普通跨径钢结构桥梁应用研究
【成果名称】普通跨径钢结构桥梁应用研究
【成果属性】
【推荐单位】浙江省交通规划设计研究院
【成果体现形式】新工艺
【鉴定/评价单位】浙江省交通运输厅
【成果研究形式】与企业合作
【鉴定/评价日期】2013-10-09
【成果推广形式】
【成果内容简介】本研究的特色及创新点
（1）建立了考虑焊钉杆部与混凝土组合作用的焊钉抗剪承载力计算式
焊钉连接件抗剪承载力，随着混凝土强度的增加而增加，并取决于焊钉杆部与混凝土的组合作用。基于国内外共计255个焊钉连接件推出试验结果，提出了焊钉连接件抗剪承载力的计算式，该式上段直线随着焊钉杆部面积和混凝土强度而变化。并参考各国现行规范中对焊钉连接件抗剪承载力的相关规定，考虑抗力分项系数给出焊钉连接件抗剪承载力设计式。该式适用于使用混凝土强度等级C15~C80、焊钉长径比大于4且直径9mm~30mm、长度50mm~400mm的组合桥梁结构焊钉连接件的设计。
（2）建立了焊钉连接件峰值滑移的计算式
通过焊钉连接件抗剪性能模型推出试验可知，焊钉连接件峰值滑移随焊钉直径、高度和极限强度的增加而增大，随着混凝土抗压强度的增加而减小。基于国内外共51个峰值滑移试验数据，考虑焊钉直径、高度、极限强度和混凝土抗压强度的影响，提出焊钉连接件峰值滑移计算式，与CEB-FIP建议公式相比较，考虑影响因素全面，与试验结果具有更高的吻合度。
（3）建立了焊钉连接件包含峰值滑移的剪力-滑移本构关系计算式
提出了包含峰值滑移的焊钉连接件剪力-滑移本构关系式，该式能够反映焊钉直径、高度、强度和混凝土抗压强度等因素的影响。所提出的焊钉连接件剪力-滑移本构关系式，物理意义明确，存在与试验结果相对应的峰值点，即峰值滑移对应极限承载力。
（4）研发了整体式组合梁桥钢梁与混凝土桥台结合的新型结构型式
整体式组合梁桥梁台结合部中钢梁内力要完成向混凝土桥台中的过渡，传力方式有承压式和承剪式。基于传力机理提出了压剪式、腹板式和插入式的三种整体式组合梁桥梁台结合部的新型构造，并通过结合部局部模型承载性能模型试验比较了各种构造的合理性。
（5）提出了压剪式钢梁与混凝土桥台结合部承载力简化计算方法
基于压剪式钢梁与混凝土桥台结合部传力机理，建立了考虑梁端最不利弯矩和最不利剪力工况下的结合部承载力理论计算表达式，并依据模型试验结果和有限元参数化分析给出理论计算表达式中的待定参数，提出了压剪式钢梁与混凝土桥台结合部承载力简化计算方法。
（6）编制了《公路组合钢板梁桥设计指南》，为今后修建类似桥梁提供了设计计算方法
【成果前景介绍】钢混组合梁是钢梁和混凝土板通过抗剪连接件组合成整体并共同工作的一种桥梁结构，可充分发挥钢材抗拉性能好和混凝土抗压强度高的优势；钢混组合梁在欧美各国的桥梁建设中占有重要地位，目前EUROCODE、BS5400、AASHTO等欧美主要标准都包含了钢混组合梁设计内容。
该桥型的主要特点是：钢结构部分可在工厂预制，现场安装，缩短施工时间，降低施工成本，提高工程质量；钢材是一种节能环保型建筑材料，重量轻、强度高、抗震性能好，而且能循环利用；应用于高速公路互通区小半径弯桥，可有效解决钢筋混凝土易开裂、预应力混凝土不适用小半径桥梁的难题；应用于跨线桥梁，可节省工期，避免搭设施工支架对被交道路通行的安全影响；与纯钢结构桥梁相比较，具有用钢量节省、刚度大的优点，并避免了钢结构桥梁钢桥面铺装容易破损的缺点；但是目前桥梁建设一次投入相对成本较高，建成后钢结构部分防腐养护工作量较大，费用较高。总体来说，钢混组合结构桥梁能够充分发挥钢材和混凝土两种材料的优势，具有节能环保，预制安装便捷、病害少的优势。
通过本课题的研究，特别是编制了《公路组合钢板梁设计指南》，为桥梁设计者提供了较有价值的设计依据，有利于该种桥梁结构形式的推广应用。钢混组合结构桥梁的推广应用是我省建设生态低碳交通、循环经济的具体体现，将具有明显的经济效益和社会效益。
【成果登记日期】2013-10-09