CECSXX：XX

中國工程建設標準化協會標準

鋼?混凝土組合橋梁

設計指南

Designguideofsteelandconcretecompositebridges

2019北京

總則

1.0.1為指導鋼-混凝土組合結構橋梁的設計和施工，促進技術進步、保障工程

質量，按照安全、適用、經濟、美觀、耐久、環保的原則，制定本指南。

條文說明

近些年來，我國建設了大量鋼-混凝土組合橋梁，不斷研發出許多新設計、施

工方法和新構造形式，若干種新型組合橋梁結構形式也得到了工程檢驗，目前已

積累了豐富的研究、設計和施工經驗。

現行橋梁規范/規程對組合結構橋梁的規定以滿足設計指標的校核為導向，缺

乏具有可操作性和指導性的技術規定，在推廣組合橋梁領域的新研發成果方面尚

顯滯后，不能滿足當前組合結構橋梁快速發展的需要。

本指南編寫時吸取了國內外公路鋼-混凝土組合橋梁設計和施工中的最新研

究成果和實際工程經驗，參考和借鑒了國外先進的標準規范，并廣泛征求了設計、

施工、建設、管理等部門的意見，旨在為組合橋梁的設計和施工提供指導性和參

考性的技術規定。

1.0.2適用范圍：

1本指南適用于鋼-混凝土組合橋梁的上部結構和鋼管混凝土橋墩的設計與

施工。

2本指南適用的橋梁類型包括：由工字型和箱型鋼-混凝土組合梁、波形鋼

腹板-混凝土組合梁或鋼桁架-混凝土組合梁與鋼管混凝土墩組成的簡支、連續和

剛構橋梁。

3本指南可為采用鋼-混凝土組合橋面系的拱橋、斜拉橋和懸索橋提供參考。

條文說明

本指南適用的組合橋梁，是指在鋼和混凝土在截面層次組合的結構。對于混

合使用鋼和混凝土，但兩部分未形成組合作用的橋梁，不列入本指南的適用對象,

例如混凝土橋面板直接搭接在鋼梁上的橋梁。

鋼-混凝土組合橋梁具有多種結構形式。本指南在廣泛應用的簡支和連續組合

梁橋的基礎上，增加了適用于跨越深溝河谷和較大跨度的剛構組合梁橋的設計和

施工方法。波形鋼腹板-混凝土組合梁橋和鋼桁架-混凝土組合橋梁在我國的使用

逐年增加，其設計和施工方法已具有一定的研究和工程實踐基礎，因此本指南也

包括了這兩種組合橋梁形式的設計和施工方法。

近年來，越來越多的斜拉橋和懸索橋選擇使用鋼-混凝土組合橋面系。在斜拉

橋和懸索橋中，鋼-混凝土組合橋面系可類比于支承在拉索或吊點之間的連續梁橋。

因此本指南可為鋼-混凝土組合橋面系的概念設計（連接件設計、橋面板的施工和

抗裂措施等）和極限狀態校核提供參考。

1.0.3本指南采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法（疲勞計算除外），按

分項系數的表達式進行設計。

1.0.4鋼-混凝土組合橋梁應進行以下兩類極限狀態設計：

1承載能力極限狀態：對應于橋梁及其構件達到最大承載能力或出現不適于

繼續承載的變形或變位的狀態，包括構件和連接的強度破壞、疲勞破壞，

結構、構件喪失穩定及結構傾覆。

2正常使用極限狀態：對應于橋梁及其構件達到正常使用或耐久性的某項限

值的狀態，包括影響結構、構件正常使用的變形、開裂及影響結構耐久性

的局部損壞。

1.0.5鋼-混凝土組合橋梁設計應考慮以下四種設計狀況及其相應的極限狀態：

1持久狀況應作承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計。

2短暫狀況應作承載能力極限狀態設計，必要時作正常使用極限狀態設計。

3偶然狀況應進行承載能力極限狀態設計。

4地震狀況應考慮抗震設防地區的地震狀況。

條文說明

1.持久狀況對應于橋梁建成后承受自重、車輛荷載等持續時間很長的狀況。

2.短暫狀況對應于橋梁施工過程或維護過程中承受臨時性作用（或荷載）的

狀況。

3.偶然狀況對應于橋梁可能遇到的撞擊等狀況。

4.地震狀況下結構及結構構件設計應符合《公路工程抗震設計規范》(JTJ

004)的規定。

1.0.6鋼-混凝土組合橋梁應根據其所處環境條件和設計使用年限要求進行耐久

性設計。

1.0.7鋼-混凝土組合橋梁的設計應考慮施工、運營管理與養護的要求。

1.0.8鋼-混凝土組合橋梁的設計應符合現行有關國家和行業標準的規定。

1.0.9鋼-混凝土組合橋梁的設計與施工應遵循以下原則：

1在持久狀況下，應通過合理的設計充分利用鋼材受拉以及混凝土受壓的能

力。

2鋼與混凝土之間的界面需保證可靠有效的傳力。

3主梁應盡可能采用鋼梁與混凝土橋面板組合的截面形式。

4鋼管混凝土橋墩的外鋼管應對內部混凝土形成有效的約束。

5鋼梁的施工應盡可能在工廠分段制造，在現場采用高強螺栓拼接。

6混凝土橋面板的施工應在滿足結構整體工作性能的前提下，提高施工的裝

