“钢-混凝土组合结构桥梁”虚拟专刊

策划专家：陈康明 研究员，吴庆雄 研究员

长寿命UHPFRC组合钢桥面板研究综述

 段兰¹，袁翊竑¹，王春生¹，BRüHWILER Eugen²

1.长安大学公路学院 2.瑞士洛桑联邦理工学院结构维护与安全实验室

从三方面归纳与剖析了超高性能纤维增强水泥基(UHPFRC)复合材料组合钢桥面板的研究进展，包括强韧性组合层选材、界面传力机制与损伤累积机理、设计方法与工程应用；总结了纤维类型、纤维掺量对UHPFRC轴拉性能和抗弯性能的影响规律，确定了支撑组合钢桥面板结构分析的多种本构模型；对比分析了热连接、冷连接和混合连接组合界面设计方式的技术特点，归纳了胶粘界面、冷连接剪力键界面与混合连接界面的传力机理试验与理论研究成果；总结了基于冷连接设计理念的组合钢桥面板在合理构造、设计方法、规范规程与工程实践等方面的研究成果，并探讨了长寿命组合钢桥面板的创新与发展方向。研究结果表明：单一或混杂纤维的掺入综合提升了UHPFRC的应变强化能力、弯曲变形能力、抗断裂能力、裂缝宽度控制能力和抗疲劳性能，轴拉条件下UHPFRC三线型简化本构模型有力支撑了组合钢桥面板的设计计算，弹塑性损伤本构模型可描述不可逆疲劳损伤累积；验证了冷连接组合界面的增韧效果与可靠性，新型剪力键既可以提高组合效应，也能增韧UHPFRC层，混合连接界面具有降低界面局部应力集中、提高整体界面抗剪刚度、改善界面传力、提升施工效率等综合技术优势，内聚界面本构模型可实现冷连接界面损伤累积反演分析，界面损伤预测结果准确可靠；基于冷连接的UHPFRC组合钢桥面板可以有效提高钢桥面板的局部刚度，相关设计方法可支撑标准的编制与工程实践；应进一步提升UHPFRC的性价比和界面连接的高效性和可靠性，以支撑组合钢桥面板的长寿命、强韧性、轻量化、易维护、低能耗设计与建造。

 单一或混杂纤维增韧的UHPFRC板弯曲韧性试验

钢管混凝土KK型节点疲劳性能试验

吴庆雄^1，2，罗健平¹，杨益伦¹，陈康明^1，3，缪承谕¹，中村聖三⁴

1.福州大学土木工程学院 2.福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室 3.福州大学福建省高校工程结构重点实验室 4.长崎大学工学部

为研究钢管混凝土KK(CFST-KK)型节点疲劳性能，开展了CFST-KK型节点模型疲劳试验，分析了CFST-KK型节点热点应力分布规律和疲劳性能演化过程；建立了CFST-KK型节点实体有限元模型，结合试验和有限元结果，分析了CFST-KK型节点与钢管混凝土K(CFST-K)型节点疲劳性能的差异性；研究了不同参数对KK型节点疲劳性能影响，探讨了适用于CFST-KK型节点疲劳寿命的评价方法。研究结果表明：采用二次外推方式计算的CFST-KK型节点，最大热点应力位于受拉支管相贯焊缝的主管侧冠点偏外鞍点15°处；计算CFST-KK型节点应力集中系数时，支管名义应力可仅考虑轴力和面内弯矩的影响而不考虑面外弯矩的影响，其应力集中系数为6.36，比CFST-K型节点大80.2%；CFST-KK型节点的疲劳裂纹萌生于最大热点应力处，在反复加载过程中裂纹沿焊趾根部向两侧与主管壁厚方向延伸，裂纹向外鞍点扩展的速度要略快于向内鞍点扩展的速度，停止反复加载后裂纹并未贯穿主管管壁；受支管面外弯矩与支管间空间效应的影响，CFST-KK型节点的抗疲劳性能与CFST-K型节点有明显差异；主管内填混凝土能提升CFST-KK型节点径向刚度，缓解应力集中情况；支管面外夹角增大会增大支管间空间效应的影响；考虑钢管内混凝土影响的CFST-K型节点的热力应力与疲劳寿命曲线在评价CFST-KK型节点疲劳寿命时具有良好的精度。

