钢—混凝土组合桥梁中国桥梁网主持人：钢-混凝土组合结构具有良好的理性性能和施工性能，采用结合技术建造桥梁能够产生很高的综合经济效益，近年来国内外的有关研究和工程应用越来越多，今天，聂老师将要就“钢-混凝土组合桥梁”与大家进行交流。

聂老师，我们知道您在钢-混凝土组合结构这一领域是专家，很有发言权，那么首先请您跟我们的广大网友分享一下您近期所做的研究工作。

:: 聂建国：谢谢主持人。

我目前的研究方向包括超高层、今天主要是桥梁建筑，在桥梁方面我们最近几年主要研究的一些方向，或者是课题包括大跨度组合结构桥梁体系的研究，这是一个方向，另外一个方向是改进型波形钢腹板组合桥梁研究；第三个方向是钢-混凝土组合技术在绩优桥梁加固改造过程中的意义。

另外我们还对钢-混凝土组合锚固、组合桥面系包括实践效应等等，另外在最近给天津市承建的工程中研究设计了比较好的钢-混凝土组合。

谢谢:: 中国桥梁网主持人：聂老师是非常细心的专家，接受我们的邀请之后做了精心的准备，关于钢-混凝土这一块有些网友跟我们的工作人员反映还不是很了解，先请聂老师简单的整体介绍一下“钢-混凝土组合桥梁”这一块的整体情况。

在国内是个什么现状，应用如何？:: 聂建国：首先各位网友下午好，今天很荣幸能够来到这里有机会和大家学习和交流。

首先要感谢中国桥梁网和广大网友对我的支持，感谢大家对我们团队在钢－组合结构领域所做的工作的关注和兴趣，你们的问题也是我需要进一步学习的或进一步研究的，如果我们在实践中已经取得一些体会就供你们分享。

其实我们在组合结构桥梁方面也是边学习，边研究，边实践，要说做了一点工作也只能算是在老一辈工作的基础上做了一些发展。

另外，我幸运地赶上了我国经济飞速发展而带动桥梁结构快速发展的大好机遇，作为桥梁结构科技工作者之一，我有幸带领我们团队开展组合结构桥梁的研究和工程应用工作并坚持了近20年。

近年来组合结构桥梁在我国得到了迅速发展，应该归功于国内组合结构领域同行的共同努力，包括科研、设计、施工等方面的工作。

:: 中国桥梁网主持人：感谢聂老师的精采演讲，这样一梳理，我们对钢-混凝土组合桥梁有了一个整体的了解，现在我们的网友已经按捺不住开始向聂老师提问了，接下来我们就把时间交给聂老师和在线网友进行交流。

首先看这位网友的问题，他说请问聂老师，剪力键承受力比较实用的计算公式是什么看来这是一位桥梁设计师的问题，问的也比较实在。

:: 聂建国：交通运输部正在组织专家修订的《公路钢结构桥梁设计规范》和《公路钢混凝土组合桥梁设计与施工细则》，目前两本规范基本定稿，很快就要面世。

我也有幸被邀请参加这两本规范的修订工作，在上述两本规范中对栓钉（又称焊钉或剪力钉）和PBL剪力连接件有具体的承载力计算方法。

目前我国《钢结构设计规范》GB50013中已经给出栓钉连接件的承载力计算公式。

网友关于这个怎么计算，马上就有章可循了。

:: 中国桥梁网主持人：组合结构计算是否考虑钢-混凝土结合面的粘接力有利作用？:: 聂建国：在钢-混凝土组合结构中，钢与混凝土之间存在自然粘结，这种粘结作用于界面压力有很大关系，是否考虑结合面的粘结力，应按具体情况而定。

在很低荷载的情况下，变形是可以的，但是在工程设计中，偏于安全，我们通常不考虑粘结力的结构作用，钢与混凝土结合面的剪力应由剪力连接件完成承担。

在设计的时候不应该考虑自然黏结的作用，在荷载比较小的情况下可以考虑，但是设计的时候不能应用。

:: 中国桥梁网主持人：请问钢-混凝土叠合梁受弯时，截面应力分布能否采用平截面假定？计算与普通钢筋混凝土梁有何区别？:: 聂建国：钢-混凝土组合梁在结合面配置连接件充分的情况下，受弯作用下，截面分析是可以采用平截面假定的。

