摘??要：負(fù)彎矩區(qū)抗裂設(shè)計(jì)是鋼混組合連續(xù)梁設(shè)計(jì)中的重要組成部分，本文簡(jiǎn)要介紹了鋼混組合連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)抗裂設(shè)計(jì)的重要意義;總結(jié)了幾種常用抗裂設(shè)計(jì)方法;并結(jié)合實(shí)際工程案例，簡(jiǎn)要分析了施工過程中結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換對(duì)裂縫寬度的影響規(guī)律。本文在優(yōu)化鋼混組合梁受力性能、提高鋼混組合連續(xù)梁可靠性與安全性方面給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一定的參考

關(guān)鍵詞：鋼混組合連續(xù)梁;有限元分析;裂縫寬度

中圖分類號(hào)：U442.5 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：2096-6903（2019）05-0000-00

0?引言

近年來，隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)的大力發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁在實(shí)際工程中的應(yīng)用也越來越普遍。與混凝土梁橋相比，鋼結(jié)構(gòu)梁橋具有重量輕、梁高小、跨越能力強(qiáng)、施工快速等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)橋下道路的正常交通影響也較小。但是，由于鋼橋面板造價(jià)高、橋面耐久性，在實(shí)際公路橋梁中，更多的采用鋼混組合梁的形式。

但是，鋼混組合梁存在著明顯的缺點(diǎn)，由于鋼混組合連續(xù)梁的墩頂負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板始終處于受拉狀態(tài)，在荷載長(zhǎng)期作用之下，混凝土板很容易出現(xiàn)大面積裂縫，裂縫出現(xiàn)之后，鋼混組合梁的截面剛度隨著裂縫的發(fā)展不斷下降，內(nèi)部鋼筋與鋼梁很容易發(fā)生腐蝕，降低組合梁的耐久性，對(duì)橋梁的正常使用年限產(chǎn)生較大影響，是限制鋼混組合連續(xù)梁向更大跨徑發(fā)展的重要因素。

因此，鋼混組合梁負(fù)彎矩區(qū)的抗裂設(shè)計(jì)工作非常重要。針對(duì)這一問題，國(guó)內(nèi)外專家提出了很多解決方法，其中被廣泛接受并應(yīng)用的主要有：支座頂升回落法、跨中配重法、施加預(yù)應(yīng)力法、采用高性能混凝土法。另外，施工過程中不同的施工順序?qū)ω?fù)彎矩區(qū)的裂縫寬度也有很大影響，如橋面板澆筑順序、從施工階段臨時(shí)結(jié)構(gòu)體系到最終連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系完成的時(shí)機(jī)等。

下面結(jié)合某50+80+50m三跨鋼-混組合梁實(shí)際案例，建立Midas平面桿系單元模型，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)，進(jìn)行鋼混組合梁負(fù)彎矩區(qū)裂縫寬度的比較。

1工程概況

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)荷載為汽車荷載：公路I級(jí);

（2）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面雙幅雙向四車道：2×（0.5m+9m+0.5m）;

（3）橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ=1.1;

（4）環(huán)境類別為I類環(huán)境。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)形式

本橋跨徑布置為50+80+50m三跨鋼-混組合梁，橋?qū)?0m。橋面板采用預(yù)制鋼筋砼結(jié)構(gòu)，板厚為0.28m（加腋處0.45m）。鋼梁梁高沿縱向折線變化，邊跨及跨中梁高2.63m，如圖1所示;中支點(diǎn)處鋼梁高4.03m，如圖2所示。

橫斷面采用槽型鋼加預(yù)制混凝土板的斷面形式，混凝土橋面板和鋼主梁通過剪力釘連接。鋼梁斷面采用斜腹式單箱單室槽型梁，腹板傾角14°，頂板處腹板中心距6m，底板處腹板中心距4m～4.79m。

2結(jié)構(gòu)模型建立

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）第11.1.3條，及《公路鋼混組合橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTG/T D64-01-2015）第5.3.1、7.1.2條規(guī)定，混凝土板按照普通鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，連續(xù)組合梁的整體分析應(yīng)采用開裂分析方法。即在中支座兩側(cè)各0.15L范圍內(nèi)，組合梁取用開裂截面剛度EI，不考慮混凝土板而只計(jì)入有效寬度范圍內(nèi)負(fù)彎矩鋼筋截面對(duì)截面剛度的影響，其余截面仍取未開裂截面剛度EI。

