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訪談時間：2011-03-17 16:00:00

訪談實錄

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中國橋梁網(wǎng)主持人：各位網(wǎng)友大家好！歡迎您來到中國橋梁網(wǎng)《行業(yè)交流》欄目現(xiàn)場，我是主持人王景云。今天我們有幸邀請到的嘉賓是鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)專家、清華大學(xué)博士生導(dǎo)師聶建國教授。歡迎聶老師來到我們的直播間，請聶老師與我們的廣大網(wǎng)友打個招呼。

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聶建國：各位網(wǎng)友下午好，謝謝主持人。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)性能和施工性能，采用結(jié)合技術(shù)建造橋梁能夠產(chǎn)生很高的綜合經(jīng)濟效益，近年來國內(nèi)外的相關(guān)研究和工程應(yīng)用越來越多。今天，聶老師將就“鋼－混凝土組合橋梁”這一話題與大家進行交流。聶老師，我們知道您在鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)這一領(lǐng)域是專家，很有發(fā)言權(quán)，那么首先請您跟我們的廣大網(wǎng)友分享一下您近期所做的研究工作。

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聶建國：謝謝主持人！今天很榮幸有機會來到這里和大家一起學(xué)習(xí)和交流。首先感謝中國橋梁網(wǎng)和廣大網(wǎng)友對我的支持，感謝大家對我們團隊在鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域所做的工作的關(guān)注，你們的問題也是我需要進一步學(xué)習(xí)和研究的，今天我將和大家分享一些實踐中的體會。我目前的研究方向包括鋼－混凝土組合構(gòu)件。組合結(jié)構(gòu)體系和組合結(jié)構(gòu)新技術(shù)等是我們最近幾年的主要研究方向和課題，這包括大跨度組合結(jié)構(gòu)橋梁體系的研究，另一個是改進型波形鋼腹板組合橋梁研究，第三個是鋼－混凝土組合技術(shù)在既有橋梁加固改造中的應(yīng)用。另外我們還對鋼混凝土組合錨固、組合橋面系包括長期效應(yīng)等進行了研究。其實我們在組合結(jié)構(gòu)橋梁方面也是邊學(xué)習(xí)，邊研究，邊實踐，要說做了一點工作也只能算是在老一輩工作的基礎(chǔ)上做了一些發(fā)展。另外，我幸運地趕上了我國經(jīng)濟飛速發(fā)展而帶動橋梁結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的大好機遇。作為橋梁結(jié)構(gòu)科技工作者之一，我有幸?guī)ьI(lǐng)我們團隊開展組合結(jié)構(gòu)橋梁的研究和工程應(yīng)用工作并堅持了近20年。近年來組合結(jié)構(gòu)橋梁在我國得到了迅速發(fā)展，應(yīng)該歸功于國內(nèi)組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域同行的共同努力，包括科研、設(shè)計、施工等方面的工作。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：感謝聶老師的精彩發(fā)言，接下來就把時間交給聶老師和在線網(wǎng)友進行交流。首先看這位網(wǎng)友的問題，他說請問聶老師，剪力鍵承受力比較實用的計算公式是什么？看來這是一位橋梁設(shè)計師的問題，問的也比較實在。

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聶建國：交通運輸部正在組織專家修訂《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》和《公路鋼－混凝土組合橋梁設(shè)計與施工細(xì)則》，目前兩本規(guī)范基本定稿，很快就要面世。我也有幸被邀請參加這兩本規(guī)范的修訂工作，在上述兩本規(guī)范中對栓釘（又稱焊釘或剪力釘）和PBL剪力連接件都有具體的承載力計算規(guī)定。目前我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50013中已經(jīng)給出了栓釘連接件等承載力計算公式。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：組合結(jié)構(gòu)計算是否應(yīng)考慮鋼－混凝土結(jié)合面粘接力的有利作用？

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聶建國：在鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)中，鋼與混凝土之間存在自然粘結(jié)，這種粘結(jié)作用于結(jié)合面，是否考慮結(jié)合面的粘結(jié)力，應(yīng)按具體情況而定。在很低荷載的情況下，粘接作用是存在的，但是在工程設(shè)計中，偏于安全，我們通常不考慮粘結(jié)力的作用，鋼與混凝土結(jié)合面的剪力應(yīng)由剪力連接件完全承擔(dān)。在設(shè)計的時候不應(yīng)該考慮自然粘接的作用，在荷載比較小的情況下可以考慮，但是設(shè)計的時候不能應(yīng)用。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：請問鋼－混凝土疊合梁受彎時，截面應(yīng)力分布能否采用平截面假定？計算與普通鋼筋混凝土梁有何區(qū)別？

