1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1课题的来源和研究的意义

近些年来，随着道路等级的不断提高和建设规模的不断扩大，我国的桥梁事业取得明显成就，新的桥梁结构形式不断涌现，桥型结构和施工工艺也在不断的更新。在1950年前后在欧美及日本等国最早开始了刚-混组合梁桥的研究，二战后，20世纪60年代，欧美及日本等国的桥梁建设黄金时期，组合结构梁桥以其整体受力的经济性、发挥两种材料各自优势的合理性、便于施工的突出优点而得到广泛运用，大量各种形式的组合梁桥建成。20世纪70年代，欧美及日本等国家又投入大量资金进行基础性理论研究及试验，制定组合结构规范；目前国外几个主要规范都包含组合结构桥梁设计部分，如：EURO、CODE、BS5400、DIN、AASHTO等；同时，在深入研究的基础上，结合工程实践，发展了一些新的设计方法和施工工艺；20世纪80年代以来，国际桥梁及结构工程协会（IBASE）多次召开国际学术学会，对组合结构梁桥的研究、设计、施工等多方面的发展进行了交流和研讨，进一步促进了组合结构桥梁的发展；在法国，组合结构梁桥最具竞争力的跨径范围为30~110m，跨度在40~100m范围内的公路桥梁中85%都是组合结构桥梁；而TGV高速铁路桥梁中组合结构桥梁的比例占45%，之后建设的高速铁路桥梁中组合结构的比例更高；英国，大多数20~160m及以上的跨径的公路桥，组合结构桥梁的竞争力很强；德国及美国组合结构桥梁应用更广泛；总之，组合结构桥梁由于其整体受力的经济性、发挥刚与混凝土两种材料各自的优势的合理性、以及便于施工的突出优点，在欧美、日本等国的桥梁建设中占有重要地位，德国、美国的应用范围更加广泛，取得了世人瞩目的成就。

西方国家在40~100m跨度的桥梁，甚至更大跨度范围的桥梁中，组合结构桥梁已经显示出技术经济上的优势，组合结构桥梁中在国内完全可以表现出经济竞争力。国内的组合结构桥梁在发展过程中必须充分重视经济性，失去经济上的竞争力就不可能获得良好的发展前景和发展动力。

但是组合结构桥梁的发展也并非一帆风顺，20世纪60年代以前建设的组合结构桥梁，许多因混凝土产生严重裂纹和剪力键的疲劳破坏，大大降低了其承载能力和耐久性，因此在20世纪60年代末至80年代初，组合结构桥梁的建设受到较大的影响，以法国为例，当时组合结构桥梁建设仅占2.5%。

在国内，三十多年来，一方面，在寻求跨度突破的巨大技术需要推动下，大跨度桥梁得以快速发展屡创世纪记录；另一方面，在大量中小跨度桥梁中，混凝土及预应力混凝土的桥梁占据绝对优势；组合结构桥梁的技术水平落后于国际先进水平，形成中国组合结构桥梁的研究与实践都与其国际发展水平有明显差距的认识原因有：（1）钢结构或组合结构的造价高、养护费用高；（2）钢材价贵，同时我国劳动力费用较低;而深入研究表明：同等的设计理论，方法以及当前我国内地施工水平，在40~100m甚至更大的跨度范围内，组合结构完全可以在造价上与预应力混凝土竞争。

不得不承认，我国的组合结构桥梁技术，还是以引进为主。20世纪90年代我国组合结构桥梁才开始发展，工程实例也只是大多零散出现在城市高架中，大规模应用尚未出现。大跨度桥梁以南浦大桥、杨浦大桥率先开始在国内使用钢混组合结构桥面系。铁路桥以芜湖长江大桥为代表率先采用组合钢桁梁，在秦沈铁路客运专线上，试验性的采用了组合结构简支梁与连续梁。由于国内组合结构桥梁应用较少，我国在组合结构桥梁的研究及应用方面相对滞后，组合结构桥梁设计指南或者规范也尚不完善，设计人员设计组合结构桥梁基本只能参考国外规范或者是其他行业规范，所以设计和推广这种结构存在很大困难。而且由于基础理论和研究的滞后和缺乏相应的指南或者规范，即使采用组合结构桥梁，往往经济指标偏高，不能充分体现组合结构的技术经济优势。总之，我国在组合结构桥梁的应用方面远不及欧美日等发达国家普遍。