配化程度。

7鋼-混凝土組合橋梁的施工過程應盡量減少對周圍交通和環境的影響。

條文說明

1.鋼-混凝土組合橋具有材料利用率高、跨越能力強、耐久性能好、便于工

業化裝配等特點，表現出全壽命周期經濟指標優越性，符合綠色可持續的發展方

向。

2,鋼材受壓時易失穩，混凝土受拉時易開裂，在設計時應盡量避免。

3.界面間可靠有效的傳力是鋼與混凝土形成組合作用、發揮材料優勢、提升

橋梁結構性能的關鍵要素之一，應合理選用連接件形式，保證兩種材料界面間，

在需要的方向內的內力能得到有效傳遞。

4.增強鋼管混凝土橋墩中外包鋼管對于內部混凝土的約束可有效地提升橋

墩的承載力、剛度和延性，提高行車時車輛地舒適度，在偶然狀態或地震工況下

保證結構的安全。

5.鋼梁在工廠分塊焊接有利于保證焊接質量，防止鋼梁防腐涂層因現場焊接

造成的破壞；在現場采用高強螺栓拼接可有效地加快鋼梁的拼裝速度，保證連接

的可靠性。

6.橋面板施工時，可將部分橋面板先在工廠預制，其擱置于鋼梁上翼緣之間

時可兼做施工過程中混凝土澆筑時的模板，同時保證了橋面板的整體性。采用全

部現場澆筑的方式施工橋面板時，需搭設大量模板與支撐，延長了工期的同時增

加了施工成本；而采用整塊橋面板全部預制時，需要通過預留槽與鋼梁通過群釘

相連時，雖然加速了橋面板的施工，但整塊施工的橋面板與鋼梁的組合程度較低，

且整塊橋面板自重較大，增加運輸和吊裝的成本。

7.在混凝土橋面板的翼緣懸澆時，為避免從地面架設腳手架支撐模板，應采

用相關的施工措施。例如從外側鋼梁腹板伸出三腳架支撐模板，以減少施工過程

對地面交通的影響。

1術語、符號

1.1術語

2.1.1鋼-混凝土組合梁steel-concretecompositebeam

由混凝土橋面板與鋼梁通過抗剪連接件組合而成能整體受力的梁。

2.1.2抗剪連接件shearconnector

用于連接鋼梁與混凝土橋面板并承受二者之間的水平剪力，能抵抗二者相對

滑移、豎向分離，保證二者共同工作的部件。

2.1.3完全抗剪連接fullshearconnector

抗剪連接件的縱向水平抗剪承載力能夠保證最大彎矩截面上抗彎承載力得以

充分發揮的連接。

2.1.4剪力滯后效應shearlageffect

鋼梁腹板內的剪力流在向混凝土橋面板傳遞的過程中，由于混凝土橋面板的

剪切變形而使得壓應力分布不均勻的現象。

2.1.5有效寬度effectivewidth

在進行截面強度和穩定計算時，假定板件有效的那一部分寬度。

2.1.6有效彈性模量effectivemodulusofelasticity

將混凝土徐變隨時間變化引起的應力-應變非線性關系等效為線性關系的等

效彈性模量。

2.1.7橋面系floorsystem

直接承受車輛、人群等荷載并將其傳遞至橋梁下部結構或纜索體系等的橋面

構造系統。

2.1.8疊合板superimposedslab

由預制部分和現澆部分組合而成能共同受力的板。

2.1.9鋼桁架-混凝土組合梁steeltruss-concretecompositebeam

由混凝土橋面板與鋼桁架通過剪力連接件或其他構造形式組合而成能整體受

力的梁。

2.1.10波形鋼腹板-混凝土組合梁compositebeamwithconugatedsteelweb

采用波形鋼板代替傳統混凝土箱梁和組合鋼箱梁中腹板，并通過連接構造使

頂底板共同受力的梁。

2.1.11鋼管混凝土橋墩concrete-filledsteeltubepier

采用鋼管混凝土柱結構形式的橋墩。

1.2符號

1.2.1材料性能

區一混凝土的彈性模量；

耳一預應力筋的彈性模量；

E-普通鋼筋的彈性模量；

區一鋼材的彈性模量；

Gc-混凝土的剪切模量；

Gs—鋼材的剪切模量；

向一混凝土軸心抗壓強度設計值；

為一混凝土軸心抗拉強度設計值；

“鋼材屈服強度；

力d—鋼材抗剪強度設計值；

人一負彎矩區受拉鋼筋的抗拉強度設計值；

。一鋼梁腹板正應力；

OSL不計受拉區混凝土計算的鋼筋應力；

T—鋼梁腹板剪應力；

1.2.2作用與作用效應

M—構件彎矩設計值；

Mir—構件抗彎承載力；

%d—組合梁豎向剪力設計值；

%u—組合梁豎向抗剪承載力；

N—構件軸心壓力設計值；

M—構件軸壓強度設計值；

N：—單根栓釘的抗剪承載力；

J剪力設計值；

1.2.3幾何參數

4—混凝土橋面板的截面面積；

A—鋼梁的截面面積；

AL鋼梁腹板的截面面積；

4—鋼管橫截面面積；

4c—鋼管混凝土構件橫截面面積；

ASL負彎矩區混凝土翼板有效寬度范圍內的縱向受拉鋼筋的截面積;

