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1、第32卷第5期建筑结构2002年5月钢混凝土组合梁在大跨人行天桥结构中的应用聂建国李华樊建生(清华大学土木工程系北京100084)[提要]钢混凝土组合梁作为一种组合横向受力构件,能充分发挥钢材的抗拉强度和混凝土的抗压强度,具有承载力高、刚度大、延性好、节省材料等优点。结合深圳市横岗镇政府侧人行天桥的设计,通过几种不同结构方案的比较,说明了钢混凝土组合梁应用于现代城市大跨人行天桥的优势。[关键词]钢混凝土组合梁人行天桥组合结构Asakindoftransversalcompositeelement,
2、theadvantagesofsteelconcretecompositebeamresultfromfullutilizationoftwomaterials.Therefore,itcanbeeffectivelyappliedinlongspanwalksidebridge.Severalstructuredesignplansareproposedandcomparedwithoneanother,whicharebasedontheexampleofwalksidebridgeforHenggangTowngov
3、ernmentinShenzhenCity,andsomeadvicearevaluableforapplicationofcompositebeaminsuchfield.Keywords:steelconcretecompositebeam;walksidebridge;compositestructure一、工程背景深圳市横岗镇政府侧人行天桥工程,位于惠深公路上,拟建天桥桥面全宽4m,主桥跨下净高要求不小于5m,天桥引梯采用三段单跑全现浇形式,基础采用钻孔灌注桩,该地区地震设防烈度为6度。工程主要桩位布置如图1,桥
4、面全长581m,最大跨度212m。原设计方案采用现浇钢筋混凝土箱梁,后改为钢混凝土组合梁桥设计方案,采用三跨钢混凝土连续组合梁形式。图2组合钢梁构造示意图图1主要桩位布置图(mm)二、方案设计工程桥面部分设计主要依据建设单位提供的原始设计资料和国家有关设计规程、规范,包括公路桥涵设计通用规范(JTJ021!89)、公路钢筋混凝土及预图3栓钉布置应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023!85)、公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025!86)、钢结构设土板厚取为100mm(组合梁具体尺寸见图4(b))
5、。计规范(GBJ17!88)等。1设计思路所有梁板柱均采用C30混凝土,基础采用C25混(1)主梁的设计主要围绕如何降低造价进行。同凝土,桥面板配∀级筋,其余钢筋为#级。钢梁截面采钢梁一样,在组合梁的设计中,用钢量是影响组合梁造用箱形单箱双室Q235A钢板焊接(图2,3),分段预制,价的最主要参数。现场用高强螺栓连接成整体,梯道等采用现浇钢筋混(2)对于钢混凝土组合梁这一组合构件,为了充凝土结构,桥面采用厚2cm防水混凝土,上铺广场砖。分利用材料的力学性能,使钢梁受拉、混凝土板受压,根据建设单位提供的资料和城市桥梁设计荷
6、载最有利的截面形式应使梁受力后的中性轴位于钢梁和2标准(CJJ77!98),活荷载取45kN/m,组合梁混凝混凝土翼缘板交界面附近。38优化设计程序初始参数表1截面相关量初始值(mm)说明混凝土板厚100常量顶板厚10常量腹板厚8常量底板厚12600∃h∃950步循环递增10mm。最终截面方案如图4(b)所示。3其它设计方案的比较图4给出了不同方案的截面情况。钢桥方案A采用单箱单室斜腹式钢梁截面形式,顶板、底板和腹板均由厚8mm的钢板组成;顺桥向每隔20m设置一空腹式横隔板,在支座处与墩梁固接处设置整体式
7、横隔板;在箱内沿周边间隔30cm布置8mm%90mm纵向加劲肋。[3]钢桥方案B采用普通组合梁桥方案中的钢梁设计,桥面浇注混凝土,但不考虑其与钢梁的组合作用,构造见图2(a),也针对用钢量和梁高进行了截面优化。各方案的技术经济指标比较详见表2。从表2可以看出,由于采用组合梁结构,使得桥梁自重大大减轻,尚不到现浇方案的1/3。这样可以显著减少桩基工程、材料运输、支模与脚手架等费用。桥体的钢梁部分在工厂预制,现场仅需完成拼装工作,施工速度可与建设钢桥相同,这样又可大大降低人工费、管理费,质图44种人行天桥方案量容易得到控制,经济
8、效益十分显著。(3)大跨人行天桥结构属于受弯构件,梁截面主要技术经济指标比较(仅限于桥体部分)表2受挠度和梁底允许应力控制。提高截面对增大梁的刚混凝土钢筋钢板桥面结桩基工梁高具体方案用量用量用量构自重程造价度和降低荷载应力水平有利,是进行截面优化设计的(m3)(t)(t)(