CFST-KK型节点试验加载整体布置

氯盐环境下预损伤UHPC-HPC组合梁抗弯性能

梅葵花¹，亢文波¹，刘洋¹，卢德利¹，孙胜江¹，韩方玉¹，武彦池^1，3

1.长安大学公路学院 2.江苏苏博特新材料股份有限公司 3.得克萨斯理工大学土木、环境和建筑工程系

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性，设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构，开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验，研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理，分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其抗弯性能的影响；引入钢筋屈服强度折减系数、截面积折减系数与混凝土预损伤系数，提出了锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力计算方法，并验证了计算方法的可行性。分析结果表明：锈蚀后梁体抗弯承载力降低主要原因为钢筋抗拉强度下降，梁体刚度退化与韧性减弱，钢纤维阻裂效果削弱；锈蚀后UHPC-HPC组合梁的破坏表现为跨中附近出现1条主裂缝或加载点附近出现2条主裂缝；UHPC-HPC组合梁的受力过程分为线弹性、裂缝发展和屈服3个阶段，梁体截面混凝土应变基本符合平截面假定；侵蚀时间越长，组合梁的开裂荷载和承载力降低越大，通电快速侵蚀10 d时，降幅分别达16.2%和10.9%；锈蚀后T形梁比矩形梁开裂早，前者的开裂荷载比后者降低8.1%，后期刚度下降较快；预损伤显著影响梁的整体刚度，预加载后梁的整体刚度降低，混凝土损伤后的预损伤系数为0.984；锈蚀率越大，钢筋的屈服强度与截面积折减系数越小，变化趋势符合二次抛物线；锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力的计算值与实测值吻合良好，两者之比的平均值为0.998，标准差为0.020。

试验梁预加载

钢-ECC/UHPC组合梁负弯矩区力学性能研究

武芳文，左剑，樊州，贺润斌，刘壮壮，何岚清

长安大学公路学院

为改善钢-混组合梁负弯矩区混凝土易开裂缺点，引入工程水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土(NC)形成钢-ECC/UHPC组合梁，展开了1片钢-NC组合梁、1片钢-ECC组合梁和2片钢-UHPC组合梁的负弯矩区静力试验；结合有限元分析方法对比了不同类型混凝土的应变、裂缝扩展与分布特点，分析了混凝土类型和配筋对钢-混组合梁破坏形态、承载能力与变形能力影响规律。研究结果表明：钢-混组合梁在负弯矩作用下整体协同工作性能良好，破坏形态均为弯曲破坏；ECC和UHPC裂缝呈现纤细的特点，ECC尤为明显；与钢-NC组合梁相比，钢-ECC组合梁和钢-UHPC组合梁的开裂荷载分别提高了2.00和2.75倍，抗弯刚度分别提高了17.23%和35.73%，抗弯承载力分别提高了9.00%和6.81%，表明UHPC抗裂能力更强，可以有效改善钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂性能，ECC与UHPC代替NC可以提高钢-混组合梁的抗弯刚度和承载力；配筋与无筋钢-UHPC组合梁的开裂荷载和前期刚度无显著差异，无筋钢-UHPC组合梁破坏时形成贯通裂缝，其承载力相比配筋钢-UHPC组合梁下降了13.39%；ECC强度增加，钢-ECC组合梁承载力提高较显著，UHPC强度变化对钢-UHPC组合梁承载力影响不明显；配筋率对钢-UHPC组合梁承载力影响可分为2个阶段，当配筋率小于1.6%时承载力显著增长，当超过1.6%时承载力增幅趋缓。