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聶建國：鋼－混凝土組合梁在結(jié)合面配置連接件充分的情況下，在受彎作用下，截面分析是可以采用平截面假定的。自然粘接破壞以后，一定要考慮鋼和混凝土之間的相對滑移效應(yīng)。如果大家有興趣可以看一些已經(jīng)發(fā)表的論文和專著，兩個平截面假定可以適用，在粘接開始破壞以后，要考慮滑移效應(yīng)，這個可以看一些專著。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：聶教授，您好！最近開始接觸鋼－混組合結(jié)構(gòu)的收縮徐變分析，現(xiàn)在的收縮徐變分析采用的都是梁單元，但對于寬橋，存在一定的誤差。請問是否可以采用板單元分析，如何采用？謝謝！

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聶建國：如你所述，目前應(yīng)用比較廣泛的橋梁設(shè)計軟件如midas等，一般都只有梁單元具有收縮徐變的計算功能。若采用板單元分析時，考慮收縮徐變還是比較困難的，這樣在做空間效應(yīng)明顯的寬橋面系受力性能分析時，誤差較大。我們研究團隊目前已經(jīng)針對這個問題自行開發(fā)了具有三維收縮徐變分析功能的程序，并經(jīng)過試驗的驗證具有較高的精度。目前該程序已經(jīng)應(yīng)用到大跨度斜拉橋、懸索橋組合橋面系的分析中，取得了良好的效果，能較為精細(xì)地考慮寬橋面系的空間效應(yīng)和時變行為。這個問題用傳統(tǒng)的梁單元考慮比較困難，這也是我多年來一直在考慮和探索的問題，對于大跨度斜拉橋橋面系依據(jù)傳統(tǒng)的單元是不能比較精確地考慮徐變的。我的一個博士生馬上要畢業(yè)了，如果這位網(wǎng)友有興趣將來可以和他繼續(xù)交流，我學(xué)生的論文已經(jīng)完成了，必要時你們可以參考并予以指正。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：請問用有限元建模分析時，鋼－混組合結(jié)構(gòu)的本構(gòu)關(guān)系和鋼筋混凝土區(qū)別大嗎？如何處理混凝土底面與型鋼的接觸關(guān)系，以及結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形后的接觸關(guān)系，我還是個大學(xué)生，可能提出的問題有點簡單，但希望您能幫我簡單解答一下，不勝感激！

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聶建國：大學(xué)生能夠提出這么好的問題很了不起！由于本構(gòu)上關(guān)系是材料層面的問題，因此無論具體用在哪種結(jié)構(gòu)，材料本身的行為應(yīng)該不會有太大的區(qū)別，但在某些情況下，如鋼管混凝土中的混凝土，應(yīng)采用考慮約束效應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系，這與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土材料本構(gòu)有所區(qū)別。在鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)中，鋼與混凝土的連接通常采用栓釘連接件，這種連接件具有良好的抗掀起作用，沿橋縱向具有變形能力，抵抗鋼與混凝土界面的滑移。因此在有限元分析時，只需將混凝土底面和鋼梁對應(yīng)的節(jié)點之間設(shè)置縱向滑移彈簧，節(jié)點的其余自由度耦合，這樣就能較合理地模擬鋼與混凝土的共同工作，若采用非線性彈簧本構(gòu)和非線性材料本構(gòu)，則可模擬組合結(jié)構(gòu)的大變形行為。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：請問鋼－混結(jié)合處在用有限元軟件進行力學(xué)行為分析時，怎樣能保證它的仿真程度？謝謝聶老師！

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聶建國：對于鋼－混結(jié)合處進行有限元分析，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確模擬結(jié)合部連接件的受力行為，連接件的受力性能一直是組合結(jié)構(gòu)研究的一大熱點，目前已經(jīng)有比較成熟的連接件數(shù)值模型，只要選擇合理的連接件模型，就能取得較好的模擬精度。謝謝！

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中國橋梁網(wǎng)主持人：非常感謝聶教授，下面一位網(wǎng)友的提問是，鋼和混凝土連接應(yīng)如何考慮？RPC抗剪如何模擬？

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聶建國：鋼和混凝土之間的連接主要采用剪力連接件，目前栓釘連接件由于施工簡單，且有良好的變形能力和受力性能，應(yīng)用最為廣泛，也是比較先進的。連接件的抗剪模擬可采用彈簧單元，并賦予彈簧單元合理的本構(gòu)關(guān)系。目前應(yīng)該來說栓釘連接件應(yīng)用最廣泛。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶老師！網(wǎng)友的提問非常踴躍，聶老師對這些問題進行了歸類，并將進行分類解答。接下來我們回答組合橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題。一位網(wǎng)友的問題是這樣的：請問聶教授，對于斜拉橋的鋼－混結(jié)合段有什么要注意的地方？有無設(shè)計理論和系統(tǒng)研究？