1.2 国内外研究现状分析

1.2.1钢-混组合桥梁建造材料的特点

我们都知道，任何一种建筑材料都有它的优点和不足。钢材和混凝土作为桥梁建设工作的重要材料，在力学性能上有很大差别，我们需要对之有清醒的认识。混凝土作为一种建筑材料，具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而其使用量越来越大；同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，容易产生裂缝，塑性变形较差的特点，以C40混凝土为例，其轴心抗压强度达18.4MPa，而其抗拉强度非常下，只有1.65MPa。就钢材而言，其强度高、塑性及韧性好、抗冲击，但钢材受压时一般由屈服强度决定使用承载能力，导致其抗压性能得不到完全利用，结构较轻，而却价格高昂，维护费用高，易腐蚀，易生锈。因此，如果采用纯钢材或混凝土的桥梁往往会由于材料的限制而无法充分发挥两种材料的优点。

由于钢材和混凝土两者各有各的优势与缺点，因此，要综合利弊，取长补短，发挥两种材料各自的优势，合理利用，刚-混组合梁桥正是在这样的思路下发展起来的一种桥梁结构模式。

1.2.2 钢-混组合梁桥在国内外的应用

钢-混凝土组合梁最早出现在上个世纪二、三十年代。1926年J.Kahn曾获得组合梁的专利权。随后在30年代中后期出现了钢梁和混凝土之间多种机械抗剪连接形式，在对其进行大量试验和理论研究之后，当时的技术先进的国家都相应制定了有关组合梁的规程和规范。此后随着研究的深入，其应用也越来越广泛，最早的组合结构大多用在桥梁上。苏联于1944建成了第一座组合公路桥，日本自1959年颁布相关规范后，约有80%的公路钢桥改为了组合式桥。组合结构也在民用建筑中广泛采用，70年代时，各国30层以上的高层建筑中有20%采用了压型钢板组合楼盖，其中包括了组合梁。此后，在基本的组合梁形式上又出现了多种新型的组合梁形式，如叠合板组合梁，钢板夹心组合梁等。钢-混凝土组合梁在我国的应用很早。在20世纪六十年代初，我国就已将此结构形式运用于工业与民用建筑及桥梁建筑中。1957年建成的武汉长江大桥，其上层跨度18米的公路桥纵梁就使用了组合梁。唐山陡河电厂采用的平台组合梁经受了地震的考验。实践证明钢-混凝土组合梁这种结构是十分有效和经济的。进入80年代以来，随着我国建设规模的不断扩大，钢-混凝土组合结构应用更加广泛.

首次将组合梁运用在桥梁建设之中的是德国，其在1972年建成了世界上第一座组合梁独塔式斜拉桥Kurt-Schumacher桥（图1.1），其跨度为287m 146m，钢砼接头设置在桥塔处，设置了一定数量的粗钢筋和剪力钉将钢梁与混凝土梁紧密联系在一起。不久之后，针对Kurt-Schumacher桥，德国又对其材料和截面进行了优化，使得桥梁跨径进一步增大，从而在1979年建成了Flehe桥，其主跨为368m。Flehe桥的出现对欧洲地区的很多国家产生了很大的影响，从此后直到2000年，以法国、德国、日本和美国为首的许多国家都广泛运用并建设了钢-混组合结构梁桥。

日本在1990年前后到2000年上下这期间，也先后建成了生口桥、滨名湖桥、铁父桥、十胜中桥、新川桥、未曾川桥、多多罗桥（图1.2）等数目众多的钢-混凝土组合梁桥，成为亚洲组合结构桥梁发展最快、技术最成熟的国家。多多罗大桥位于日本的本州岛和四国岛的联络线上，主梁采用钢箱梁，是当时世界上主跨最长的超大型斜拉桥。这座全长1480m，主跨890m的斜拉桥像一条巨大的青龙，将横跨美丽的獭，并将本州的广岛市和四国的松山市的公路交通连接起来。日本是一个多台风、多地震的国家。因此多多罗大桥在抗风、抗震设计上要求很高。具体地说是抵抗像52m/s左右的暴风及最大级地震所设计的。此外，由于该桥两侧的边跨较短(分别为170m和270m)，中间跨度较大(890m)，故采用了边跨为预应力混凝土及中跨为钢桁的复合形式，以取得桥桁自重的平衡。

