摘 要

本文针对预应力混凝土-钢槽梁结合梁进行了构造、改善桥面铺装损害问题的研究，同时还借助Midas Civil软件针对预应力混凝土-钢槽梁结合梁连续梁桥的全桥受力情况进行了建模分析。研究所得结果对于预应力混凝土-钢槽梁结合梁在工程实际中的应用具有一定的参考价值。

论文研究结果表明：预应力混凝土-钢槽梁结合梁既能改善跨中受力、增大桥梁跨越能力，还能降低建设成本，改善桥面铺装易损问题。但预应力混凝土-钢槽梁结合梁的钢混结合段受力复杂，在工程实际中应对其进行更为合理的设计和施工。

论文的创新之处在于：通过对混凝土箱梁、钢槽梁结合梁、钢箱梁三者的简支梁模型进行比较，定量地分析各梁的跨越能力和经济性；通过对比混凝土桥面板和钢桥面板各自的材料、受力等特点，进而分析钢槽梁结合梁能够改善桥面铺装易损问题的原因。

关键词：混合梁；结合梁；桥面铺装损害；预应力混凝土-钢槽梁结合梁连续梁桥全桥受力

Abstract

This paper is study about the structure of prestressed concrete-steel groove composite beams , the improvements of damage problems for the bridge deck pavement and the stress situation modeling analysis of prestressed concrete-steel groove composite beam continuous girder bridge by Midas Civil. Research results show a certain reference value for the application in the engineering practice.

The results show that the prestressed concrete-steel groove beam composite beam can improve the stress situation of mid-span section, increase span length, also can reduce the construction cost, and improve the damage problems of the deck pavement. But the stress situation of steel-concrete composite segment is so complex that a more reasonable design and construction should be applied to engineering practice.

The innovation of this paper lies in quantitatively analyzing the spanning capacity and economy of each beam through the model comparison between concrete box girder, steel groove composite beam, and steel box girder. By comparing mechanical characteristics and materials of concrete deck and steel deck, the analysis of improvement from steel groove composite beam in the damage problem of the deck pavement is completed.

Key Words: Hybrid beam; Composite beam; Damage problems of bridge deck pavement; Stress situation modeling analysis of prestressed concrete-steel groove composite beam continuous girder bridge

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的和意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的 1

1.1.3 研究意义 2

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外的研究现状 2

1.2.2 国内的研究现状 4

2.1 课题研究内容 4

3.1 研究预期目标 4

第2章 预应力混凝土-钢槽梁结合梁的构造研究 5

2.1 混合结合段的构造研究 5

2.1.1 钢混结合段连接分析 5

2.2 钢槽梁结合梁的构造 5

2.2.1 钢梁 6

2.2.2 混凝土桥面板 6

2.2.3 桥面板间的横向连接 6

2.2.4 剪力键 6

2.3 钢槽梁结合梁如何提高桥梁跨越能力和降低成本 6

2.3.1 建模过程 7

2.5 本章小结 11

第3章 预应力混凝土-钢槽梁结合梁的桥面铺装研究 12

3.1 桥面铺装的一般破坏形式和损害原因 12

3.1.1一般破坏形式 12

3.1.2损害原因 12

3.2 钢桥面桥面铺装易损的原因 12

3.2.1 钢桥面的特点分析 13

3.2.2 钢箱梁桥面铺装损害的原因分析 13

3.3 钢槽梁结合梁改善桥面铺装易损问题的研究 13

3.3.1 钢槽梁结合梁改善钢箱梁桥面铺装易损问题 14

3.4 本章小结 14

第4章 结构分析模型的建立 16

4.1 简单的预应力混凝土-钢槽梁结合梁连续梁桥模型 16

4.1.1 模型概述 16

4.1.2模型主要假定 17

4.1.3 施工阶段划分介绍 17

4.1.4 建模过程 21

4.2 本章小结 30

第5章 结构分析模型的后处理分析 31

5.1 承载能力极限状态的分析 31

5.2 正常使用极限状态的分析 32

5.2.1 挠度的分析和验算 32

5.2.2 正截面应力分析和验算 32

5.2.3 斜截面应力分析验算 35

5.3 施工阶段应力分析验算 36

5.4 本章小结 41

第6章 结论 42

6.1 主要研究总结 42

6.2 不足之处 43

致 谢 44

参考文献 45

第1章 绪论

1.1 研究的背景、目的和意义

1.1.1 研究背景

随着经济的不断发展，对于交通运输的要求也不断提高。这一要求在桥梁方面体现在桥梁的跨径不断增加，结构承载能力和安全性要求不断提高。虽然斜拉桥、悬索桥等桥梁形式极大地增加了桥梁的跨越能力，预应力技术的发展也使得桥梁的承载能力不断提高,但是以往的桥梁通常采用单一的结构形式和技术，这在优化桥梁的同时，也带来了许多病害。例如，钢箱梁通常是大跨径桥梁所采用的截面形式，但是钢箱梁不但造价高昂，而且在预应力技术、焊接技术方面要求很高，施工难度很大。不仅如此，钢箱梁的桥面铺装病害问题由来已久却迟迟难以解决，这在很大程度上限制了钢箱梁在大跨径桥梁上发挥自己的优势。

1.1.2 研究目的

为了克服大跨径桥梁的跨径、造价、施工问题，混合梁的结构形式受到了人们的关注。同时，为了避免桥面铺装病害问题，结合梁的结构形式又逐渐地步入人们的眼帘。混合梁，通常是指钢梁与混凝土梁同时使用，跨中部分弯矩较大，采用钢梁，其余部分采用混凝土梁，这样既避免了全钢桥的造价、焊接、施工问题，同时耐久性问题也得到一定程度的解决。同样的，全混凝土桥由于自重引起的跨径限制问题也得到了很大地缓解。结合梁，指的是梁截面采取两种以上的材料，通常为钢材与预应力混凝土的结合使用，例如跨中截面，受压区采用抗压性能优异的混凝土作为截面材料，受拉区采用钢材作为截面材料，这样不仅充分利用了两种材料的力学特性，还由于混凝土和钢材的结合使用，相对于钢箱梁等纯钢材截面，造价大大降低。不仅如此，钢箱梁桥面铺装易损问题也由于受压区（桥面板）使用了混凝土桥面板而得到了一定程度上的解决。近些年来得到大力发展的预应力混凝土-钢槽梁结合梁就正好同时具备了混合梁与结合梁的优点，钢混结构使得桥梁的跨径和造价都得以保证，组合结构的截面形式克服了钢箱梁桥面铺装易损问题。

尽管如此，预应力混凝土-钢槽梁结合梁同样还具有一些问题。如钢槽梁结合梁的构造研究、结合部连接件的选择与受力研究、钢混结合部的传力研究，预应力混凝土-钢槽梁结合梁的设计计算问题等，都是一些值得进一步研究和探讨的问题。

1.1.3 研究意义

作为本次毕业设计的题目，一种预应力混凝土-钢槽梁结合梁连续梁桥，对其研究的意义有以下几点：