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聶建國：斜拉橋中的鋼－混結(jié)合段是一種比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式，根據(jù)結(jié)合段所處位置和受力情況，有如下幾種構(gòu)造形式：完全承壓式、承壓傳剪式、部分截面承壓式、部分截面承壓傳剪式等。不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式對應(yīng)不同的受力模式。鋼－混結(jié)合段的設(shè)計與施工有很多值得注意的地方，例如在設(shè)計中，鋼－混結(jié)合段設(shè)置位置的選取，結(jié)合段的長度、結(jié)合段的構(gòu)造形式、結(jié)合段的施工工藝等，限于時間詳細(xì)問題不展開。網(wǎng)友如果有興趣具體可參考即將出版的交通運輸部主持修訂的《公路鋼－混凝土組合橋梁設(shè)計與施工細(xì)則》，在我們即將出版的《鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁》中也有介紹。這個問題比較復(fù)雜，需要具體情況具體分析，不同的情況要根據(jù)最佳結(jié)構(gòu)段，從構(gòu)造、施工等方面來進行考慮。這本書主要面對廣大工程設(shè)計和施工人員，是我們近20多年來對組合結(jié)構(gòu)橋梁學(xué)習(xí)、研究和實踐的一個總結(jié)。屆時歡迎網(wǎng)友們多多批評指正。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：對于諾曼底大橋，我想請聶老師分析一下它采用塔梁固結(jié)體系的原因，以及這種布置的優(yōu)缺點，能和別的體系做一下對比更好。另外，越詳細(xì)越好。

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聶建國：諾曼底大橋建成時是當(dāng)時世界上第一跨徑斜拉橋，且橋位于勒阿佛爾和洪夫勒爾間塞納河靠上游側(cè)河灣口，抗風(fēng)穩(wěn)定性問題首當(dāng)其沖。諾曼底大橋采用塔梁固結(jié)體系，在施工期間塔梁固結(jié)形成很好的穩(wěn)定體系，對施工期間結(jié)構(gòu)體系抗風(fēng)穩(wěn)定性有著很大的幫助。其次，諾曼底大橋邊跨主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁形式，塔梁連接相對容易，且省去了大噸位支座。當(dāng)然，解決斜拉橋抗風(fēng)問題不一定要靠這種方式，日本的多多羅大橋和我國的蘇通大橋，都沒有采用墩梁固結(jié)的形式。根據(jù)我國橋梁建設(shè)經(jīng)驗，在大跨橋梁結(jié)構(gòu)中一般不采用塔梁固結(jié)形式，因為一旦固結(jié)之后，主梁的溫度變形將導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生較大的側(cè)向變形，對主橋受力不是很有利。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：下面一位網(wǎng)友問無支架施工的鋼－混組合梁，增強剛度有哪些好辦法？

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聶建國：對梁式組合橋來說，在有條件的時候可以設(shè)計臨時支架，這樣可以節(jié)省用鋼量。如果沒有條件，則可以采用體外預(yù)應(yīng)力等方法以增加組合梁無支架施工期間鋼梁的剛度。比如我們在重慶的一座橋梁加寬設(shè)計中，現(xiàn)場沒有條件打支架，我們采取了直接一跨跨過去，如果剛度強度不夠的話可以加大截面或加一些體外預(yù)應(yīng)力。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：我想問一下，鋼管混凝土構(gòu)件中，混凝土澆筑后因收縮徐變等因素導(dǎo)致無法和鋼管緊密連結(jié)，影響協(xié)同受力的問題有什么好的解決辦法？

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聶建國：這個問題已經(jīng)有過研究，研究表明，鋼管混凝土中混凝土的收縮很小，徐變系數(shù)僅為普通鋼筋混凝土柱的1/3－1/2，收縮徐變對鋼管混凝土承載力影響很小，幾乎不會影響鋼管和混凝土之間的協(xié)同受力。為什么呢？因為如果是混凝土收縮徐變增加一點，它們又會達到一個新的平衡。曾經(jīng)有一組對比實驗，一種是混凝土和鋼管平齊，一種是混凝土高出鋼管一點，一種是混凝土低于鋼管一點，最后三者的承載力一樣。鋼管混凝土由于在使用當(dāng)中，徐變引起的變形差不會影響鋼管混凝土的承載力，會達到一種新的平衡。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：聶老師的解答非常精彩。下面一位網(wǎng)友說，請問聶教授，鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)是不是對材料有特殊要求？例如鋼材和混凝土的結(jié)合問題有哪些設(shè)計和施工要求？