自然黏结破坏以后，一定要考虑钢和混凝土相对华移的效应，如果大家有兴趣可以看一些已经发表的论文和一些专著，一两个平截面可以适用，在连接开始破坏以后，但是要考虑滑移效应，这个可以看一些专著。

:: 中国桥梁网主持人：聂教授，您好！最近开始接触钢-混组合结构的收缩徐变分析，现在收缩徐变分析都采用的梁单元，但对于宽桥，存在一定的误差。

请问是否可以采用板单元分析，如何采用，谢谢！:: 聂建国：如你所述，目前应用比较广泛的桥梁设计软件如midas等，一般都只有梁单元具有收缩徐变的计算功能，若采用板单元分析时，考虑收缩徐变还是比较困难的，这样在做空间效应明显的宽桥面系受力性能分析时，误差较大。

我们研究团队目前已经针对这个问题自行开发了具有三维收缩徐变分析功能的程序，并经过大量试验的验证具有较高的精度。

目前该程序已经应用到多个大跨度斜拉桥、悬索桥组合桥面系的分析中，取得了良好的效果，能较为精细地考虑宽桥面系的空间效应和时变行为。

这个问题传统的梁单元考虑得比较困难，我一个博士生马上要毕业了，这也是我多年前一直想考虑和探索的问题，对于大跨度斜拉桥桥面系依据传统的单元是不能比较精确地考虑徐变，如果这位网友有兴趣将来可以继续交流，我学生的论文已经完成了，你们可以给我写邮件，我们可以继续沟通。

:: 中国桥梁网主持人：请问用有限元建模分析时，钢-混组合结构的本构关系和钢筋或混凝土区别大吗？如何处理混凝土底面与型钢的接触关系，以及结构发生较大变形后的接触关系，我还是个大学生可能提出的问题有点简单，但希望您能帮我简单解答一下，不胜感谢！:: 聂建国：大学生能够考虑这么好的问题也很了不起的，由于本构关系是材料层面的问题，因此无论用在具体哪种结构，材料本身的行为应该不会有太大的区别，但在某些情况，譬如钢管混凝土中的混凝土，应采用考虑约束效应的本构关系，这会和传统钢筋混凝土结构中的混凝土材料本构有所区别。

在钢-混凝土组合结构中，钢与混凝土的连接通常采用栓钉连接件，这种连接件具有良好的抗掀起作用，沿桥纵向具有变形能力，抵抗钢与混凝土界面的滑移，因此在有限元分析时，只需将混凝土底面和钢梁对应的节点之间设置纵向滑移弹簧，节点的其余自由度耦合，这样就能较合理地模拟钢与混凝土的共同工作，若采用非线性弹簧本构和非线性材料本构，则可模拟组合结构的大变形行为。

我们如果普通的组合梁混凝土还是可以普通混凝土的结构，钢梁是普通钢梁的钢构，我们要考虑约束状态下的结构。

不知道他对回答满意不满意。

:: 中国桥梁网主持人：钢混结合处在用有限元软件进行力学行为分析时，怎样能保证它的仿真程度？谢谢聂老师！:: 聂建国：对于钢混结合处进行有限元分析，关键是要准确模拟结合部连接件的受力行为，连接件的受力性能一直是组合结构研究的一大热点，目前已经有比较成熟的连接件数值模型，只要选择合理的连接件模型，就能取得较好的模拟精度。

关键是连接件的情况。

谢谢！:: 中国桥梁网主持人：非常感谢聂教授，下面一位网友提问了，钢和混凝土连接应如何考虑，谢谢！您好，rpc抗剪如何模拟，谢谢！:: 聂建国：钢和混凝土之间的连接主要采用剪力连接件，目前栓钉连接件由于施工简单，且有良好的变形能力和受力性能，应用最为广泛。

也是比较先进的，施工比较方便，连接件的抗剪模拟可采用弹簧单元，并赋予弹簧单元合理的本构关系。

目前应该来说拴钉连接件还是应用最广泛的。

:: 中国桥梁网主持人：谢谢聂老师，提醒一下广大网友，可能您很早以前准备好了问题，但是目前没有发现您的问题，因为网友提问非常踊跃，聂老师对这些问题进行了归类，我们觉得更有系统性。

