1．目的及意义

钢-混组合结构以其承载力高、自重轻、节约材料、截面尺寸小、抗震性能好及改善结构功能等突出优点，近年来，广泛应用于各项工程 。钢混叠合梁（即组合梁）是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的新型结构，它是用连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同受力的组合构件。在结构承担荷载作用时，上面的混凝土板主要受压而下面的钢主梁则主要受拉，能将钢和混凝土两种材料各自的力学特点充分的发挥和利用，从而使其不仅具有良好的结构性能和使用性能，而且能获得很好的经济效益。

钢-混凝土组合结构桥梁(简称组合桥)与纯钢桥相比，可以有效减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强钢梁的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。截面高度的降低，使结构外形更加纤巧，改善桥梁的景观效果，有利于增加桥下净空或降低桥面高程。组合桥相对于混凝土桥，上部结构高度降低，自重减轻、地震作用减小、结构延性提高、基础造价降低。同时，一桥便于工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快，并可以适用于传统砖石及混凝土结构难以应用的情况。

在国外，钢混组合梁发展的初始时期，并没有考虑到钢梁与混凝土之间的共同连接作用，在钢梁外包混凝土的主要作用是防火，而随着研究的发展，学者在钢梁和混凝土之间加入各种连接件，研究含有连接件的组合梁之间的组合效应，建立了采用弹性理论计算组合梁内力的方法。而在60年代以后，理论分析慢慢转变为塑性理论分析，重点是研究连接部分组合梁的工作性能。近20世纪末，国外学者主要对钢混组合梁的受力性能进行研究，重点讨论了预应力钢筋类型、布筋方式和预应力筋含量等因素对结构静力受力情况的影响等。

而国内，钢-混凝土组合结构的研究和应用都起步较晚，从五十年代才开始开展组合梁的研究和应用，大约在20世纪80年代初期，钢与混凝土组合梁在国内的研究主要以试验研究和理论分析为主，包括研究简支组合梁的抗弯承载力，刚度，滑移效应等；研究栓钉、槽钢、弯筋及方钢剪力连接件在普通（轻骨料、高强）混凝土中的工作性能，探讨其破坏形态、极限承载力、荷载与滑移关系等；研究了钢与混凝土连续组合梁的性能，探讨了塑性内力重分布规律，负弯区的承载力和裂缝宽度及钢梁局部稳定性等问题。

然而对于连续钢混组合桥梁，墩顶在负弯矩作用下，上缘混凝土受拉容易开裂、下缘钢材受压容易产生局部失稳。这是制约钢混组合结构桥梁向更大跨径发展的主要因素。目前有以下几种设计方法可以改善此问题：张拉预应力钢束，通过对混凝土桥面板张拉预应力钢束向桥面板施加预压应力来避免混凝土开裂；从混凝土材料本身出发，在墩顶浇筑抗裂性能更好的混凝土从而改善负弯矩区的抗裂性能；跨中施加配重，在浇筑墩顶混凝土前，在边跨和中跨跨中分别施加配重，待墩顶混凝土达到设计强度后，去掉配重，此时墩顶混凝土桥面板将储存一部分压应力，从而避免开裂；支点升降法，在架设钢梁，浇筑正弯矩混凝土桥面板之后，负弯矩区桥面板与钢梁结合之前，先顶升支点并浇筑负弯矩混凝土，待桥面板结合硬化后再回落到位，如此向负弯矩桥面板施加预压应力来避免墩顶混凝土开裂。

仁新高速永兴互通内的大广跨线桥，采用30m预制小箱梁 （40 43）m钢混组合连续梁 30m预制小箱梁的设计方案，本文针对跨中（40 43）m钢混组合连续梁进行分析。桥宽16.25m，组合梁断面采用单箱双室截面，中支点处中心梁高2.22，端支点和跨中处中心梁高2.21m，钢箱采用工厂分节段制造，现场全断面焊接的方式。桥面板采用c50补偿收缩混凝土，混凝土中掺加钢纤维以提高混凝土的抗裂性能。钢主梁与混凝土桥面板之间用材质为ML15AL的电弧螺柱焊用圆柱头焊钉连接。该节段的施工采用支点升降法和补偿收缩混凝土来解决负弯矩区混凝土开裂的问题。

本论文是对仁新高速永兴互通内的大广跨线桥（40 43）m钢混组合连续梁进行施工受力分析。从大广跨线桥采用支点升降法和施加配重法进行施工，可见负弯矩区的问题是一个十分重要的问题，因此本论文为了清晰地了解钢-混组合桥梁在各个阶段内力状态及内力变化特点，尤其是负弯矩区混凝土的受力状态，利用MIDAS/civil有限元软件对大广跨线桥钢混组合连续箱梁建立空间精细模型进行分析，为该桥的设计、施工提供技术支撑的同时，也为采用相同施工方法的其他桥梁提供理论基础。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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研究基本内容：

本文基于施工图纸，根据实际施工步骤划分施工阶段，利用有限元软件MIDAS/civil建立大广跨线桥钢混组合连续箱梁桥空间精细模型，研究开展以下内容：

（1）钢-混组合连续箱梁各施工阶段结构内力分布规律。

（2）钢-混组合连续箱梁成桥运营阶段各荷载组合工况下结构内力分布规律。