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聶建國：我的觀點是如何來應(yīng)用鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)，如何應(yīng)用傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，如何應(yīng)用我們國家目前施工隊伍的水平做出高性能的結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)是一個比較好的選擇。鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)對材料沒有特殊的要求，鋼材和混凝土的結(jié)合主要通過剪力連接件，目前已經(jīng)有非常成熟的設(shè)計方法和施工工藝，應(yīng)用也十分廣泛。鋼材按照鋼結(jié)構(gòu)工藝要求進行防腐處理，混凝土按照混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計方法進行設(shè)計，就能滿足長期使用的要求，應(yīng)該說可以滿足耐久性的要求。我們沒有特殊要求，如果我們需要截面更小一點，鋼材強度可以高一些，Q390都沒有問題，混凝土也可以用C60甚至C80都沒有問題。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：在鋼－混結(jié)合部位，剪力鍵一般都常用哪幾種形式？哪一種相對來講最常用？

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聶建國：常用的剪力連接件有栓釘、槽鋼、彎筋、PBL等，栓釘連接件由于施工簡單，且有良好的變形能力和受力性能，目前在結(jié)合部位應(yīng)用最為廣泛。應(yīng)該說每一種連接件都有其適用范圍，比如在結(jié)合段就可以采用其他類別的連接件，但是最常用的還是栓釘連接件，國際上也是這樣的。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：聶教授您好，鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)之間的連接目前最流行的方法是什么？

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聶建國：鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)之間的連接主要采用剪力連接件，目前栓釘連接件由于施工簡單，且有良好的變形能力和受力性能，應(yīng)用最為廣泛。栓釘連接件最大的好處是各向抗剪能力相同并且能夠重分布剪力，因此沒有必要按照實際剪力圖去布設(shè)連接件。如果按照剪力圖設(shè)計連接件對設(shè)計師來說太麻煩了，目前栓釘連接件設(shè)計可以分段均勻布置，這樣就給橋梁設(shè)計和施工帶來了很大的方便。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶教授！鋼－混結(jié)構(gòu)中兩種不同材料之間的收縮徐變不一致，如何處理連接問題？同時如何解決溫度應(yīng)力？

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聶建國：收縮徐變和溫度效應(yīng)會給組合結(jié)構(gòu)帶來不利效應(yīng)，主要會引起混凝土的開裂。除了在計算上做精細(xì)的分析外，可以采取以下措施減小收縮徐變和溫度應(yīng)力的不利影響：比如采用合理的施工工序減小混凝土板的拉應(yīng)力，如連續(xù)組合橋梁，可以先澆跨中的混凝土，然后再澆中間支座段的混凝土，這樣橋梁負(fù)彎矩區(qū)的混凝土在使用之前不受拉或拉應(yīng)力很小，相當(dāng)于提供了免費的預(yù)應(yīng)力。另外采用預(yù)制板或疊合板減小收縮徐變效應(yīng)，在局部拉應(yīng)力較大的部位，如連續(xù)組合梁負(fù)彎矩區(qū)，可以采用縱向可自由變形的連接件來釋放混凝土板中的拉應(yīng)力。我們發(fā)展了一種新型連接件，可以抗分離，但不抗剪，最近我們的成果在實際橋梁工程中得到應(yīng)用，到時候會在一些會議論文中予以介紹。謝謝！

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中國橋梁網(wǎng)主持人：接下來請聶教授回答一些組合橋梁耐久性方面的問題。鋼－混組合梁橋鋼砼梁橋作為公路、鐵路的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造完整性和耐久性是關(guān)鍵，采取什么預(yù)防措施，如何來提高和保證？

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聶建國：目前，工程界一直擔(dān)心鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)的耐久性不好，是基于如下兩個方面：一是混凝土開裂；二是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。其實每一種結(jié)構(gòu)都有耐久性問題，這包括混凝土結(jié)構(gòu)，但從工程實踐來看，組合結(jié)構(gòu)的耐久性問題沒有想象的那么嚴(yán)重，我們只要通過合理的設(shè)計和構(gòu)造措施，確保施工質(zhì)量和科學(xué)的維護以及科學(xué)的管理，耐久性是有保證的，比如剛剛說到負(fù)彎矩區(qū)如何減少拉應(yīng)力控制裂縫可以采取的措施等?，F(xiàn)在已有很多學(xué)者在致力于組合結(jié)構(gòu)耐久性問題的研究，這非常好，研究成果會陸續(xù)與大家見面。工程實踐證明，很多組合結(jié)構(gòu)橋梁服役了幾十年之后，還沒有出現(xiàn)明顯的耐久性不足的問題，現(xiàn)在的防腐技術(shù)也提高了，北京第一座組合結(jié)構(gòu)橋梁是1993年建的，現(xiàn)在已經(jīng)十八年了，目前還沒有發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)耐久性問題。我們只要定期維護，耐久性應(yīng)該是有保證的，做好橋面防水很重要，混凝土結(jié)構(gòu)橋梁也是這樣，橋面開裂以后腐蝕鋼筋也比較麻煩。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶老師，鋼－混組合梁橋鋼砼梁橋的病害有哪些？如何降低病害？在設(shè)計和施工過程中怎樣提前預(yù)防，以避免以后出現(xiàn)病害？