Ad—栓釘的栓桿截面面積；

力一組合梁截面高度；

/—組合梁計算跨度；

八一鋼梁截面慣性矩；

/c—混凝土板截面慣性矩；

慶一混凝土橋面板的有效寬度；

垢一正彎矩區混凝土翼板受壓區高度；

P—栓釘縱向間距；

〃s—連接件在一根梁上的列數；

鋼梁截面形心到混凝土板截面形心的距離；

1.2.4計算系數及其他

廣鋼與混凝土的彈性模量比；

〃L—鋼與混凝土的有效彈性模量比；

Oc—混凝土工作承擔系數；

asc—鋼管混凝土構件含鋼率；

七一鋼管截面形狀約束系數。

2基本規定

2.1一般規定

2.1.1鋼-混凝土組合橋梁應對其構件及連接件進行下列驗算：

1按承載能力極限狀態的要求進行持久狀況及偶然狀況的承載力、整體穩定

計算。

2按正常使用極限狀態的要求進行持久狀況的抗裂性、應力、撓度、局部穩

定驗算，以及耐久性設計。

3按短暫狀況結構受力狀態的要求進行施工等工況的驗算。

2.1.2鋼-混凝土組合橋梁的承載能力極限狀態計算應采用下式：

（3.1.2-1）

ynSud<R

式中：加——結構的重要性系數，對應于設計安全等級一級、二級的鋼-混凝土組

合梁應分別取不小于1.1、1.0；

Sud——作用效應的組合設計值，對于汽車荷載應計入沖擊系數（見3.8.4）；

R——構件承載力設計值。

2.1.3當鋼-混凝土組合橋梁進行截面承載力、整體穩定、抗剪連接件承載力計

算時，作用（或荷載）的效應組合應采用現行行業標準《公路橋涵設計通用規范》

JTGD60的基本組合；當進行支座脫空驗算及疲勞計算時，作用的效應組合應采

用標準組合。

條文說明

隨著鋼-混凝土組合結構橋梁的推廣，越來越多的彎橋或斜橋采用組合結構形

式。對于彎橋或斜橋，在溫度效應、混凝土長期效應（收縮與徐變）以及移動荷

載作用下，采用雙支座或者多支座的組合梁橋很可能發生支座脫空的現象，降低

支座使用壽命，對梁體和墩柱造成損害，甚至引起橋體的移位和倒塌，因此在設

計中不可忽略，必要時應采用抗拔支座或壓重等手段，防止支座脫空的發生。

2.1.4鋼-混凝土組合梁中混凝土橋面板的計算除應符合本指南的規定外，尚應

符合現行行業標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTGD62中

的相關規定

2.1.5鋼-混凝土組合橋梁的正常使用極限狀態驗算應采用下式：

Ssd<C（3.1.5）

式中：Ssd——正常使用極限狀態作用（或荷載）組合的效應設計值；

C——結構構件達到正常使用要求所規定的變形、應力裂縫寬度和振動特

征等的限值。

2.1.6鋼-混凝土組合橋梁的正常使用極限狀態應符合下列規定：

1對短期撓度驗算及混凝土結構抗裂驗算，作用（或荷載）應采用現行行業

標準《公路橋涵設計通用規范》JTGD60中短期效應組合；對長期撓度驗算，作

用（或荷載）應采用現行行業標準《公路橋涵設計通用規范》JTGD60中長期效

應組合；計算值不得超過本指南規定的各相應限值。

2應力驗算的作用（或荷載）應采用標準組合。其中，汽車荷載應計入沖擊

系數。

3對連續梁等超靜定結構，尚應計入由預加力、混凝土收縮徐變、基礎不均

勻沉降以及溫度變化等引起的次效應。

2.1.7鋼-混凝土組合橋梁的撓度應符合下列規定：

1由汽車荷載（不計沖擊力）所引起簡支或連續梁的豎向撓度，不應超過計

算跨徑的1/600；梁懸臂端部的豎向撓度不應超過懸臂長度的l/300o

2當結構自重和靜活載產生的撓度超過計算跨徑的1/1600時，橋跨結構應

設置預拱度，其值等于結構重力和1/2靜活載所產生的豎向撓度和，預拱度線形

應采用平順曲線。

3對于臨時或特殊結構，其豎向撓度容許值可與有關部門協商確定。

2.1.8鋼-混凝土組合橋梁的局部穩定應符合本指南第4.5.5節的要求。

2.1.9鋼-混凝土組合橋梁中的混凝土結構裂縫寬度應根據環境類別按現行行業

標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTGD62的限值要求進行

驗算。

2.1.10對短暫狀況的設計，應計算構件在制作、運輸及安裝等施工階段由自重、

施工荷載等引起的應力，并不應超過本節規定的限值，同時鋼梁應考慮施工荷載

作用進行穩定性驗算。施工荷載除有特別規定外，均應采用標準組合；溫度作用

效應可按施工時的實際溫度場取值；動力安裝設備產生的效應應乘以相應的動力

放大系數。

條文說明

在鋼-混凝土組合橋梁中，由于成橋后混凝土板主要承受壓應力，鋼梁上緣壓

應力很小，因此組合橋梁中鋼梁的上緣一般較窄、側向剛度較小，在未與混凝土

形成組合作用之前，有可能發生受彎側扭失穩。因此，在施工階段進行鋼梁的受

彎穩定性驗算，當穩定性驗算不滿足設計要求時，應采取必要的措施，例如增設

鋼梁之間的橫向連接，防止發生鋼梁側扭失穩。

2.1.11持久狀況下，鋼-混凝土組合梁的應力驗算應符合下列規定：

1混凝土構件正截面的最大壓應力不宜大于0.5陰k。

2鋼結構應力不應大于75%的強度設計值，且應滿足穩定的要求。

3體內鋼束（鋼絞線、鋼絲）最大拉應力不應大于0.65加k。

4體外鋼束（鋼絞線、鋼絲）直線段最大拉應力不應大于0.6Q/pk。

2.1.12短暫狀況下，鋼-混凝土組合梁的應力驗算應符合下列規定：

1混凝土構件正截面的最大壓應力不宜大于0.7（^k。

2鋼結構應力不應大于80%的強度設計值，且應滿足穩定的要求。

3體內鋼束（鋼絞線、鋼絲）張拉控制應力不應大于0.75加k。

4體外鋼束（鋼絞線、鋼絲）張拉控制應力不應大于0.65加。

2.1.13鋼-混凝土組合梁剛體傾覆穩定計算應采用下式：

小g（3.1.13）

式中：加f——抗傾覆穩定系數，不應小于2.5；

Ssk——不平衡作用效應的標準組合；

Sbk——平衡作用效應的標準組合。

條文說明

橋梁設計所用的車道荷載和集中荷載是針對橋梁抗彎、抗剪需求所得到的，

針對橋梁抗傾覆驗算可能有所不足。為避免超載等情況導致的橋梁傾覆，可將不

利于橋梁整體平衡的作用效應進行合理放大，目的是引導從體系布置和構造處理

上給出更好的解決方案，增強結構抵抗意外荷載的能力。此外，在施工階段，橋

梁的抗傾覆能力也需要作為重點考慮的內容。

2.1.14計算傾覆穩定的汽車荷載及其組合應符合下列規定：

1驗算傾覆穩定的汽車荷載應采用現行行業標準《公路橋涵設計通用規范》

JTGD60或《城市橋梁設計規范》CJJ11中的車道荷載，集中荷載標準值

應乘以1.2的系數。

2汽車荷載橫向應按最不利位置布置，多車道橋梁汽車荷載產生的效應不得

折減。

3汽車荷載應計入沖擊作用。

4應計入風荷載與汽車荷載的共同作用。

2.1.15鋼-混凝土組合梁的疲勞計算應采用下式：

ACT<[ACT](3.1.15)