因此本次計(jì)算建模時(shí)，中支座兩側(cè)各12.5m范圍內(nèi)主梁截面僅考慮由橋面板鋼筋及鋼梁組成，將開裂區(qū)鋼筋等效為混凝土，與鋼梁形成組合截面。橋面板混凝土部分以荷載形式施加到主梁上，不考慮其剛度影響，全橋模型如圖3所示。

對(duì)于箱型截面梁，采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行整體計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮翼緣的有效寬度。可根據(jù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。其中，橋面板全截面有效，中支點(diǎn)附近底板受壓區(qū)折減系數(shù)為0.97，邊支點(diǎn)及跨中處底板折減系數(shù)為0.98、0.92。

3裂縫寬度研究

3.1施工方案

本項(xiàng)目采用大節(jié)段吊裝的施工方式，鋼梁沿縱向劃分為五個(gè)節(jié)段，詳見圖4。本文就如下幾種施工順序，進(jìn)行裂縫寬度的比較分析：

施工方案一：

（1）架設(shè)臨時(shí)墩，分節(jié)段吊裝鋼梁，將鋼梁焊接為整體;

（2）撤除臨時(shí)墩;

（3）安裝邊跨及中跨跨中橋面板，澆筑濕接縫;

（4）安裝墩頂橋面板，澆筑濕接縫;

（5）鋪裝、護(hù)欄施工;

（6）全橋竣工。

施工方案二：

（1）架設(shè)臨時(shí)墩，分節(jié)段吊裝鋼梁，將鋼梁焊接為整體;

（2）安裝邊跨及中跨跨中橋面板，澆筑濕接縫;

（3）撤除臨時(shí)墩;

（4）安裝墩頂橋面板，澆筑濕接縫;

（5）鋪裝、護(hù)欄施工;

（6）全橋竣工。

施工方案三：

（1）架設(shè)臨時(shí)墩，分節(jié)段吊裝鋼梁，將鋼梁焊接為整體;

（2）安裝邊跨及中跨跨中橋面板，澆筑濕接縫;

（3）安裝墩頂橋面板，澆筑濕接縫;

（4）撤除臨時(shí)墩;

（5）鋪裝、護(hù)欄施工;

（6）全橋竣工。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

通過Midas模型計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，墩頂最大負(fù)彎矩及裂縫寬度如表1。

4結(jié)論

根據(jù)以上分析結(jié)果可知，當(dāng)跨中橋面板澆筑完成之后再撤除臨時(shí)墩，橋面板裂縫寬度值最小，與所有橋面板澆筑完成之后再撤除臨時(shí)墩相比，減小了4.7%。這是因?yàn)樵诳缰袠蛎姘寤炷劣不蟪烦R時(shí)支撐，連續(xù)梁在自重作用下產(chǎn)生變形，此時(shí)再澆筑墩頂混凝土，相當(dāng)于提前釋放了一部分混凝土的拉應(yīng)力，減小了混凝土裂縫寬度。

另外，在架設(shè)鋼梁時(shí)，在臨時(shí)支撐處設(shè)置一定的向上的撓度，或者在撤除臨時(shí)支撐后，在跨中進(jìn)行堆載預(yù)壓，有效減小混凝土裂縫寬度，可以更好的達(dá)到這種效果，。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理進(jìn)行模型構(gòu)建、準(zhǔn)確確定混凝土橋面板寬度，對(duì)不同的施工方式及施工流程進(jìn)行比較，提出合理有效的負(fù)彎矩區(qū)抗裂措施，保證鋼混組合連續(xù)梁結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，減少鋼混組合連續(xù)梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

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收稿日期：2019-05-26

作者簡(jiǎn)介：支琛（1984—），女，山東新泰人，本科，助理工程師，研究方向：橋梁設(shè)計(jì)。

Influence of Steel-Current Combined Continuous Beam Conversion System on Negative Moment Area

ZHI Chen

（Zhejiang Transportation Planning and Design Institute， Hangzhou 310030， China）

Abstract： The anti-crack design of negative bending moment zone is an important part of the design of steel-concrete composite continuous beam. This paper briefly introduces the significance of anti-crack design in the negative bending moment zone of steel-concrete composite continuous beam. It summarizes several common anti-cracking designs. The method is combined with the actual engineering case to analyze the influence of the transformation of the structural system on the crack width during the construction process. In this paper， the relevant designers are provided with certain reference in optimizing the mechanical performance of steel-concrete composite beams and improving the reliability and safety of steel-concrete composite continuous beams.

Key words： steel-concrete composite continuous beam; finite element analysis; crack width