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聶建國：這個問題和前面的問題有關(guān)聯(lián)性，主要病害：一是混凝土開裂，二是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。但組合結(jié)構(gòu)耐久性問題沒有想象的那么嚴(yán)重。我個人覺得，組合結(jié)構(gòu)橋梁中應(yīng)盡量避免混凝土直接受拉，如果受拉不可避免，就應(yīng)該合理控制裂縫寬度，讓混凝土盡量處于受壓狀態(tài)。剛剛我說的一些施工措施和構(gòu)造措施就可以避免病害的發(fā)生。只要對組合結(jié)構(gòu)橋梁進行合理設(shè)計、施工、維護，組合結(jié)構(gòu)的耐久性就能得到保證。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：鋼筋砼梁式橋包括簡支梁、懸臂梁及連續(xù)梁橋。這些橋梁在運營過程中由于各種原因出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致承載能力下降，不滿足運營要求，采取什么有效的措施對這些橋梁進行處治、加固？

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聶建國：這個問題好像不是針對組合結(jié)構(gòu)，但是我也想對此回答一二。目前我國還處在大規(guī)模建設(shè)時期，舊橋改造加固問題還不是非常明顯，但是已經(jīng)刻不容緩，等再過一二十年，舊橋改造工作必然是橋梁工程界的一件大事，就和現(xiàn)在歐美一些國家相似。舊橋改造加固是一個非常復(fù)雜的工作，我們認(rèn)為舊橋改造方法不能一成不變，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的改造加固技術(shù)。因為每一座橋都有不同的特點，不同的舊橋應(yīng)該選擇不同的加固方法。目前加固方法很多，粘鋼加固、體外應(yīng)力加固等，包括近年來我們發(fā)展的鋼－混凝土組合加固等，每一種加固技術(shù)都有其自身特點和適用范圍，我們在這方面要好好研究?，F(xiàn)在一些加固方法用得不太恰當(dāng)，當(dāng)然這方面隨著經(jīng)驗的積累，在舊橋改造加固方面仍然會有更多好的成果、也會有好的效果，另外我的觀點是對于舊橋要采取救死扶傷的態(tài)度，不能動輒就拆，能加固改造的盡可能加固，因為拆除橋梁對環(huán)境的影響非常不利，近年來我們對一些舊橋通過組合加固技術(shù)進行加固改造，取得了很好的效果。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：“救死扶傷”這四個字真好，體現(xiàn)了聶教授非常強的責(zé)任心。下面的問題集中在組合結(jié)構(gòu)橋梁工程應(yīng)用前景上。請問鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁中的應(yīng)用有哪些典型工程？鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁工程中應(yīng)用的技術(shù)難點有哪些？

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聶建國：近年來，隨著工程師、科研人員對鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)的認(rèn)識逐漸深入，組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢也在工程應(yīng)用當(dāng)中逐漸顯露出來。組合結(jié)構(gòu)橋梁比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋梁自重輕得多、施工速度快得多，不影響交通，對抗震也是有利的，用鋼量大大減少，剛度提高、行車舒適度提高，取得了比較好的綜合效益。由于其綜合效益好，鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，一般有梁式橋，特別是在城市立交、匝道、跨高速公路、跨鐵路的橋梁。據(jù)統(tǒng)計，北京市目前大約有300座以上的鋼－混凝土梁式橋。另外還有鋼管混凝土拱橋包括拱肋和組合橋面系、組合梁斜拉橋（又稱疊合梁斜拉橋和組合梁斜拉橋），現(xiàn)在在國內(nèi)也是越來越多，比如重慶的觀音巖大橋。還有混合梁斜拉橋、大跨懸索橋也已經(jīng)開始采用鋼－混組合橋面系。幾年前建的懸索橋用組合橋梁還有一些擔(dān)心，現(xiàn)在正在修建的武漢鸚鵡洲長江大橋就采用組合結(jié)構(gòu)橋面系，這對提高行車舒適度、保證橋面的鋪裝非常有利。應(yīng)用的技術(shù)難點有如下幾個方面：第一，針對鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁，組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計方法相對滯后，設(shè)計規(guī)范還不夠完善，給設(shè)計人員的工作造成了一定的困難；第二，現(xiàn)在的一些計算軟件對組合結(jié)構(gòu)橋梁還處于無所適從階段，比如剛才我提到的徐變收縮效應(yīng)，精確考慮還有一定困難，使實際受力狀態(tài)與我們假設(shè)的計算模型有差異，這樣導(dǎo)致我們不能準(zhǔn)確掌握橋梁結(jié)構(gòu)的某一點真實受力狀態(tài)；第三，工程技術(shù)人員對鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁或多或少存在一些疑慮問題，因為經(jīng)驗不太多，所以困惑相對多一些，如負(fù)彎矩區(qū)混凝土板開裂、界面腐蝕性問題等。鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁相對新一點，大家做得多了，就會發(fā)現(xiàn)它是非常靈活的結(jié)構(gòu)形式。我前面也提到一些例子，我相信在我們的共同努力下，很多問題將會逐漸得以解答。因為隨著工程實踐的積累和科研工作的不斷深入，我們現(xiàn)在困惑的這些問題在將來都會越來越清楚。我們科研團隊包括國內(nèi)的同行，在今后的研究中會盡可能逐步滿足工程界對組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計的要求。謝謝！