式中：卜。----應力幅；對于常幅疲勞，△bnbmax-bmin,對于變幅疲勞，可取

為等效常幅應力幅；

[ACT]----容許應力幅。

2.1.16鋼-混凝土組合梁的疲勞計算應采用容許應力幅法，應力應按彈性狀態計

算。容許疲勞應力幅應按構件與連接件類別以及應力循環次數按照《公路鋼結構

橋梁設計規范》JTGD64確定。

2.1.17鋼-混凝土組合橋梁的結構構件與連接應進行疲勞驗算。

2.1.18連接件的疲勞驗算應符合本指南第3.9節的規定。

2.2材料

2.2.1鋼-混凝土組合橋梁所采用的材料，應符合相關規范標準的要求。除了采用

普通混凝土和普通鋼材外，對于有特殊需求的構件和結構，可以考慮采用高性能

混凝土或高性能鋼材，包括超強混凝土、高韌性混凝土和耐候鋼材等。

2.2.2鋼-混凝土組合橋梁的主要受力構件中混凝土強度等級應符合下列規定：

1鋼筋混凝土構件不應低于C30,且不宜大于C80o

2預應力混凝土構件不應低于C40o

條文說明

高性能混凝土的應用是組合結構橋梁發展的重要方向，合理使用高性能混凝

土可以有效提高結構的受力性能和耐久性。對于有必要采用高性能混凝土的組合

結構橋梁，其材料指標經過論證，可以突破本條的限制。

2.2.3鋼管混凝土橋墩鋼管內灌注的混凝土強度等級宜為C30-C80；當采用C80

以上高強混凝土時，應有可靠的依據。

2.2.4鋼-混凝土組合梁的鋼結構應根據結構形式、受力特點、連接方式及所處

環境條件合理選用鋼材的牌號和質量等級。

條文說明

耐候鋼力學性能與普通鋼材相當，而耐腐蝕性優于普通鋼材，在環境條件惡

劣的情況下，采用耐候鋼材料可以延長橋梁結構的使用壽命和維護周期，降低后

期運維成本。

2.2.5鋼-混凝土組合橋梁的鋼材可采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，

其質量應分別符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700和《低合金高強度結構

鋼》GB/T1591的規定。

條文說明

在有條件的情況下，鋼-混凝土組合梁推薦采用橋梁用結構鋼，其質量應符合

現行國家標準《橋梁用結構鋼》GB/T714的規定。

2.2.6鋼管宜采用卷制焊接直縫管。當鋼管徑厚比不滿足卷制要求時，鋼管可采

用符合國家和行業現行相關標準的螺旋焊接管或無縫鋼管。

2.2.7當鋼管有防止層狀撕裂的需要時，其材質應符合現行《厚度方向性能鋼管》

GB/T5313的規定。

2.2.8鋼梁及連接件的焊接應符合下列規定：

1手工焊接采用的焊接材料應符合現行國家標準《碳鋼焊條》GB5117或《低

合金鋼焊條》GB5118的規定。選用的焊條型號應與主體金屬性能相適應。

2自動焊接或半自動焊接采用的焊絲和焊劑，應與主體金屬性能相適應，并

應符合國家現行相關標準的規定。

2.2.9鋼梁及連接件使用的高強螺栓應符合下列規定:

1高強度螺栓、螺母、墊圈應符合現行國家標準《鋼結構用高強度大六角頭

螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件》GB/T1231或《鋼結構用扭剪型高強度螺栓

連接副》GB/T3632的規定。

2.2.10構件中設置的栓釘應符合現行國家標準《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》GB/T

10433的規定。

2.2.11鋼筋混凝土及預應力混凝土中的普通鋼筋宜選用HPB300.HRB400.

HRB500,HRBF400,HRBF500和RRB400鋼筋，并應符合現行國家標準《鋼筋

混凝土用鋼第1部分:熱軋光圓鋼筋》GB1499.1或《鋼筋混凝土用鋼第2部分:

熱軋帶肋鋼筋》GB1499.2的規定。

2.2.12預應力鋼-混凝土組合梁中的預應力筋應選用鋼絞線、鋼絲。鋼絞線應滿

足現行國家標準《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224的要求，鋼絲應滿足現行

國家標準《預應力混凝土用鋼絲》GB/T5223的要求。無粘結鋼絞線應滿足現行

行業標準《無粘結預應力鋼絞線》JG161的要求，成品與非成品體外索的保護應

滿足相關規范的要求。

2.3組合橋梁的作用

2.3.1組合橋梁設計采用的作用分為永久作用、可變作用、偶然作用和地震作用

四類，規定于表3.3.1。

表331作用分類

序號分類名稱

1結構重力（包括結構附加重力）

2預加力

3永久作用土的重力

4土側壓力

5混凝土收縮、徐變作用

6水浮力

7基礎變位作用

8汽車荷載

9汽車沖擊力

10汽車離心力

11汽車引起的土側壓力

12汽車制動力

13人群荷載

14可變作用疲勞荷載

15風荷載

16流水壓力

17冰壓力

18波浪力

19溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用

20支座摩阻力

21船舶的撞擊作用

22偶然作用漂流物的撞擊作用

23汽車撞擊作用

24地震作用地震作用

2.3.2地震作用效應的計算應符合現行《公路工程抗震規范》JTGB02和《公路

橋梁抗震設計細則》JTG"B02-01的規定。

2.3.3風荷載效應計算應按現行《公路橋涵設計通用規范》JTGD60和《公路橋

梁抗風設計規范》JTG"D60-01執行。

2.3.4鋼-混凝土組合橋梁的溫度效應計算應符合本指南第3.6節的要求；收縮

和徐變效應計算應符合本指南第3.7節的要求；動力性能和疲勞性能分析應分別

應符合本指南第3.8節和第3.9節的要求。

2.3.5其它作用的效應計算應符合現行《公路橋涵設計通用規范》JTGD60的規

定。

2.4結構分析方法

2.4.1鋼-混凝土組合橋梁結構分析應根據結構類型、材料性能和受力特點等因

素，采用線性、非線性數值分析方法或試驗分析方法；當結構始終處于彈性工作

狀態時，可采用彈性理論進行結構分析，否則宜采用彈塑性理論進行結構分析。

2.4.2當按照基于平截面假定的初定梁理論進行組合結構橋梁梁體的受力分析

時，為考慮組合橋梁的剪力滯效應的影響并簡化計算，通常用一個折減的寬度來

代替混凝土翼板的實際寬度，該寬度稱為混凝土橋面板有效寬度，計算方法可參

考3.4.3和3.4.4節。

條文說明

按照初等梁理論，組合梁某一截面在豎向彎曲作用下，混凝土橋面板相同高

度處的彎矩壓應力為均勻分布。但實際上鋼梁腹板內的剪力流在向混凝土橋面板

傳遞的過程中，由于混凝土橋面板的剪切變形而使得壓應力向兩側逐漸減小。混

凝土橋面板內的剪力流在橫向傳遞過程中這種滯后現象稱為剪力滯后效應。剪力

滯后效應使得混凝土橋面板內的實際壓應力呈中間大而兩邊小的不均勻分布狀態,

因此距鋼梁較遠的混凝土并不能有效起到承受縱向壓力的作用，如圖(a)所示。

(a)實際應力分布(b)混凝土橋面板有效寬度(c)有效寬度的定義

圖3.4.2混凝土橋面板有效寬度的定義

為在計算分析中反映剪力滯后的影響，通常的做法是采用一個較小的混凝土

橋面板等效寬度代替實際寬度進行計算，即圖(b)中的有效寬度be,并假定有效寬

度內混凝土的縱向應力沿寬度方向均勻分布。定義混凝土橋面板有效寬度時，應

使得按簡單梁理論計算得到的組合梁彎曲應力與實際組合梁非均勻分布的最大應

力相等并根據圖(c)所示面積ABCDE與HIJK相等的條件得到。通過定義有效寬

度，從而使得在計算分析時可以將多根梁與整塊混凝土板形成的橋面體系按照初

定梁理論進行。

有效寬度的定義直接影響到組合梁的內力計算以及撓度和抗剪連接件的設計O

通常情況下，有效寬度的取值對承載力極限狀態的影響較小，但對正常使用階段

變形驗算的影響較大，而后者則往往控制大跨組合梁及承受動力荷載組合梁的設

計。此外影響組合梁混凝土翼板有效寬度的因素很多，如梁跨度與翼板寬度比、

荷載形式及作用位置、混凝土翼板厚度、抗剪連接程度以及混凝土翼板和鋼梁的

相對剛度等。一般認為，其中前三點是影響混凝土翼板有效寬度的主要因素。例

如，斜拉橋中所采用的組合梁橋面系主要受到軸壓作用，其混凝土橋面板有效寬

度的取值與通常以受彎為主的T型截面組合梁有所不同。

2.4.3跨中及中間支座處的有效寬度按下式計算：

么=d+2X(3.4.3)

式中：b0——外側剪力連接件中心間的距離(mm)；

bci——腹板一側的混凝土橋面板計算寬度(mm),其中心=L/8W仇為

外側剪力連接件中心至相鄰兩鋼梁腹板的中線或混凝土橋面板自由

邊的距離，Le為組合梁零彎矩點間的距離,即等效跨徑，可近似按

圖3.4.3取用;

(c)截面尺寸

圖3.4.3混凝土橋面板等效跨徑與有效寬度

2.4.4邊支座處的有效寬度按下式計算:

d=%+Z做；

(3.4.4)