试验梁构造和尺寸

组合梁斜拉桥索梁锚固区桥面板斜向开裂机理与配筋设计方法

孟俊苗¹，刘永健^1，2，王兴³

1.长安大学 公路学院 2.长安大学 公路大型结构安全教育部工程研究中心 3.中交第二公路工程局有限公司

为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时，索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理，从实际受力状态出发，分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点，并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征；基于相关规范及桁架模型，提出了斜向配筋和L形配筋设计的抗裂措施；通过台州湾跨海大桥实例分析，验证了锚固区桥面板的应力分布特点与配筋方法的有效性。研究结果表明：悬拼施工时，锚固区桥面板的面内剪应力主要由拉索索力的竖向分力和水平分力提供，纵、横桥向正应力主要由吊重荷载引起的斜拉桥整体弯矩、拉索索力增加引起的局部负弯矩和局部承压提供；纵桥向正应力的增加是引起索梁锚固区主拉应力变大的主要原因，当主拉应力大于混凝土抗拉强度时，桥面板存在较大的斜向开裂风险；考虑到局部承压的作用，裂缝一般首先出现在索梁锚固点附近的桥面板顶部；当逐渐远离锚固区时，局部负弯矩及局部承压影响减小，桥面板顶板正应力减小，主拉应力减小，裂缝的发展方向与纵桥向夹角逐渐减小，同时，桥面板底板正应力由压应力变成拉应力，主拉应力增大，裂缝产生贯通的可能性增大；基于混凝土板斜向开裂的桁架模型，对索梁锚固区配置L形抗裂钢筋，顶板最大主拉应力降低了1.26 MPa，其中，纵桥向正应力最大可减小0.91 MPa，面内剪应力可减小0.50 MPa，即配置抗裂钢筋能够达到一定的抗弯和抗剪的效果。

台州湾跨海大桥通航孔桥立面布置

带开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁抗弯性能

贺绍华¹，杨刚¹，房腾鹏¹，杨家粮²

1.广东工业大学土木与交通工程学院 2.中国市政工程西南设计研究总院有限公司

为探究高强钢（HSS）-超高性能混凝土（UHPC）组合梁的抗弯性能，考虑剪力连接度影响，设计并完成3片设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁跨中两点对称加载试验；对剪力连接度分别为1.02、0.89和0.76的HSS-UHPC组合梁抗弯刚度、挠度、界面滑移、应变分布规律及钢梁与UHPC板的整体工作性能等进行分析，探讨了该型结构的受弯破坏机理；通过建立HSS-UHPC组合梁的ABAQUS非线性有限元计算模型，分析了混凝土强度、翼板厚度、钢材强度三者间的匹配关系，评估了现有简化塑性理论对该型组合梁抗弯计算的适用性。研究结果表明：设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁具有较高的抗弯承载能力和良好的塑性变形能力，其抗弯刚度和延性均能满足工程使用要求；UHPC板与HSS梁在弹性受力阶段的界面滑移发展缓慢，最大滑移出现在1/8梁长附近；进入塑性受力阶段，界面滑移迅速增大，且最大滑移断面逐渐外移至梁端；剪力连接度对HSS-UHPC组合梁的抗弯性能影响显著，连接度由1.02分别减小至0.89和0.76时，结构的早期抗弯刚度分别降低了7.0%和8.7%，极限承载力也分别减小了9.2%和14.6%，界面最大滑移则分别增大了15.8%和17.0%；对比试验研究、数值模拟和理论计算结果三者吻合良好，数值结果显示采用Q690取代Q460的组合梁抗弯承载力提高了29.0%，但延性下降了39.7%；提高UHPC强度和增大混凝土翼板厚度均能显著改善HSS-UHPC组合梁延性并增强其抗弯承载力。

HSS-UHPC组合梁构造

基于桁梁实桥试验的钢管混凝土界面传力机制

程高^1，2，张之恒¹，谢亮³，姬子田⁴

1.长安大学公路学院 2.西藏天路股份有限公司 3.湖南省建筑设计院集团股份有限公司 4.中铁大桥科学研究院有限公司

为分析钢管混凝土桁梁桥的承载性能和钢-混凝土组合作用机理，进行了桁梁上、下弦钢管混凝土界面传力行为实桥试验和全桥板壳-实体有限元参数分析；以主跨71 m的简支半穿式钢桁梁桥为依托，沿其上、下弦杆节间长度范围内共布设102个应变测点，测试并分析了加载车作用下钢管轴向应变分布和钢-混凝土界面传力特征；采用ABAQUS软件建立了试验桥板壳-实体有限元模型，经实测挠度与应变数据验证模型的可靠性后，进行了界面连接状态、界面抗剪刚度、钢管厚度、管内混凝土强度等对钢管混凝土界面传力性能的参数影响分析。分析结果表明：钢管轴向应变分布规律可反映钢管混凝土界面传力的基本特征；钢管混凝土桁架上、下弦杆节点区域均出现界面剪力不均匀分布现象，钢-混凝土界面有效传力范围内钢管轴向应变呈负指数函数分布，其他区域钢管轴向应变保持不变；完全脱黏的钢管混凝土桁架弦杆的钢管轴向应变在节点一定范围内呈二次抛物线函数分布；钢管轴向应变因界面连接状态所表现出的不同应变分布规律和剪力传递长度可用于评价钢管混凝土组合作用强弱和界面工作状态；桁架弦杆的剪力传递长度随钢管厚度和管内混凝土强度的增加而增大，钢管厚度的影响更显著；在钢管混凝土桁架弦杆内设置抗剪连接件可缩短剪力传递长度。