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶老師。下面一位網(wǎng)友說，能否請聶教授談?wù)務(wù)憬⒔粯蛱鹿实脑颍?/li>

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聶建國：謝謝這位網(wǎng)友，看來他很有社會責(zé)任感，我沒有參加相關(guān)的橋梁事故調(diào)查和鑒定會，具體情況不是非常清楚，我也是通過網(wǎng)絡(luò)了解的，我把那幾張照片都下載下來了，所以你知道的會比我多。不過我想說一點，對于結(jié)構(gòu)工程包括橋梁工程，全過程控制包括設(shè)計、構(gòu)造、施工和管理等環(huán)節(jié)對結(jié)構(gòu)安全都是至關(guān)重要的。我想強調(diào)一下全過程控制，只要各個環(huán)節(jié)做好了，只要每個參與人員盡職盡責(zé)，任何橋梁事故應(yīng)該都是可以避免或大幅減少的。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶老師。我們也希望這種事故越來越少。有網(wǎng)友問鋼－混組合橋梁是否適用于小型橋梁？當(dāng)今大型橋梁中的鋼－混組合橋梁技術(shù)發(fā)展到什么階段？

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聶建國：組合結(jié)構(gòu)橋梁真正發(fā)展比較快是在20世紀(jì)50年代以后，從20－25米跨徑的中小跨徑梁橋到跨徑近千米的斜拉橋，目前都有組合結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用。組合結(jié)構(gòu)技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于大跨度斜拉橋和懸索橋，我們國家已建成的最大跨徑組合梁斜拉橋主跨為605米，正在修建的最大跨徑組合梁斜拉橋主跨已達616米，目前我國正在修建中的最大跨徑的組合梁懸索橋主跨達850米。組合橋梁從中小跨徑橋梁到大跨度懸索橋，說明組合橋梁還是有其優(yōu)點的，正是因為它的優(yōu)點才對它提出了要求，有了需求就促進了我們的進一步研究。小跨徑從經(jīng)濟性來講，不一定適用組合結(jié)構(gòu)橋梁，不能因為我研究組合結(jié)構(gòu)就強調(diào)一味都用組合結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)一定要用在非常適合的地方，在30米跨度以上可以凸顯出它的優(yōu)點，它的特點是跨度越大越能顯示出優(yōu)點。在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域里這樣，跨度超過10米到12米的梁可以考慮，跨度較小的時候還是用混凝土梁比較合適。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶老師。下面一位網(wǎng)友說，請問聶教授，矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)多數(shù)都是用于建筑結(jié)構(gòu)上，不知道在橋梁工程方面的發(fā)展前景如何？目前，對矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究還是參照國外的研究方法，規(guī)范也是如此，在橋梁上的應(yīng)用更是少之又少，是不是發(fā)展空間很小了？

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聶建國：矩形鋼管混凝土由于施工方便、承載力高、抗震性能好，同時相比圓形鋼管混凝土，與其他構(gòu)件的連接構(gòu)造相對比較簡單；相比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)，可避免裂縫外露；相比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，可顯著改善其受壓穩(wěn)定性能。因此，如果能用在合適的部位便可充分發(fā)揮其優(yōu)勢，在橋梁結(jié)構(gòu)中仍然有廣闊的應(yīng)用前景。譬如大跨斜拉橋和懸索橋中的橋塔，尤其對于那些形狀復(fù)雜的橋塔，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制往往比較困難，施工也很復(fù)雜，這時采用鋼管混凝土組合橋塔就能很好地解決這一問題。此外，橋墩也可采用矩形鋼管混凝土，現(xiàn)在我們正在發(fā)展一種改進的連續(xù)組合桁梁橋，為了提高負(fù)彎矩區(qū)的剛度和承載力，我們在負(fù)彎矩區(qū)下弦采用矩形鋼管混凝土形式，取得了良好的效果。我們還發(fā)展了一種桁式的波形鋼腹板橋，負(fù)彎矩區(qū)的下弦受壓桿也采用了矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)形式，對連續(xù)組合橋正彎矩區(qū)的上弦鋼管和在負(fù)彎矩區(qū)的下弦鋼管都灌了混凝土，這樣可以提高抗壓承載力。謝謝！

