小清河2号桥钢-混组合结构连续箱梁桥的设计计算分析_文献综述

文献综述（或调研报告）：

1. 钢混组合梁的发展和应用

在二十世纪初期，工程师们为了解决钢结构防火的问题，采用了在钢结构外部包裹混凝土的办法。之后，英美等发达国家的学者开始通过试验来研究钢与混凝土共同工作的问题。在二十世纪二三十年代，逐渐出现了在钢梁与上部混凝土板接触面上设置抗剪连接构件的办法[1]。这段时间算是钢混组合梁的初次面世。

紧接着，世界上诸多国家都展开了对钢混组合梁抗剪连接设计等钢混组合梁关键技术的研究。当时欧洲热衷于钩状或者块状的刚性连接件，而美国则习惯使用螺栓等柔性的抗剪连接件，学者们对此都进行了较为深入系统的研究。 二十世纪中叶开始，美国的一些高校对当时使用较多的销钉连接件进行了静态试验和疲劳试验研究。有关连接件的研究成果促进了钢-混凝土组合梁的应用和发展[2]。

自20世纪70年代开始，钢混组合梁结构得到了世界各国的认同，钢混组合梁的发展开始进入黄金时期。当组合结构兴起之后，从70年代开始，它的发展逐渐赶上钢结构，而且在一定的领域内能代替钢结构和钢筋混凝土结构。组合结构的这种发展趋势必然吸引了那些有远见的钢结构和钢筋混凝土结构专家，使得他们把注意力转移到这方面来，联手开展合作研究。在国际土木工程师协会联合委员会主持下，于1971年成立了由欧洲混凝土协会（CEB）、欧洲钢结构协会（ECSS）、国际预应力混凝上联合会共同组成的组合结构委员会，并于1981年发表了《组合结构规范》，为组合结构的发展及应用作了肯定的总结，同时开创了组合结构新的发展方向[3]。

组合梁在我国的研究起步比较晚，我国在20世纪50年代初期开始研究组合梁结构，早期主要在公路、铁路桥梁方面得到应用。1957年建成的武汉长江大桥，其上层公路桥就已采用了组合梁结构。

近年来在我国公路和城市桥梁建设中组合梁的应用取得了举世公认的进步。在北京、上海等城市的立交桥建设中，钢-混凝土组合梁桥由于其跨越能力大、建筑高度小、抗震性能好以及施工速度快等优点，得到了广泛的应用。这些工程也为进一步扩大钢-混凝土组合梁桥在公路及城市桥梁工程中的应用，积累了宝贵的经验。

随着科学研究工作的深入开展，设计规范、规程的齐全和完善，随着我国钢产量的不断增加和人们对钢-混凝土组合结构优越性认识的不断提高[4]，组合梁结构会在我国的桥梁事业中发挥越来越重要的作用。

1. 国内外研究现状
   1. 承载力方面的研究

清华大学聂建国等对冷弯薄壁型钢与混凝土的组合梁结构进行了一定的试验研究，其成果曾用于高层建筑。承载能力方面的研究主要集中在抗弯承载力，对于组合梁的抗剪抗扭的研究则比较少。聂建国通过试验研究提出了组合梁抗扭分析方程式；回国臣则通过研究发现，混凝土板可以提供不小的抗剪承载力，建议规范中考虑混凝土板的抗剪承载力。

• 1. 钢梁稳定性研究

对于钢混组合的连续梁桥，中支点处承受负弯矩作用，截面上缘混凝土受拉，而下部的钢梁处于受压状态，故需要对中支点处钢梁进行稳定性验算。国内的贾远林、陈世鸣等人对负弯矩的效应对钢梁稳定性的影响进行了一定的研究。他们使用ANSYS软件，考虑钢梁初始几何缺陷和残余应力影响，对组合梁进行了非线性有限元稳定分析，通过改变截面参数，进行了43组组合梁的极限承载力计算，分别定义了 1 类、2 类截面和 3 类、4 类截面的长细比，研究表明：受负弯矩作用的组合梁的失稳承载力可通过长细比参数采用我国钢柱稳定曲线进行设计[5]。

• 1. 抗剪连接件研究

抗剪连接件是钢梁与其上部混凝土板能够连成一体共同工作的前提，是钢混组合梁结构的三要素之一，对钢混组合梁的整体性起决定性作用。早期欧洲习惯用刚度较大的抗剪连接件，而美国则倾向于对柔性的抗剪连接螺栓、销钉作为二者的之间的连接件。清华大学聂建国等通过对使用栓钉型抗剪连接件的组合梁试验，对比当时规范，其结论认为我国规范过于保守，建议放宽抗剪连接件的承载力公式；叶梅新结合工程实际，对群钉的承载力特性进行了研究；胡夏闽根据以往的栓钉推出等类型的试验，提出栓钉连接件设计承载力的计算方法，可以为在役组合梁评估工作提供一定的依据[6]。