试验桥终级加载

波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁桥疲劳性能

陈康明^1，2，黄汉辉¹，吴庆雄^1，3，陈宝春¹

1.福州大学土木工程学院 2.福州大学工程结构福建省高校重点实验室 3.福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室

为研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式，开展了波形钢腹板-钢管混凝土（CSW-CFST）桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管（CSW-ST）桁式弦杆组合梁疲劳性能试验和有限元分析；研究了CSW-CFST和CSW-ST桁式弦杆组合梁疲劳性能的异同，分析了弦杆内混凝土改善组合梁疲劳性能的本质原因，探讨了CSW-CFST桁式弦杆组合梁疲劳寿命的评价方法，并将采用美国石油协会（API）、国际管结构发展与研究委员会（CIDECT）和挪威船级社（DNV）设计标准所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命分别与试验结果进行了对比。研究结果表明：采用线性外推方式得到的CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力为二次外推方式所得的1.036倍，偏安全角度考虑，CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力宜采用线性外推求解；组合梁斜腹板段热点应力明显大于直腹板段，最大热点应力出现在斜腹板与圆弧过渡段相交处，相较于CSW-ST桁式弦杆组合梁，弦杆内混凝土能使CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力下降26.8%，但热点应力分布规律不变；建议将疲劳裂缝萌生时刻对应的反复加载次数定义为CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命；弦杆内混凝土能够延缓疲劳裂缝沿壁厚和长度方向的扩展速度，可使CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命提高61.5%，但不改变组合梁的疲劳破坏模式和疲劳裂缝类型；采用DNV所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命与试验结果间的误差最小，不超过26.4%，建议采用DNV给出的钢管相贯节点疲劳设计应力（S）-疲劳寿命（N）曲线初步计算CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命。

疲劳性能试验加载

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

宋超杰¹，张岗¹，贺拴海¹，KODUR V K²，黄侨³，李徐阳¹

1.长安大学公路学院 2.密歇根州立大学土木与环境工程系 3.东南大学交通学院

 为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略，选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象，利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型；基于已有热-结构耦合分析方法，模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件；将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较，验证了模型的可靠性；采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析，研究了其极限承载能力和刚度衰变规律；以火灾下跨中挠度为评估指标，提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明：在对称火和结构荷载作用下，钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度，且荷载越大，火灾越严重，这一效应越显著；在油罐车等过火面积较大的火灾作用下，刚度较极限承载能力衰退更快，与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比，边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%，中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%；在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中，应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度，增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%，中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。

钢-混凝土组合连续弯箱梁截面温度场

劲性骨架拱桥主拱圈混凝土四工作面浇筑法

林春姣^1，2，郑皆连^1，2

1.广西大学土木建筑工程学院 2.广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室

为研究受力合理、施工方便、经济性好的劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑工作面设置方法, 以南盘江特大桥为对象，分析了从两拱脚对称浇筑第1环混凝土在劲性拱骨架上产生的瞬时应力变化过程，做出了劲性骨架主要控制截面的应力过程线，提出了在全拱纵向对称设置4个工作面的主拱圈混凝土浇筑方法，并将工作面分别设置在拱脚截面和控制性应力过程线峰值处，使半跨内2个工作面上混凝土在劲性骨架中产生的应力增量异号，以抵消部分应力；通过分段拟合绝对控制应力过程线上升段和下降段的连续函数，合理调整了混凝土的浇筑长度和顺序，降低了劲性骨架的瞬时应力和变形；讨论了四工作面浇筑法的施工操作性和经济性，并采用该方法分析了南盘江特大桥主拱圈第1环混凝土浇筑过程中劲性骨架的应力和变形。研究结果表明：拱脚管内混凝土应力过程线为控制性应力过程线且为单波曲线；提出的先跨内、后拱脚，并按拟合函数计算的长度进行南盘江特大桥混凝土浇筑的四工作面法是合理的，该桥劲性骨架最大瞬时拉、压应力分别降至0.4和23.5 MPa，被较好地控制在材料强度范围内，拱顶无上挠，最大瞬时下挠和环末下挠分别为192、82 mm， 拱轴线不发生反复变形；四工作面浇筑法所需设备和人员较少，具有良好的操作性和经济性，适合于劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑，可为同类桥梁采用。