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝您！鋼－混組合結(jié)構(gòu)與鋼－混混合梁結(jié)構(gòu)相比在設(shè)計上和施工上有什么優(yōu)點，這兩種結(jié)構(gòu)各適用于什么情況？

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聶建國：鋼－混組合結(jié)構(gòu)是一個大概念，鋼－混混合梁結(jié)構(gòu)是其中一種結(jié)構(gòu)形式，采用鋼－混混合梁結(jié)構(gòu)是為了充分發(fā)揮鋼與混凝土材料各自的優(yōu)點，這也是組合結(jié)構(gòu)的基本思想。鋼－混混合梁結(jié)構(gòu)主要適用于大跨徑斜拉橋、懸索橋和連續(xù)梁橋。在這些橋梁結(jié)構(gòu)形式中，邊跨主要起到平衡主跨重量的作用，隨著橋梁跨度的不斷增加，采用單一材料時往往很難在結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與經(jīng)濟性之間尋求一個更好的平衡點。采用預(yù)應(yīng)力混凝土主梁的斜拉橋，當(dāng)跨徑超過500米后主梁重量將很大，其跨越能力將受到限制，而采用鋼箱梁斜拉橋造價又偏高。為解決這一問題，并充分發(fā)揮混凝土梁的壓重作用和鋼梁跨越能力大的特點，采用主跨為鋼梁、邊跨為混凝土梁的鋼－混混合梁結(jié)構(gòu)是一種不錯的選擇。另外，組合結(jié)構(gòu)橋梁的優(yōu)點是受力性能好、抗震性能優(yōu)良、自重輕、施工快速方便（如可以省腳手架和模板）、保護環(huán)境、不影響下部交通等，綜合效益顯著，因此組合結(jié)構(gòu)橋梁具有廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)然任何一種結(jié)構(gòu)形式都有它的適用范圍，組合結(jié)構(gòu)橋梁也是如此。我們一定要強調(diào)，不是什么時候都要采用組合橋梁。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：下面有位網(wǎng)友想請問聶教授，鋼－混凝土橋梁在市政上用得多不多，在減輕自重上有多大優(yōu)勢？

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聶建國：目前鋼－混凝土組合橋梁由于自重輕、施工方便、不影響交通，在市政施工上有非常明顯的優(yōu)勢。目前在北京已經(jīng)有300多座，深圳、廣州等其他城市應(yīng)用也非常多。自重可以相對減輕40%，曾經(jīng)有一個組合橋梁工程實例，其自重減輕70%，所以在市政施工當(dāng)中優(yōu)勢非常明顯，因為工期短，又不影響交通。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：請聶教授就波形鋼腹板的情況簡單介紹一下。

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聶建國：波形鋼腹板在我們國家也就10年左右的歷史，目前國內(nèi)建成的還比較少，它是一種新型的組合橋梁，由于腹板縱向剛度小所以可以不承擔(dān)縱向應(yīng)力，但腹板抗剪非常有利。另外這種波形鋼腹板可以有效降低結(jié)構(gòu)自重，但是傳統(tǒng)的波形鋼腹板組合梁施工還是比較復(fù)雜，尤其是下翼緣混凝土的澆筑，我們有兩個發(fā)明專利，對傳統(tǒng)波形鋼腹板組合梁做了改進。

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中國橋梁網(wǎng)主持人：謝謝聶教授和大家進行交流，最后請聶教授再和大家強調(diào)幾點。

