组合结构桥梁设计新理念
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组合结构桥梁
(钢-混组合梁 )
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主要内容
钢-混组合结构桥梁概论
钢与混凝土的连接
波折腹板组合箱梁桥
组合钢板梁桥
组合刚构桥
组合桁架桥
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组 合 结 构 桥 梁 概 论
组合结构分类
组合结构设计理念
组合结构力学特点
组合结构桥梁的分类及其特点
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组合结构桥梁概论 --组合结构分类
钢材
混凝土
钢构件
混凝土构件
组合构件




材料 构件 结构
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概论 --组合构件 实例
组合构件的实例
(a) 钢管混凝土
(b)型钢混凝土
(c)组合板 (d)组合梁
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概论 --组合结构 实例
组合结构实例
(a) 钢梁与混凝土梁接合 (b)钢梁与混凝土墩接合
焊钉
预应力钢筋
钢梁钢筋混凝土梁
钢梁
钢筋
混凝土墩
焊钉
横梁
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概论 —设计理念






钢结构 混凝土结构
混凝土用量百分比
组合结构
合理
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概论 —设计理念
◇ 混凝土的弱点
抗拉强度小
有横向约束时抗压强度增大 钢材提供支援
◇ 钢材的弱点
容易压缩屈曲
容易生锈 混凝土提供支援
设计理念:合理使用钢材与混凝土
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? 钢 — 混凝土结合梁桥在中等跨度 (20~90m)桥梁中已在世界各地广
泛应用。它的主要优点是:
? 与钢桥相比有:①节省钢材;②降低建筑高度;②减少冲击,耐疲
劳;④减少钢梁腐蚀;⑤减少噪音;⑥维修养护工作量较少等。
? 与混凝土桥相比有:①重量较轻;②制造安装较为容易;③施工速
度快,工期短等。
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 钢材对混凝土的支援 — 受 弯 组合梁抗弯性能
组合梁
纯钢梁
Py,
纯钢梁的屈服荷载
Pu,
纯钢梁的极限荷载
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概论 --组合结构的力学特点
应变
钢管
钢管混凝土
混凝土
单独叠加
荷载
◇ 钢材对混凝土的支援 — 受 压 钢管混凝土柱
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 混凝土对钢材的支援 — 受 弯 钢管混凝土梁


变形
局部屈曲
无肋无摩擦
有摩擦
有肋
局部屈曲
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 混凝土对钢材的支援 — 内衬混凝土组合梁
(a) 连续梁一般图
(b) 横截面
图 1.2.4 内衬混凝土组合梁的 构造
(c) 内衬式组合梁截面
横向钢筋
纵向钢筋
内衬
混凝土
钢梁 内衬混凝土
内衬混凝土
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 钢筋布置形式
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 抗 弯 性能
纯钢
内衬混凝土
变形 (mm)
荷载 (kN)
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 抗弯性能
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 抗弯性能
◇ 内衬混凝土组合