接下来将是组合桥梁结构设计方法这类的问题。

一位网友的问题是这样的：请问聂教授。

对于斜拉桥的钢混结合段，有什么要注意的地方？有无设计理论和系统研究？:: 聂建国：斜拉桥中的钢－混结合段是一种比较复杂的结构构造形式，根据结合段所处位置和受力情况，有如下几种构造形式：完全承压式、承压传剪式、部分截面承压式、部分截面承压传剪式等。

不同的结构构造形式对应不同的受力模式。

钢－混结合段的设计与施工有很许多值得注意的地方，例如在设计中，钢－混结合段设置位置的选取，结合段的长度、结合段的构造形式、结合段的施工工艺等等，限于时间，详细问题不展开。

网友如果有兴趣具体可参考即将出版的交通运输部主持修订的《公路钢混凝土组合桥梁设计与施工细则》，相应的我们也有一本正在组版中的书相应的我们也有一本正在出版中的书《钢-混凝土组合结构桥梁》，这个问题比较复杂，需要具体情况具体分析，不同的情况要根据最佳结构段，从构造、施工等等方面来进行考虑。

这本书主要面对广大工程设计和施工人员，是我们近20多年来对组合结构桥梁学习、研究和实践的一个总结。

届时欢迎网友们多多批评指正。

:: 中国桥梁网主持人：对于诺曼底大桥，我想请聂建国老师分析下它采用塔梁固结体系的原因，以及这种布置的优缺点，能和别的体系做下对比更好。

另外，越详细越好。

:: 聂建国：诺曼底大桥当时建成时是世界第一跨径斜拉桥，且桥位位于在勒阿佛尔和洪夫勒尔间塞纳河靠上游侧河湾口，抗风稳定性问题首当其冲。

诺曼底大桥采用塔梁固结体系，在施工期间塔梁固结形成很好的稳定体系，对施工期间结构体系抗风稳定性有着很大的帮助。

其次，诺曼底大桥边跨主梁采用预应力混凝土梁形式，塔梁连接相对容易，且省去了大吨位支座。

当然，解决斜拉桥抗风问题不一定要靠这种方式，随着日本多多罗桥和我国苏通大桥的建成，都没有采用墩梁固结的形式。

根据我国桥梁建设经验，在大跨桥梁结构中一般不采用塔梁固结形式，因为一旦固结之后，主梁的温度变形将导致桥梁产生较大的侧向变形，对主桥受力不是很有利。

:: 中国桥梁网主持人：下面一位网友问无支架施工的钢混组合梁，增强刚度有哪些好办法？:: 聂建国：对梁式组合桥来说，如果在有条件的时候可以设计成临时桥，节省用钢量。

如果没有的时候可以采用体外预应力等方法增加组合梁无支架施工期间钢梁的刚度。

比如我们在重庆，那个地方没有条件打支架，我们采取了直接一跨跨过去，如果钢强度不够的话可以加一些体外预应力。

:: 中国桥梁网主持人：我想问一下，钢管混凝土构件中，混凝土浇筑后因收缩徐变等因素导致无法和钢管紧密连结，影响协同受力的问题有什么好的解决办法？:: 聂建国：这个问题已经有过研究，研究表明，钢管混凝土中混凝土的收缩很小，徐变系数仅为普通钢筋混凝土柱的1/3~1/2，收缩徐变对钢管混凝土承载力影响很小，几乎不会影响钢管和混凝土之间的协同受力。

为什么呢？因为如果是混凝土收缩徐变增加一点，它们又会达到一个新的平衡，曾经有一个新的实验，三种实验，一种是混凝土和钢平衡的，一种是混凝土高出钢管一点、一种是钢管高于混凝土一点，最后承载力是一样的，钢管混凝土由于在使用当中，徐变引起的变形差不会影响钢管的承载力，会达到一种新的平衡。

当然这个也代表个人的观点。

:: 中国桥梁网主持人：聂老师的解答非常精彩。

下面一位网友说请问聂教授钢-混凝土组合结构是不是对材料有特殊要求，例如钢材和混凝土的结合问题有哪些设计和施工要求。