南盘江特大桥主跨和主拱圈截面

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

姜磊^1，2，刘永健¹，龙辛¹，王文帅¹，马印平¹

1.长安大学公路学院 2.女王大学土木工程系

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能，引入热点应力法，可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅，并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析，拟合得到热点应力幅-循环次数曲线；选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估，并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明：相比于墩顶矩形钢管混凝土节点，跨中矩形钢管节点热点应力幅更大，为60.1 MPa，发生在主管表面，但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa，满足疲劳设计要求；对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化，原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后，管内混凝土改变了节点局部刚度，使相贯线焊趾处应力分布均匀，支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%，对原设计节点进行焊缝后处理，可有效消除焊接初始拉应力，改善节点疲劳性能，支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%；采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估，支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa，大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa，空间杆系模型计算结果偏保守，且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应，也无法准确判断疲劳开裂起始位置。

矩形钢管混凝土组合桁梁桥

超高强钢管混凝土研究综述

陈宝春¹，李莉¹，罗霞¹，韦建刚^1，2，赖秀英³，刘君平¹，丁庆军⁴，李聪¹

1.福州大学土木工程学院 2.福建工程学院土木工程学院 3.莆田学院土木工程学院 4.武汉理工大学材料科学与工程学院

为了解超高强钢管混凝土（UCFST）的研究现状，分析了钢管混凝土（CFST）中钢管与核心混凝土的材料强度发展历程，根据这2种材料不同强度等级的组合，梳理了1套简洁的CFST分类与缩写方法；总结了UCFST的基本力学性能、收缩性能和界面粘结性能及其主要影响因素；探讨了核心超高强混凝土（UHSC）的制备技术要求，展望了UCFST未来的研究方向。分析结果表明：UCFST的提出与研究可分为UHSC和超高强钢材（UHSS）2条路径，中国以前者为主，对后者的研究较为滞后，实际应用也较少；已开展的UCFST基本力学性能试验研究，体系仍不完善，结构层次研究极少，主要集中于构件层次但试验量偏少，且以轴压短柱为主，未见构件抗剪、抗扭及其余复合受力的研究；UCFST的研究以核心混凝土为UHSC的构件为主，核心混凝土与钢管均为超高强的次之，其他组合的较少；钢管与核心混凝土的强度匹配研究才刚刚开始，应继续深入，重点研究合理匹配的UCFST；核心UHSC自收缩大，可能导致其与钢管脱粘，应开展钢与UHSC法向黏结强度、UCFST构件收缩的研究；应考虑核心UHSC材料的工作环境、施工条件及其对UCFST组合性能的影响，核心UHSC材料以超高强度要求为主，且具有低收缩（或微膨胀）、高流动性的特性，不必强调耐久性；制备核心UHSC材料时采用常温养护，可少掺或不掺纤维。

