摘 要

钢混组合结构桥梁具有刚度大、噪声小、建筑高度小、自重轻、施工周期短等特点,常用于跨越铁路、公路等要求控制梁高、减轻自重、快速施工的工程点。本文针对钢混组合结构桥梁，对其断面形式、抗剪连接方式以及横向连接方式等构造方式进行研究，分析结构受力特征，建立数学优化模型，形成工字钢预制混凝土板组合梁桥标准化设计，并探讨组合梁相对于钢筋混凝土梁和钢结构的优点，确保未来组合梁桥施工和运营阶段安全、耐久。本文还对新的桥梁施工模式桥梁快速施工（ABC）进行研究分析，介绍ABC桥的概念和优点，阐述ABC桥梁的基本组成及块件划分，对上、下部结构构件形式和特点进行对比，研究ABC桥的连接系统并分析了施工中常用且较成熟的技术形式桥梁结构的放置方法。

关键词：工字钢混凝土组合结构，结合梁设计理论，快速施工技术

Abstract

The combination of steel and concrete structure has the characteristics of high rigidity, low noise, low building height, light weight and short construction period. It is often used to control the beam height and reduce the weight and rapid construction of the project. In this paper, the steel structure of the steel composite structure bridge is studied, and the structural characteristics of the structure are analyzed, and the mathematical optimization model is established to form the standardized design of the prefabricated concrete slab composite bridge And discusses the advantages of composite beams relative to reinforced concrete beams and steel structures to ensure the safety and durability of future composite beam bridges during construction and operation. This paper introduces the concept and advantages of ABC bridge, expatiates the basic composition and block division of ABC bridge, compares the form and characteristics of upper and lower structural components, and studies the ABC Bridge connection system and analysis of the construction of the commonly used and more mature technology in the form of bridge structure placement method.

Key words: I - beam concrete composite structure; Combined beam design theory; Accelerated Bridge Construction

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 工字钢混凝土组合结构 1

1.1.1 工字钢混凝土组合结构组成 1

1.1.2 工字钢混凝土组合梁的分类 3

1.1.3 工字钢混凝土组合梁的工作原理 4

1.1.4 工字钢混凝土组合梁的特点 5

1.1.5 工字钢混凝土组合梁的发展与研究 6

第2章 断面形式、抗剪连接件及横隔板研究 9

2.1 断面形式研究 9

2.2 抗剪连接件研究 9

2.3 横隔板研究（横向连接系） 12

第3章 结合梁计算理论 13

3.1 结构受力理论研究 13

3.1.1 弯曲（恒载、活载）应力分析 13

3.1.2 温度应力分析 14

3.1.3 数值分析：建模（尤其抗剪连接件）、稳定 15

3.2 试验研究 15

3.3 设计参数优化分析研究（优化比选） 17

第4章 工字钢混凝土组合梁设计 18

4.1 钢板梁设计要点 18

4.2 横梁布置设计要点 18

4.3 桥面板的分类与特点 18

4.3.1 混凝土桥面板 19

4.3.2 组合结构桥面板 22

4.4 组合梁截面应力计算 23

4.4.1 桥面板的有效宽度 23

4.4.2 截面分力法 23

4.4.3 荷载引起的截面力 24

4.4.4 徐变引起的截面力 25

4.4.5 干燥收缩引起的截面力 25

4.4.6 温差引起的截面力 26

4.4.7 应力验算 26

4.5 连接件上剪切作用力的计算 27

4.5.1 荷载作用时 27

4.5.2 徐变、收缩、温差的影响 28

4.6 连续组合梁的分类 28

4.6.1 按照负弯矩区组合梁设计方法分类 28

4.6.2 按照负弯矩区是否沿着纵向施加预应力分类 28

第5章 快速施工技术 31

5.1 快速施工桥梁 31

5.2 ABC 桥的预制构件组成及划分 31

5.2.1 上部结构 31

5.2.2 下部结构 32

5.2.3 预制构件连接系统 34

5.3 桥梁快速施工中的技术 34

5.3.1 自行模块运输机 34

5.3.2 横向滑动法 35

5.3.3 龙门起重机法 35

5.4 施工流程 35

第6章 结论与展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

工字钢混凝土组合结构

工字钢混凝土组合结构是指利用工字型钢焊接成钢骨架，再在其上、四周或内部浇注混凝土，使工字型钢与混凝土形成整体而共同受力、变形协调的结构。混凝土宜于受压，但抗拉承载力极低，钢材宜于受拉，但受压时需考虑稳定问题。将钢和混凝土结合在一起，这样的组合结构充分发挥了钢材和混凝土两种材料的受力特性，组合后的整体工作性能要明显优于两者性能的简单叠加，充分发挥两种材料各自的优越性，克服各自的缺点，具有承载力高、塑性和抗震性能好、抗火性能优于钢结构等优点; 且能适应现代工程结构向大跨、高层、重载和承受恶劣条件发展的需要，符合现代施工技术的工业化要求。

工字钢混凝土组合结构组成

工字钢混凝土组合梁的截面由以下四部分组成:

钢筋混凝土翼板

混凝土由于抗压性能较好，所以在组合梁中起受压翼缘的作用。在平台结构或桥梁结构中，通常用混凝土楼板或桥面板作为组合梁的上翼缘板。对于独立的组合梁，梁的钢筋混凝土翼缘板除可提高构件的强度承载力及抗变形性能外,还可提高梁抵抗出平面失稳的能力。

钢筋混凝土翼板除现浇混凝土楼板外,还有下列多种结构型式:

1. 压型钢板一硅组合翼板

这种板利用成型的压型钢板铺设在钢梁上,通过连接件和钢梁的上翼缘焊牢,然后在压型钢板上浇灌混凝土构成。压型钢板可以当作模板并承担施工荷载,混凝土硬化后钢板还可兼作配筋。这种翼板施工便捷,有利推广多层作业,能加快施工进度,且便于铺设现代化管线,敷设保温、隔音、隔热材料,使用十分方便。

1. 预制装配式钢筋混凝土翼板

其施工工序是将预制钢筋混凝土板支承在钢梁上,在铺设完现浇层中的钢筋之后浇灌混凝土,当现浇混凝土达到一定强度时,现浇层、预制混凝土板与钢梁连成整体共同工作,形成预制装配式钢筋混凝土板组合梁。预制板既作为底模承受现浇混凝土自重和施工荷载,又作为楼面板或桥面板的一部分承受竖向荷载,同时还作为组合梁翼板的一部分参与组合梁的受力。从预制板的跨度走向来看,它可以分为与钢梁平行和与钢梁垂直两种.

板托

板托是在混凝土翼板与钢梁上翼缘之间设置的混凝土局部过渡部分，见图1。