4=0.55+0.0254/〃4L0

式中：Le——邊跨的等效跨徑(mm),按圖343取用；

2.4.5鋼-混凝土組合橋梁在達到極限狀態前能夠產生足夠的塑性變形，且所承

受的不是高周重復作用時，可采用塑性理論進行結構分析；當結構的承載力由脆

性破壞或穩定控制時，不應采用塑性理論進行分析。

2.4.6當動力作用使結構產生較大加速度時，應對結構進行動力響應分析。

2.5連接件

2.5.1組合結構橋梁的鋼梁與混凝土板通過連接件組合在一起共同工作，其中連

接件是保證鋼、混凝土兩種材料充分發揮組合效應的關鍵部件。

2.5.2組合橋梁結構中常用的連接件包括栓釘、開孔板連接件、抗拔不抗剪連接

件。其中，抗拔不抗剪連接件用于組合橋梁結構橋負彎矩區。

(a)栓釘連接件(b)開孔板連接件(c)抗拔不抗剪連接件

圖3.5.2連接件形式

條文說明

1.在實際工程中，栓釘連接件由于其構造簡單，加工方便，成本低廉，各方

向受力性能一致且延性較好，布置靈活，適合在各種情況使用，因此應用最廣；

開孔板連接件對混凝土板的整體性造成了一定削弱，且開孔板的加工和鋼筋的穿

扎給施工帶來一定的不便，在設計時應綜合考慮，判斷其合理性。

2.抗拔不抗剪連接件通過在傳統栓釘外圍環繞一層低彈模材料，從而降低其

抗剪作用并保留傳統連接件的抗拔作用。當組合梁負彎矩區采用抗拔不抗剪連接

件，能夠使鋼-混凝土界面在不發生分離的條件下實現自由滑動，從而有效釋放混

凝土板拉應力、降低混凝土板開裂風險。

2.5.3栓釘的抗剪承載力N：按下式計算：

N：=0.43AV^Z（353）

式中：N：——單個連接件的抗剪承載力設計值（N）；

Ec——混凝土彈性模量（MPa）；

A——栓釘釘桿截面面積（mu?）；

A——栓釘極限強度設計值（MPa）,需滿足《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》

GB/T10433的要求；

當栓釘位于負彎矩區段時，混凝土翼板處于受拉狀態，栓釘周圍混凝土對其

約束程度不如正彎矩區高，其承載力設計值M應乘以折減系數0.9（對于中間支

座兩側）或0.8（懸臂部分）。

2.5.4開孔板連接件單孔的抗剪承載力按下式計算：

N：=L4（d；Y）￡+L2也（3.5.4）

式中：dp——開孔板的圓孔直徑（mm）；

4——貫通鋼筋直徑（mm）；

X——混凝土軸心抗壓強度設計值（MPa）；

幾——貫通鋼筋抗拉強度設計值（MPa）。

2.5.5按完全抗剪連接設計時，各剪跨區段內所需的抗剪連接件數量〃f按下式

計算：

%=K/N：（3.5.5）

式中：K——每個每個剪跨區段內鋼梁與混凝土橋面板交界面的縱向剪力（N）。

條文說明

抗剪連接件可在對應的剪跨區段內均勻布置，當在此剪跨區段內有較大集中

荷載作用時，應將連接件個數〃f按剪力圖面積比例分配后再各自均勻布置。對于

結合面端部等位置，應計入由于預應力束集中錨固力、混凝土收縮變形和溫差引

起的縱向剪力的疊加。單位梁長的界面縱向剪力可按357計算。

2.5.6剪跨區段的劃分應以彎矩絕對值最大點及零彎矩點為界限逐段進行，如圖

3.5.6所示：

圖3.5.6剪跨區段分區情況

各剪跨區段內鋼梁-混凝土界面的縱向剪力按下式計算:

正彎矩區：K=min{4/,

負彎矩區：K=4北…

式中：A----鋼梁截面面積（mn?）；

f——鋼梁抗拉強度設計值（MPa）；

A,——負彎矩區混凝土翼板有效寬度內縱向受拉鋼筋的截面積（mn?）,

見3.4.2）；

X,——負彎矩區受拉鋼筋的抗拉強度設計值（MPa）；

hc——正彎矩區混凝土翼板有效寬度（mm）,見第3.4.2條；

%——正彎矩區混凝土翼板受壓區高度（mm）。

2.5.7單位長度上的界面縱向剪力按下式計算：

yid=y,/LAB（3.5.7）

式中：匕d——單位長度上的界面縱向剪力（N/mm）；

LAB——梁段AB的長度（mm）;

匕——AB梁段間界面縱向剪力之和（N）,應考慮豎向剪力以及預應力束

集中錨固力、混凝土收縮變形或溫差引起的縱向剪力

2.5.8栓釘連接件應符合以下構造要求:

1栓釘連接件的長度不應小于4倍栓釘直徑,當有直接拉拔力作用時不宜小

于栓釘直徑的10倍。

2為滿足鋼板局部穩定的要求，栓釘連接件最大中心間距應符合以下規定:

1）栓釘連接件剪力作用方向中心間距不應大于18%生，在為栓釘焊接處的

鋼板厚度;

2）受壓鋼板邊緣與相鄰最近的栓釘連接件邊緣距離不應大于—；

3）栓釘連接件的最大中心間距不宜大于3倍混凝土板厚度且不宜大于300mm。

3栓釘連接件剪力作用方向中心間距不應小于直徑的5倍且不應小于

100mm；剪力作用直角方向中心間距不宜小于直徑的4倍。

4栓釘連接件的外側邊緣至鋼板自由邊緣的距離不應小于25mm；

5焊釘連接件直徑不宜大于焊接處鋼板厚度的1.5倍。

2.5.9開孔板連接件應符合以下構造要求：

1多列布置的開孔板連接件，其橫向間距不宜小于開孔鋼板高度的3倍。

2開孔板連接件的鋼板厚度不宜小于12mm；

3開孔板孔徑不宜小于貫通鋼筋與最大骨料粒徑之和；

4開孔板連接件的貫通鋼筋直徑不宜小于12mm,應采用螺紋鋼筋；

5圓孔最小中心間距應符合下式規定：

f、Z-dp）2N：（3.5.9）

式中：t——開孔板連接件的鋼板厚度（mm）；

I——相鄰圓孔的中心間距（mm）；

dp----圓孔直徑（mm）；

§——開孔鋼板抗剪強度設計值（MPa）；

N：——開孔板連接件的單孔抗剪承載力（N）。

2.5.10抗拔不抗剪連接件應符合以下構造要求:

1連接件螺桿的直徑不應小于相鄰栓釘釘桿直徑，螺帽帽檐長度不應小于釘

桿直徑的兩倍，且不應小于20mm。

2連接件螺帽厚度不應小于釘桿直徑。

3連接件外圍低彈模的材料的厚度應根據負彎矩混凝土頂板與鋼梁上緣在

活載下的最大滑移量確定，且不應小于5mm。

4連接件的布置間距不應大于300mm,從而為橋面板提供一定的抗拔力，

防止混凝土板在局部輪載的作用下，與鋼梁上緣表面分離甚至被掀起。

2.6組合橋梁的溫度效應

2.6.1組合橋梁結構的溫度效應可分解為均勻溫度作用和梯度溫度作用兩部分。

均勻溫度作用是由季節性氣溫變化造成的橋梁整體升溫和降溫。梯度溫度效應是

由太陽輻射、晝夜溫差和寒潮等環境因素引起的橋梁截面不均勻溫度變化，除特

殊說明外，一般可只考慮沿豎向的梯度溫度效應。

條文說明

橋梁結構在正常工作狀態均暴露在外界環境中，承受諸如太陽輻射、季節性

氣溫變化、晝夜溫差和寒潮等環境因素的影響。這種環境因素的變化將在橋梁結

構中產生復雜的溫度場，引起不可忽略的溫度應力和溫度變形。與純混凝土和純

鋼橋相比，組合橋梁的溫度效應有其特殊性，需要引起重視。一方面，鋼和混凝

土的熱膨脹系數不同，即使梁截面發生均勻的溫度變化也會引起梁的彎曲變形和

截面內的自平衡應力。另一方面，鋼屬于熱的良導體，而混凝土是熱惰性材料。

在日照作用或外界溫度突然變化時，鋼結構部分的很快就接近環境溫度，而混凝

土部分的溫度變化則較滯后，兩者之間的溫差可產生更為不利的溫度效應。

2.6.2計算組合橋梁的溫度效應時，材料的線膨脹系數可按照表362取值。

表3.6.2線膨脹系數

材料線膨脹系數（X10-6C）

結構鋼12

普通混凝土10

2.6.3橋梁的均勻溫度作用主要由季節性的溫度變化造成。如無更有效方法，計

算均勻溫度作用時采用的最高和最低有效溫度可參考橋梁所在地的年平均最高氣

溫和最低氣溫確定。

^T?nm=Te_mm-T0(3.63-1)

△乙min=(.min—"(363-2)

式中：——計算均勻溫度作用時采用的最高和最低有效溫度；

、乙min——橋梁所在地氣象臺站長期記錄的年最高溫度平均值和年最

低溫度平均值，可根據橋梁實際情況和極端溫度情況進行修正；

To——成橋時的橋梁溫度。

2.6.4橋梁的梯度溫度作用的計算可采用圖364所示的豎向溫度梯度曲線，其

中正溫度梯度下溫差分布如式(364-1),負溫度梯度下溫升分布如式(364-2)中，

其中心為混凝土橋面板厚度,式中溫度曲線關鍵參數取值如表3.6.4。

dr,。*AT

-2，訪

三次曲線

ARv)-0

,,??11/

(a)正溫度梯度(b)負溫度梯度

圖3.6.4豎向梯度溫度

△小一志［'°=aOOmm.a)

0,y>400mm

△*+的一人/Q<y<OAh

20.4萬，-c

△%⑴=0.6言200(20°+47)，°?也"),"200+”(3.6.4-2)

0,y>200+hc

表3.6.4豎向梯度溫度中的參數取值

瀝青層厚度(mm)混凝土板厚(mm)△5

020024.9-2.4-8.4

025024.7-3.4-10.4

030024.7-4.3-11.7

040024.8-5.2-12.8

5020020.9-0.9-11.0

5025020.6-1.4-12.3

5030020.4-1.9-12.7

5040020.3-3.3-15.4

10020017.2-0.1-10.2

10025016.9-0.2-12.2

10030016.7-0.7-13.7

10040016.8-1.7-16.1

均值20.7-2.1-12.2

條文說明

橋梁的梯度溫度作用由太陽輻射、晝夜溫差或寒潮等短期效應造成。其中正

溫度梯度主要由太陽輻射造成，截面溫度從梁頂到梁底呈指數型降低。負溫度梯

度主要由于晝夜溫差或寒潮造成，截面溫度從梁內部向頂底面遞減。

混凝土板厚和瀝青層厚度對于組合橋溫度梯度的分布有較大的影響，其中混

凝土導熱能力較差，儲熱能力強，因此板厚增大時不容易受溫度作用影響，而板

厚增加時，豎向正溫差在混凝土頂面變化的數值較小，豎向負溫差在混凝土板頂

面的數值會降低。瀝青層的導熱性能較弱，在太陽輻射下相當于覆蓋在組合梁表

面的一個隔熱層，從而可以降低橋梁的豎向溫度效應。

2.6.5溫度效應組合

均勻溫度作用和梯度溫度作用同時作用時，按式(365-1)和(365-2)考慮兩者

的組合作用。

Src=0.35S”+ST”(365-1)

ST.C=STU+0.75Sr,?(365-2)

式中：ST.C——均勻溫度效應和梯度溫度效應的組合作用，取(365-1)和(365-2)

中的最不利者；

STM——均勻溫度作用引起的內力和變形；

s,,?——梯度溫度作用引起的內力和變形。

2.7鋼-混凝土組合梁的收縮和徐變效應分析

2.7.1鋼-混凝土組合梁應考慮混凝土收縮及徐變的影響。

條文說明

混凝土的收縮徐變對于組合梁的長期性能有較大的影響。在鋼-混凝土組合梁

中，收縮會使得混凝土產生較大的拉應力而開裂；徐變會導致處于較大壓應力狀

態下的混凝土發生較大的變形，這種變形將導致預應力的損失和結構的長期下撓。

組合梁混凝土收縮徐變效應的計算主要采用簡化分析方法，未考慮混凝土材

料、截面尺寸、環境濕度及加載齡期影響。對混凝土收縮采用等效降溫計算，混

凝土徐變則采用有效彈性模量方法。考慮徐變時，混凝土考慮長期效應的有效模

量比不再取固定的K=0.4或0.5,而是結合混凝土徐變系數發展曲線確定，其中根

據荷載類型確定的徐變因子憶，永久作用取1.1,徐變因子參照歐洲規范4.

