为典型的混合梁桥。该桥主跨达到了330 m,为了减轻中跨的重量,中间一段采用了108 m的钢箱梁。这一跨度创造了梁桥跨度的世界纪录。正是充分利用了钢箱梁以及混凝土各自的材料特性优势,避免了由于大跨度的混凝土梁的自重过大导致的连续刚构梁桥的跨越障碍,使得此桥突破了300 m的梁桥跨度。该桥于2003年12月正式动工,2006年8月28日竣工通车,获第九届“中国土木工程詹天佑奖”。
■图2-1-30 重庆石板坡长江大桥复线桥
■续图2-1-30
混合梁桥中,结合段是主梁刚度的突变点,容易形成结构体系的弱点,因此,结合段的设计是混合梁桥设计的重点和难点。
2010年以后,我国又相继建成了多座钢-混凝土混合连续梁桥,如主跨230 m的鹤南大桥、主跨230 m的小揽水道特大桥和主跨230 m的瓯江特大桥。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。