◇ 纯钢梁
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 抗 剪 性能
纯钢
内衬混凝土
变形 (mm)
荷载 (kN)
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概论 --组合结构的力学特点
◇ 内衬混凝土组合梁 — 抗剪性能
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合结构桥梁的 定义,
----使用 组合构件 或 组合结构 的 桥梁
◇ 组合结构桥梁的分类
◆ 组 合 钢 板梁 桥
◆ 组 合箱梁 桥
◆ 组 合桁架 桥
◆ 组 合 刚 构 桥
◆ 混合梁 桥
◆ 组 合拱 桥
◆ 组 合斜拉 桥
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合钢板梁桥
◇ Hopital桥( 法国,4跨连续,最大跨 64m)
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合钢板梁桥
◇ 千鸟泽川桥( 日本)◇ Lignon桥( 法国)
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合箱梁桥 — 槽形截面组合箱梁桥
◇ Bois de Rosset桥(瑞士,1991年完成)
连续桥,23m+34.2+11× 42.75m+51.3m+38.5m
槽形钢截面 +横向预应力混凝土桥面板
4根纵向体外索箱内布置,索力合计 8830kN
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合箱梁桥 — 槽形截面组合箱梁桥
◇ 千岁高架引桥( 日本,1998年完成)
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合箱梁桥 — 钢腹板组合箱梁桥 (钢腹板容易屈曲 )
◇ La Ferte Saint-Aubin桥 (mm) (法国 )
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合箱梁桥 — 波折钢腹板组合箱梁桥
◇ Cognac桥 (法国,1986年完成 )
31m+43m+31m,3跨连续
混凝土
顶板
体内索
波折
腹板
体外索
混凝土底板
横隔板
体内索
波折
腹板
◇ 波折腹板箱梁的构造
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合箱梁桥 — 用波折钢腹板组合箱梁的斜拉桥
◇ 栗东桥 (日本 ) ◇ 矢作川桥(日本)
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁架腹杆 +上下混凝土翼缘板
◇ Arbois桥 (法国,1985年完成 )
29.85m+40.4m+29.85m,3跨连续
◇ 横截面的构造
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁架腹杆 +上下混凝土翼缘板
◇ Boulonnais桥 (法国,1997年完成 )
44.5m+3*77m+93.5m+5*110
+93.5m+3*77m+44.5m,15跨连续
◇ 钢管桁架腹杆的构造
◇ 4m预制节段梁,悬臂施工
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁架腹杆 +上下混凝土翼缘板
◇ Kinokawa桥 (日本,2003年完成 )
4跨连续,最大跨度 85m,全长 268m
◇ 节点的构造
◇ 钢管桁架腹杆
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁梁 (无上弦杆 )+混凝土桥面板
◇ Vaihingen Viadukt桥 (德国 ) ◇ 节点的构造
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁梁 (有上弦杆 )+混凝土桥面板
◇ Lully高架桥 (瑞士 )
29.93m+21× 42.75m+29.93m
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合桁架桥 — 钢桁架梁 (有上弦杆 )+混凝土桥面板
◇ Nantenbach铁路桥 (德国 )
◇ 跨径 83.2m+208.0m+83.2m
◇ 负弯矩区未设置预应力钢筋
◇ 桥墩附近两个下弦杆间浇混凝土
◇ 上下弦杆形成双重组合
◇ 平衡边、中跨自重
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合刚构桥 — 钢箱梁 +混凝土墩
◇ 横浜绿 IC桥( 日本,1997年完成)
◇ 7跨连续刚构桥
◇ 32.3m+ 4× 40.0m+ 42.0m+ 40.1m
◇ 横梁与混凝土固结
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合刚构桥 — 钢箱梁 +混凝土墩
◇ 阿古耶桥( 日本)
◇ 3跨连续刚构桥
◇ 36m+ 36m+ 36
◇ 钢板梁与混凝土固结
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 混合梁桥 — 钢箱梁 +混凝土梁
◇ 新川桥( 日本,2000年完成)
◇ 5跨连续混合梁桥
◇ 39.2m+ 40.0m+ 118.0m+ 39.2m+ 40.0m
◇ 中跨用钢箱梁
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合拱桥 — 钢管混凝土拱
◇ Antrenas桥(法国)
◇ 跨度 56m
◇ 混凝土填充的理由,防止车辆冲击
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 组合拱桥 — 型钢混凝土拱
◇ 用型钢骨架作为拱肋
◇ 采用斜拉悬臂施工
◇ 闭合后浇注混凝土
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概论 --组合结构桥梁的分类及其特点
◇ 杨浦大桥( 中国,1993年完成)
◇ 组合梁斜拉桥
◇ 钢板梁 +混凝土桥面板
◇ 钢箱梁 +混凝土桥面板
◇ 钢桁架梁 +混凝土桥面板
◇ 钢梁 +混凝土梁
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概论 --组合结构桥梁的 技术特点概括
序号 名 称 形 式 特 点
1 组 合 钢 板梁 桥 钢 板梁 +混凝土 桥 面板 抗弯 刚 度增大。
2 组 合箱梁 桥
闭 合截面 钢 箱梁 +混凝土 桥 面板
槽形截面 钢 箱梁 +混凝土 桥 面板
波折 钢 腹板 +混凝土上下翼 缘 板
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。
自重减 轻, 预应 力能有效施加。
3 组 合桁架 桥 钢 桁架梁 +混凝土 桥 面板钢 桁架腹杆 +混凝土上下翼 缘 板 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。
4 组 合 刚 构 桥
钢 板梁 +混凝土墩
钢 箱梁 +混凝土墩
钢 桁架梁 +混凝土墩
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。
5 混合梁 桥 钢 梁 +混凝土梁 跨度增大,连 接 较难处 理。
6 组 合拱 桥 钢 管混凝土拱型 钢 混凝土拱 施工容易,质 量 难 保 证 。施工容易,无 钢 材 维护 的 问题 。
7 组 合梁斜拉 桥
钢 板梁 +混凝土 桥 面板
钢 箱梁 +混凝土 桥 面板
钢 桁架梁 +混凝土 桥 面板
钢 梁 +混凝土梁
抗弯 刚 度增大。
抗弯、扭 刚 度增大。
上下 层车 道 处 理方便。
塔墩附近加 劲 梁抗 压 性能提高。