在超靜定結構中，混凝土收縮徐變將引起結構內力重分布，建議采用有限元

等較為精確的分析方法計算組合梁收縮徐變效應。

2.7.2混凝土橋面板收縮作用應按鋼與混凝土橋面板結合后開始計入，混凝土的

收縮應變可按照現行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTGD62

規定計算。對混凝土預制板等預制構件可根據鋼與混凝土橋面板結合前發生的齡

期和理論厚度對收縮應變系數進行相應折減。

2.7.3混凝土徐變的計算，可假定與混凝土應力呈線性關系。當缺乏符合當地實

際條件的數據和計算方法時，混凝土徐變系數的取值可按照現行《公路鋼筋混凝

土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTGD62規定計算。

2.7.4在橋梁設計中需考慮收縮和徐變對預應力損失的影響時，混凝土收縮應變

值和徐變系數值以及預應力筋應力松弛損失可按照現行《公路鋼筋混凝土及預應

力混凝土橋涵設計規范》JTGD62規定計算。

2.7.5持久荷載作用下,驗算組合梁截面時應考慮鋼與混凝土結合后混凝土徐變

的影響。計算可采用混凝土有效彈性模量。

混凝土有效彈性模量：

(3.7.5-1)

鋼與混凝土的有效彈性模量比:

C3.7.5-2)

式中：——短期荷載作用下鋼與混凝土彈性模量比，ns=Es/Ec；

Es——鋼材彈性模量；

Ec——混凝土彈性模量;

憶.——根據荷載類型確定的徐變因子，永久作用取0.82,用于調整內力的

強迫位移作用取1.5；

以/，幻——加載齡期為f°,計算考慮齡期為7的混凝土徐變系數。徐變系數

最終值，可根據混凝土橋面板的加載齡期和理論厚度進行計算。

2.7.6對于非預應力鋼-混凝土組合橋梁，混凝土徐變、收縮等作用引起的截面

應力增量，可采用基于有效彈性模量的虛擬荷載法近似計算，或采用精細的有限

元模型電算；對于預應力鋼-混凝土組合橋梁，混凝土徐變、收縮等作用引起的截

面應力增量，需綜合考慮體外預應力筋、體內預應力筋松弛影響。

條文說明

虛擬荷載法的計算公式如下:

1徐變引起的永久作用截面內力增量

永久作用下徐變引起的混凝土應力增量:

△々?,幻=)(Kt,r)[1-K(t,z)](3.7.6-1)

ECV￡C(Z00re0

徐變引起的截面內力增量:

庶，,=/4%[1-與《，，0)]0。，，0)C3.7.6-2)

C3.7.6-3)

式中：￡M——開始計算徐變時刻的荷載引起的混凝土彈性應變：;

開始計算徐變時刻的荷載引起的混凝土橋面板的平均彈性應變;

(p(t,t。)——加載齡期為小,計算考慮齡期為7的混凝土徐變系數;

取混凝土橋面板形心至換算中和軸的距離；

%混凝土有效彈性模量，按式(3.7.5-1)計算;

Kre億幻——考慮型鋼約束影響的徐變應變折減系數，按下式計算:

1

以?,幻C3.7.6-4)

1+小〃〃[1+0.80(，,/())]

其中氏=A/A,為截面含鋼率，4=EJEC為鋼材與混凝土彈性模量之

比，/為鋼截面形心至混凝土橋面板形心的距離。

2考慮徐變影響的收縮截面內力增量

考慮徐變影響的收縮引起的混凝土應力增量:

△b,(r/o)=K』/o)]C3.7.6-5)

收縮引起的截面內力增量:

弓M=E<A[1—Kre(t,)]4)C3.7.6-6)

M<*h=2sOocC3.7.6-7)

式中：￡,&）——開始計算徐變時刻的荷載引起的混凝土彈性應變；

工——開始計算徐變時刻的荷載引起的混凝土橋面板的平均彈性應變：

為。——混凝土橋面板形心至換算中和軸的距離；

￡?。,幻——考慮型鋼約束影響的徐變應變折減系數，按式（376-4）計算。

2.7.7預應力鋼-混凝土組合梁當需要計算施工階段變形時，可按構件自重和預

加力產生的初始彈性變形乘以［l+OQJo）］求得。此處為混凝土徐變系數，

可根據加載齡期和計算所需齡期計算。

2.7.8鋼管內混凝土在工作期間處于相當穩定的濕度環境，管內混凝土的徐變特

性可采用基于基本徐變概念的公式進行計算。

條文說明

鋼管內混凝土徐變的影響，建議采用BaZant等提出的基本徐變公式（B4徐

變模型）、GL2000徐變模型公式等進行計算。

2.7.9鋼管混凝土橋墩徐變內力及變形計算時，可根據徐變系數計算，或按照橋

墩降溫15℃計算徐變影響。鋼管內混凝土在工作期間處于相當穩定的濕度環境,

不計算鋼管混凝土收縮對橋墩內力的影響。

2.8鋼-混凝土組合橋梁的動力性能

2.8.1城市橋梁在動力效應和風荷載作用下，需滿足正常使用極限狀態準則，并

且考慮橋梁使用者的舒適性。

2.8.2在承載能力和正常使用極限狀態下，標準車輛荷載對一般類型的鋼-混組

合橋梁的動力效應,應采用車輛荷載乘以沖擊系數的方法來等效實際的動力效應,

沖擊系數的計算見3.8.4。

大型重要鋼-混組合橋梁需要采用動力有限元方法復核車橋耦合振動響應，并

采取合適的減振措施減輕橋梁振動。

2.8.3為防止人行橋和非機動車道橋在動力荷載作用下發生共振，需核算并控制

橋梁的基本頻率。

有人行荷載等作用的鋼-混組合橋梁，其豎向彎曲振動基頻人宜避免在

L6~2.4Hz的范圍內，如無法避免，需要合理評估其振動帶來的影響，或采取有效

的減振措施；當人在2.5~4.5Hz之間時，需驗算結構的人致振動響應；當工，超過

5Hz時，可認為振動響應自動滿足。

考慮使用者的舒適性，橋面任一部分的最大垂直加速度不應超過

0.5沅(m/s2),其中人為橋梁在恒載作用下的自振頻率。

條文說明

步行力試驗研究結果發現：人行步伐頻率一般在1.5Hz到2.5Hz之間，平均

頻率約為2Hz。人致橋振動理論的分析表明：當人行橋的鋼-混凝土組合橋梁的基

頻在1.6Hz到2.4Hz范圍時，容易引起共振反應。許多研究者通過大量的計算分

析表明，當結構的基頻錯開人行走的第一階諧波分量頻率時，由行人引起的結構

動力響應將很小。英國規范《Steel,C