32
三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施二：采用超高性能混凝土（UHPC）
鉴于桥面板拉应力沿高度变化大，在板顶设置一层UHPC来提高耐久性是合 理的。由于用量少，造价增加也较小。 混凝土主拉应力断面布置图，单位（N/m2）
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三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施三：施工阶段水袋压重
组合钢板梁桥在国内缺少实桥使用经验，且国内车辆超载情况突出。咨询单位
同济大学设计院在《云茂高速公路项目钢板组合梁桥施工图设计方案审查咨询报告》 中提出了相应的验算荷载。
该验算荷载参考了2016年我院与同济大学联合进行的《广东省云梧高速预制梁
桥独柱墩在实际车辆荷载下的安全性研究》，该报告对省内7条高速近期实际通行 车辆荷载，进行了统计及可靠度分析。
桥面板横向抗裂分析
墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析
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三、组合钢板梁设计
3.2.1 桥面板横向抗裂分析
桥面板设置横向预应力，成桥阶段顶面有9MPa的横桥向压应力，跨中底面 有10MPa的横桥向压应力。 成桥状态混凝土横桥向应力
（顶面） （底面）
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三、组合钢板梁设计
3.2.1 桥面板横向抗裂分析
我们选定的高台大桥处于S形曲线段，运输条件不佳，更倾向采用顶推＋移动模板现
浇的施工方法，但移动模板现浇在国内尚处于起步阶段，缺少相应的设备与经验，正开展
专题研究工作。
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1
概述 2 3 钢结构桥梁应用方案分析 组合钢板梁设计
汇 报 内 容
4
组合钢梁桥应用展望
21
三、组合钢板梁设计
3.1.2 结构计算(整体计算)
验算荷载下结构挠度和应力计算
竖向挠度 钢结构Mises应力
砼主拉应力
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三、组合钢板梁设计
3.1.3 结构安全度对比分析
考虑到组合钢板梁为新型结构，
其结构安全度参考成熟的40m预应力
混凝土T梁。通过计算对比分析，在规 范荷载下，控制应力在约160MPa时，
1.3、应用桥梁概况
高台大桥桥型布置图
桥面纵坡无变化，均为-2.5% 桥面横坡变化范围-4%~3%
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1
概述 2 3 钢结构桥梁应用方案分析 组合钢板梁设计
汇 报 内 容
4
组合钢梁桥应用展望
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二、钢结构桥梁应用方案分析
本项目为山区高速公路、中等跨径的桥梁比例高，因此钢结构桥梁的应
用方向，就选择了中等跨径的桥梁结构。在进一步的比选中，按照桥梁设计 16字原则进行：
结构类比：
将组合钢板梁上部结构，与同跨径成熟的预应力混凝土结构进行结构安全度对 比分析。
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三、组合钢板梁设计
3.1.1 主梁的构造尺寸
主梁片数
钢板梁高 顶板厚度 梁间距 高台大桥总用钢量 老屋村大桥总用钢量
2片
2.2m 0.26m 6.7m 3040t 2087t （经验公式L/h=20+(L-30)/5-(B-12)/2.5） （不宜小于0.25m） （一般取0.5~0.55倍桥宽） S2合同段 S3合同段 18
钢混组合梁类型比选
序号 1 名称 组合钢板 梁桥 形式 钢板梁+混凝土桥面板 断面
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组合钢箱 梁桥
闭截面钢箱梁+混凝土桥面板； 槽形截面钢箱梁+混凝土桥面板； 波折钢腹板+混凝土上下翼缘板
3
组合钢桁 梁桥
钢桁架梁+混凝土桥面板； 钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板
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二、钢结构桥梁应用方案分析
组合钢板梁发展
组合钢板梁桥在国外的发展中，通过减少主梁数量，降低工程费用，提高 桥梁的耐久性、降低维护管理费用，使其更显优势，从而得到广泛应用。
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二、钢结构桥梁应用方案分析
组合钢板梁应用图片
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二、钢结构桥梁应用方案分析
组合钢板梁应用图片
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二、钢结构桥梁应用方案分析
组合钢板梁桥经济性分析
40、60m跨径组合钢板梁与40m预应力砼T梁造价对比分析（含上下部）
在验算荷载作用下，运营阶段顶面有2MPa的横桥向压应力，跨中底面有 1.5MPa的横桥向拉应力。 验算荷载作用下混凝土桥面板横桥向应力 （顶面） （底面）
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三、组合钢板梁设计
3.2 组合钢板梁桥面板抗裂措施分析
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 重点对以下抗裂措施进行了分析：
措施一：设置纵向预应力钢束 措施二：负弯矩区采用超高性能混凝土（UHPC） 措施三：跨中压重（支座顶升） 措施四：加强配筋、控制裂缝宽度
（粤桂界）高速公路，是“纵9线”怀集 至阳江海陵岛高速与“纵10线”包茂国 家高速公路粤境段之间的一条联络线， 往西对接广西规划的浦北至北流（清湾） 高速公路，是珠江三角地区通往广西新 增加的一条出省通道。 项目分三个设计合同段， 设计单位 分别为公规院、广东省院、安徽省院， 其中广东省院为总体设计单位。同济大