圆形UCFST试件参数分布

钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应综述

刘永健，刘江

长安大学公路学院

为深化对钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应的认识， 从施工阶段水化热温度作用与效应计算，运营阶段温度作用模式与取值，以及温度效应计算方法等方面，综述了国内外研究现状，探讨了后续的研究重点和方向。研究结果表明：现浇组合梁桥施工阶段水化热温度作用是桥面板早期开裂的重要原因，准确计算组合梁水化热温度效应的关键在于选取更为准确适用的水化热模型和考虑温度变化对混凝土硬化过程中弹性模量、抗拉强度以及剪力钉连接刚度发展的影响；运营环境下组合梁桥主要考虑均匀温度、正负温度梯度等3种温度作用模式，由于不同国家气候环境的差异及研究历程的不同，各国规范关于组合梁桥温度作用模式和取值的规定尚不统一，温度梯度作用的取值并非基于统计分析方法得到，在取值时亦未充分利用已有历史气象数据资源；组合梁桥温度效应的计算多基于有限元数值模拟展开，求解组合梁温度效应的解析计算方法也逐渐准确化，钢-混界面关系已从不考虑界面滑移发展到考虑界面滑移，温度分布模式从简单的钢-混均匀温差发展到钢与混凝土任意温度分布，但还应加强建立任意边界组合梁温度效应求解的理论模型；组合梁桥温度问题研究的未来发展方向应集中在开展基于效应分类的组合梁温度作用模式研究，从机理上加强对组合梁温度自生效应和次生效应的认识，加强组合梁桥长期温度实测，基于统计分析确定组合梁温度作用代表值；同时充分利用中国各地区气象部门历史气象数据，开展组合梁温度作用地域差异性取值研究。

组合梁温度作用分解

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

宋瑞年^1，2，占玉林^1，3，刘芳¹，赵人达

1.西南交通大学土木工程学院 2.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 3.西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程；参考Eurocode 4中推出试验标准试件，设计了2组试件用于长期推出试验；分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件，采用螺杆施加长期荷载，测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变；同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形，并以此变形计算混凝土徐变系数；对比了徐变模型对计算结果的影响，并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明：界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快，加载120 d后达到稳定状态；栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm，最大值均位于界面底部；栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10^-5和1.34×10^-4，最大值均位于混凝土板底部；钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定，未出现明显的应力重分布，栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10^-5和6.5×10^-5，最大值均位于钢梁顶部；混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素，不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%，说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著；采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%，CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%，建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。

长期加载装置和推出试件

焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力简化计算方法

许波^1，2，刘永健¹，朱伟庆¹，姜磊¹

1.长安大学公路学院 2.鄂尔多斯应用技术学院土木工程系

为预测界面焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力，考虑了焊钉锈蚀后其抗剪强度与混凝土黏结强度和有效面积降低对焊钉抗剪承载力的劣化影响，提出焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度和锈蚀焊钉抗剪承载力系数的概念及其计算公式；基于塑性简化计算假定，采用焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度对其抗弯承载力进行折减，建立了焊钉锈蚀后组合梁正负弯矩区抗弯承载力计算模型，分析了23根组合梁抗弯承载力试验结果，验证了计算模型的有效性。试验结果表明：在焊钉锈蚀率低于10%时，试验梁正负弯矩区抗弯承载力的试验值与提出公式的理论计算值非常接近， 其中正弯矩区试验值与计算值的平均比值为1.00，变异系数为0.04，负弯矩区二者平均比值为1.01，变异系数为0， 由此可见，计算结果与试验结果吻合较好。简化计算方法可用作界面焊钉锈蚀率较小情况下钢-混组合梁抗弯承载力定量和定性分析。

使用30年的钢-混组合梁

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

段兰¹，王春生¹，朱经纬¹，翟晓亮²

1.长安大学公路学院 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司

考虑不同加载方式与下翼缘宽度，对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验，分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态；基于试验梁的抗弯特征，推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明：试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏，稳定性良好；达到极限承载力时，梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm，试验梁体现了良好的协同工作性能；随下翼缘宽度的增加，试验梁刚度与承载力增大，对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁，其屈服弯矩的比值为1∶1.44∶1.55，极限承载力的比值为1∶1.31∶1.40；随着试验梁承受弯矩的增大，当中性轴上升至混凝土翼板时，钢管混凝土处于受拉状态， 可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应，而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时，可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响，但其可促进延性的继续发展；试验梁的位移延性系数均大于3.35，延性较好；屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02~1.04、0.96~1.03，吻合良好，因此，所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。

试验梁

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

朱经纬^1，2，王春生¹，翟晓亮²，刘浩²，崔志强¹

1.长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能，进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验，分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征；考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂，建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型，基于试验结果分析了数值模型的适用性；以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数，计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能；依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能，提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式；应用数值模型梁位移延性系数计算结果，回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明：数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03，挠度比值为0.87~1.09，因此，弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好，可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为；圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大，随圆管管径的改变变化较小，位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大，随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小；不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19，体现了较好的延性；采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98，因此，公式计算结果准确；为使圆管翼缘组合梁具有一定延性，建议位移延性系数大于3.5。

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