钢混叠合梁桥,用混凝土桥面板取代正交异性钢桥面板,节省了造价,避免了钢桥面的疲劳问题和要求苛刻的桥面铺装。混凝土桥面板增加了扭转和抗弯刚度。并且兼具有美观、少维护、结构效率高等优点。
钢桥在日本的使用较为广泛,其设计细节注重可靠性、合理性及经济性,而在制造、施工等方面也已相对成熟,有许多经验值得借鉴。基于日本已建桥梁统计数据,文中提供了各类钢混组合梁的经济跨度与适用半径。
多主梁钢板组合梁:通常为RC床板,桥面板跨度一般不超过3m,采用横向单向板传力模式。简支梁可用范围:20~60m;常规经济跨度:30~45m;连续钢板可用范围:30~70m;常规经济跨度:35~50m
钢板组合梁的截面不闭合,抗扭性能较差,混凝土未凝固时需要跨间横梁保证抗倾侧能力,曲线半径通常在300m以上(日本规范推荐圆心角15°以下)。
日本曲测环路5号桥
(简支钢板组合梁-横向单向板)
主跨47m,曲线半径R=750m,圆心角θ=3.6°
耐候钢,用钢量229kg/㎡
日本一之宫第二高架桥
(连续钢板组合梁-横向单向板)
主跨40.3m,曲线半径R=400m,圆心角θ=12.8°
耐候钢,用钢量208kg/㎡
窄幅组合梁:这类组合梁通常为PC床板或者合成床板,采用横向单向板受力模式。
可用范围:45~110m;常规经济跨度:55~90m
窄幅组合梁使用1.2m宽度以上的钢箱替代钢板主梁,抗扭性能较高,稳定性得以增强。其通常的适用曲线半径为300m以上(日本规范推荐圆心角在20°以下),采用合成床板时,底部钢板可提供一定的稳定能力。
钢箱组合梁:可采用RC、PC床板或者合成床板,RC床板跨径不超过3m,并采用横向单向板传力模式,以小纵梁来减少桥面板跨度(此时施工稍不便利)。
简支梁可用范围:30~80m;常规经济跨度:40~70m
连续梁可用范围:30~110m;常规经济跨度:40~80m
钢箱梁组合梁因每个主梁使用闭合截面,抗扭刚度大,施工期间其稳定性高,适应曲线能力强,通常曲线半径可达100m以上(日本规范推荐圆心角20°以下),极端情况下半径为35m也可用于设计。
双箱单室钢箱组合梁(附加小纵梁)R=100m
双箱单室钢箱组合梁R=35m
日本新千里口桥
(连续钢箱组合梁)
主跨45m,曲线半径R=140m,圆心角θ=18.4°
用钢量251kg/㎡
槽型钢组合梁通常为PC床板或者合成床板,采用横向单向板或纵向单向板传力模式,以前者居多。
可用范围:40~90m;常规经济跨度:50~80m
槽型钢组合梁由于使用连续的底板,混凝土凝固后适应曲线能力较强,需要注意在混凝土未凝固时顶板部分的稳定性,必要时应设置临时撑杆,通常适用的曲线半径为300m以上(按日本规范推荐圆心角25°以下)。
波纹钢腹板组合梁:通常用于大跨连续梁、连续刚构中,小曲线应用较少。其采用横向单向板或纵向单向板传力模式,并以PC或RC床板为主。
钢桁组合梁:通常为RC床板,采用横向单向板或纵向单向板传力模式。简支钢桁梁 可用范围:40~120m;常规经济跨度:55~90m。连续钢桁梁 可用范围:50~250m;常规经济跨度:60~120m。
钢桁梁通过桁高将内力转化成杆件拉压,其跨越能力得以大幅提升。同时,为减少构造及制造中的不便,大部分曲线钢桁梁桥采用主桁加宽方式设计。