桥梁数量 58 跨径范围（m） 总长范围（m） 桥宽范围（m） 124~20 1320~200 22~9 主梁顶推 桥面板现浇 44（76%） 38（66%）
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三、组合钢板梁设计
钢主梁的顶推与桥面板现浇施工
顶推施工资料照片：
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三、组合钢板梁设计
钢主梁的顶推与桥面板现浇施工
现浇混凝土桥面板施工时需要设置模板，然后在模板上现场浇筑混凝土。 现浇混凝土桥面板整体性好，容易满足各种桥面的截面要求，对于变横坡的桥梁适应 性较好，但模板工程量和现场湿作业量大，施工速度慢，对周边环境影响略大。
地解决开裂问题。 预应力与非预应力对比：①预应力组合钢板梁耐久性略优；②设置纵向预应 力钢束，增加了施工工序，施工略复杂；③采用预应力后，主梁造价增加1.4%，
综合造价增加0.7% ；④预应力钢束张拉端截面应力突变需处理。
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三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施二：采用超高性能混凝土（UHPC）
安全 耐久 适用
环保 美观
经济
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二、钢结构桥梁应用方案分析
依据相关研究资料，对于中等跨径桥梁，钢混组合结构能充分发挥两种材料 的优势，具有更好的经济性。
钢板组合梁适用范围为35~130m，经济范围为40~90m 钢箱组合梁适用范围为50~150m，经济范围为70~120m
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二、钢结构桥梁应用方案分析
2017年合肥公路钢结构桥梁技术研讨会
广东省交通规划设计研究院股份有限公司
二0一七年四月七日
万志勇
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概述 2 3 钢结构桥梁应用方案分析 组合钢板梁设计
汇 报 内 容
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组合钢梁桥应用展望
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一、概述
1.1、项目简况
罗信高速为四车道高速公路，路线 总长129.8km，是广东省高速公路网规
划的“48联”，即 云浮罗定至茂名信宜
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一、概述
1.3、应用桥梁概况
经初步设计评审及定测验收评审，选定了广东省院、安徽省院设计合同段的高 台大桥、老屋村大桥试点采用 40m跨钢板组合梁 。
高台大桥：桥长648m，跨径组合17x40m(左幅)/15x40m(右幅)，最大墩高
68m。老屋村大桥：桥长448m，跨径组合11x40m。
5
一、概述
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三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施一：设置预应力钢束
相关资料及计算显示，墩顶预应力损失 约在50%以上。 考虑布束空间限制及损失 后，大约只能使墩顶砼拉应力下降2.2MPa ，由于墩顶砼拉应力>7MPa，仍不能使结 构达到预应力混凝土A类构件的要求，同时
锚固处交接面应力突变也需处理，难以很好Leabharlann 31三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施二：采用超高性能混凝土（UHPC） 组合工况下桥面板底面处应力
1、普通混凝土， σ=1.3~2.6MPa 2、全断面UHPC ， σ=1.5~3.0MPa 3、顶面10cm厚UHPC ， σ=1.0~2.3MPa 普通混凝土 全断面UHPC 顶面10cm厚UHPC
平均墩高 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 60m钢板梁 合计(元/m2) 9019.4 7807.9 6917.9 6052.9 5360.1 4767.4 40m钢板梁 合计(元/m2) 9601.3 7665.2 6079.2 5073.2 4408.6 3927.5 40m预制T梁 合计(元/m2) 10813.1 8631.9 6823.5 5246.0 4155.9 3562.5
的设计方法。
控制裂缝的方法主要有三个指标：
1、限制钢筋应力；
2、规定最小配筋量； 3、限制裂缝宽度。
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三、组合钢板梁设计
3.3 组合钢板梁桥施工方案分析
钢主梁施工方案：吊装 、顶推、架设（架桥机）
桥面板施工方案：预制、现浇
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三、组合钢板梁设计
3.3 组合钢板梁桥施工方案分析
根据对法国双主梁钢板组合梁施工方案的统计，主梁架设大多采用顶推法，顶推最大 跨径达124m，单个方向最大顶推长度1000m；桥面板大多采用滑动模架现浇。 法国双主梁组合结构施工方案汇总表（小横梁体系）
设计值 15.2
17.2 19.3
设计值 19
21.7 19.3
22
25 28
Φ10@50
Φ10@50 Φ10@50
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三、组合钢板梁设计
3.2.2 墩顶负弯矩区桥面板抗裂分析 措施二：采用超高性能混凝土（UHPC） 组合工况下桥面板顶面应力
1、普通混凝土， σmax=6.23MPa 2、全断面UHPC ， σmax=7.17MPa 3、顶面10cm厚UHPC ， σmax=7.81MPa 普通混凝土 全断面UHPC 顶面10cm厚UHPC