钢-混凝土组合梁的采用一开始主要基于钢梁防火的要求，并未考虑其组合工作效应。直到二、三十年代，经过对其性质的全面深入研究，才真正引入组合概念，但直到上世纪六十年代其计算仍然基于弹性理论。在五十年代，西方国家，如美国，英国，苏联等都相应制定了有关组合梁的规范或规程，促进了组合梁在桥梁和高层建筑中的广泛应用，组合梁的研究也因此吸引了更多学者和工程人员。早在1960年美国钢结构协会及混凝土协会就联合组成了AISC-ACI组合梁联合委员会开展工作。进入六十年代以后，对其研究逐渐转入塑性理论的分析。在欧洲，1981年发表了由多个结构研究协会共同参与制定的《组合结构》规范。此后由欧洲各国共同制定的欧洲规范4(Eurocode4，以下简称EC4)对于组合结构更是做 出了明确的设计规定。近年来，在组合构件的研究基础上，学者开始关注组合结构的整体性能，包括组合节点的设计方法，组合框架的抗震性能等，这些研究对于组合结构理论的完整和应用的拓展都有重要的意义。

钢-混组合梁桥在我国的建设开始于20世纪50年代，从那以后至今我国建成了不少组合梁桥，例如主跨423m的上海南浦大桥、主跨602m的上海杨浦大桥（图1.2）、主跨590m的上海徐浦大桥、主跨580m的舟山桃夭门大桥等等。钢-混组合梁桥在斜拉桥中的工程实例非常多，但其在梁式桥中的运用不太多。

表1.1列出了国内外部分已建成的钢-混组合结构桥梁工程实例

表1.1 工程实例

2. 研究的基本内容与方案

1.3 研究目标和研究内容

在我国，总体而言，钢-混组合梁桥的技术水平还落后于世界先进水平，然而时代在进步，随着我国的发展，材料性能的提高，施工技术的进步，桥梁建造经验的积累，优秀桥梁工程师的出现和积累，在大时代背景下，钢-混组合梁桥由于其自重小，承载能力大，节省材料，建筑高度小等特点将得到更多地运用，将会在今后一段时间内得到迅速的发展和运用，然而钢-混组合结构梁桥并不是只有优点，同时也存在很多弊病，如：随着交通量的增大和人流量的增加，现有的桥梁结构必然需要进行改进以满足要求；裸露的钢筋暴露在空气中，如果外面裹上混凝土则会增加自重同时也会出现裂缝，因此需要进行有效的措施加以保护外部裸露的混凝土，这就需要发现新的材料或者技术；剪力建断裂，在长期的荷载作用下，难免不会发生剪力键的变形或者断裂，因此需要优化剪力键的结构、材料或者发明一种新的形式保证钢筋和混凝土不会发生相对位移。

毕业设计是高等工科院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，通过毕业设计，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。毕业生在老师的指导之下，独立地、系统地完成一个桥梁工程设计，熟悉桥梁设计的基本程序和规范，掌握设计理论，并结合桥梁设计软件进行结构计算和施工方法设计。

3. 研究计划与安排

第1周：确定论文的主题和方向，对论文题目进行选择和确定。

第2周：以论文题目为核心，收集有关资料和文献。

第3周：对已搜集的资料加以整理和阅读，对外文资料进行翻译，进行开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1]xiongjun he,yongchao yang,xiang xiao,and yulin deng. research on fluid viscous damper parameters of cable-stayed bridge in northwest china. shock and vibration, volume 2017, article id 4532325, 9 pages（sci收录）

[2][2]wen-rui yang, xiong-jun he, li dai. damage behaviour of concrete beams reinforced with gfrp bars[j]. composite structures. 2017, 161:173-186. （sci收录）

[3][3]wen-rui yang, xiong-jun he, kai zhang,yang yang, li dai. combined effects of curing temperatures and alkaline concrete on tensile properties of gfrp bars[j]. international journal of polymer science，2017. article id 4262703, 8 pages （sci收录）