小榄水道桥钢混结合段局部应力分析及设计构造研究

摘要

边跨采用混凝土梁，主跨中部采用钢梁的混合梁桥由于其受力性能、跨越能力、经济适用等方面得到很大改善，近年来已被广泛应用于多种桥梁结构中。钢混结合段是混合梁的刚度突变点，此处往往是结构受力的薄弱点，因此也是结构设计成败的关键。本文以小榄水道桥为工程背景，在对混合梁钢混结合段使用情况、构造形式研究的基础上，对小榄水道桥钢混结合段进行了局部应力分析、传力机理分析及细部构造研究。
　　局部应力分析中，运用Ansys有限元软件建立小榄桥钢混结合段三维有限元模型，考虑6种荷载工况计算，根据计算结果选取最不利荷载工况分析了钢混结合段的钢箱梁、混凝土箱梁及钢混接头处的应力状态，结果表明结合段总体受力合理，应力满足设计要求。
　　传力机理方面，研究了钢混结合段钢梁和混凝土梁之间的内力传递机理，对最大轴压工况下的格室钢板、格室混凝土等构件的应力水平及变化规律进行深入分析，计算了结合段顶、底板钢格室各构件的轴力分担比例，结果表明结合段构造合理、传力均匀，另外对模拟误差进行了探讨说明。
　　设计构造方面，对混合梁常用的三种钢混结合段构造形式进行了对比分析计算，结果表明小榄水道桥所采用的钢混接头连接形式相对其他两种构造混凝土应力变化小，分布均匀，传力均匀顺畅；分析了承压板厚度、焊钉连接件及开孔板连接件的孔洞直径对结合段力学性能的影响；针对钢梁过渡段加劲肋应力出现的应力集中，选取不同的加劲构造方案，采用不同的分析计算方式表明原设计方案中加劲肋构造最为合理，最后总结了此类结合段的设计方法。