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聶建國：謝謝主持人，在結(jié)束交流和匯報之前我想和各位強調(diào)幾點：（1）任何結(jié)構(gòu)設(shè)計都要做到結(jié)構(gòu)體系合理先進、傳力直接、符合基本的抗震設(shè)計原則、構(gòu)造簡單、施工方便，要通過合理先進的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)橋梁美，而不是為了追求美而產(chǎn)生不合理的結(jié)構(gòu)和過多地增加投資。其實結(jié)構(gòu)本身是很美的，結(jié)構(gòu)方案是否合理在很大程度上決定了結(jié)構(gòu)的安全。（2）結(jié)構(gòu)的整體牢固性非常重要，一些結(jié)構(gòu)的破壞并不是因為強度、剛度不足，而是因為牢固性不夠、構(gòu)造措施不到位，包括施工階段和使用階段，從汶川地震結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌包括一些工程事故可以清楚地看出這一點。（3）結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)與假設(shè)的模型存在差異，導(dǎo)致我們不能準(zhǔn)確掌握結(jié)構(gòu)的真實性能，比如房屋結(jié)構(gòu)中的強柱弱梁雖然驗算滿足了，但是梁的實際承載力和剛度比計算的要高。為什么我們看到很多震害盡管在設(shè)計驗算時滿足強柱弱梁要求，但是最后還是發(fā)生柱端破壞？原因就是實際上梁的極限承載力和剛度要高于我們估算的。（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的結(jié)合以及與使用階段的管理都是密不可分的，不同階段要緊密地結(jié)合，如設(shè)計一定要考慮施工的可行性和可操作性，投入使用以后還要好好地管理起來，包括精心養(yǎng)護等。橋梁工程是一個系統(tǒng)工程，所以希望年輕的學(xué)子在今后走向工作崗位之后一定要注意這個問題，從設(shè)計到施工，包括從材料開始。這是我的一些個人觀點，供大家參考和批評指正。因為時間關(guān)系要結(jié)束和大家學(xué)習(xí)與交流了。各位網(wǎng)友，再次感謝你們對組合結(jié)構(gòu)橋梁的興趣和關(guān)注。組合結(jié)構(gòu)橋梁以其顯著的特點和優(yōu)越性，已成為橋梁結(jié)構(gòu)體系的重要發(fā)展方向之一，并且組合結(jié)構(gòu)橋梁還會向更廣義的方向發(fā)展，包括與其他新材料如FRP等的組合。組合結(jié)構(gòu)橋梁將在實現(xiàn)我國橋梁強國的進程中發(fā)揮越來越重要的作用，現(xiàn)在我們是橋梁大國，老一輩一直在強調(diào)我們要向橋梁強國邁進，我將帶領(lǐng)我們團隊繼續(xù)努力工作，與國內(nèi)同仁們一起共同促進組合結(jié)構(gòu)橋梁的進一步發(fā)展。本人帶領(lǐng)的團隊能夠在鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域開展一些工作應(yīng)該感謝前輩的引領(lǐng)，我的碩士研究生導(dǎo)師孫國良先生在1982年年初把我引進了鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，為我日后開展組合結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。1992年我的博士后合作導(dǎo)師沈聚敏先生把我引到了一個新的科研平臺——清華大學(xué)結(jié)構(gòu)工程研究所，為我進一步開展組合結(jié)構(gòu)的科研工作創(chuàng)造了良好的環(huán)境和條件。還要感謝前輩們長期以來的指導(dǎo)、關(guān)懷和鼓勵，感謝國內(nèi)同仁的支持和幫助。為什么一定要強調(diào)這些？因為包括我的一些專著，很多實例都是靠國內(nèi)的同行提供的，我們緊密合作，他們給我提供了一個個很好的學(xué)習(xí)和實踐的機會。感謝本團隊全體成員的辛勤工作，今天我?guī)Я宋业膬蓚€博士生來到現(xiàn)場，我們的工作是團隊成員共同完成的。感謝清華大學(xué)實驗室全體工作人員的支持和幫助。我之所以能夠在組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域里有些收獲，是因為有他們的支持。同時感謝國家自然科學(xué)基金委員會、科技部、北京市自然科學(xué)基金委員會、北京市科學(xué)技術(shù)委員會，以及相關(guān)企業(yè)的資助。因為沒有經(jīng)費我們做不了研究，沒有與企業(yè)的結(jié)合就沒有實踐的機會。同時，向廣大網(wǎng)友表示感謝，今天下午你們用這么寶貴的時間和我交流，對我來說也是一個學(xué)習(xí)的過程，再次感謝中國橋梁網(wǎng)提供這樣一個學(xué)習(xí)的機會。謝謝大家！

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中國橋梁網(wǎng)主持人：因為時間關(guān)系，我們這一期的在線交流就進行到這里，再次感謝聶老師做客我們欄目，謝謝聶老師的精彩解答，也非常感謝廣大網(wǎng)友的熱情參與。下一期做客中國橋梁網(wǎng)的嘉賓是中國工程設(shè)計大師、港珠澳大橋主體工程主要設(shè)計負(fù)責(zé)人之一、中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司副總經(jīng)理孟凡超先生，還請廣大網(wǎng)友及時關(guān)注我們的網(wǎng)站，謝謝大家！

網(wǎng)友問答

lxhr11：鋼混結(jié)構(gòu)中兩種不同材料之間的收縮徐變不一致，如何處理連接問題？同時如何解決溫度應(yīng)力？

聶建國：收縮徐變和溫度效應(yīng)會給組合結(jié)構(gòu)帶來不利效應(yīng)，主要會引起混凝土的開裂，除了在計算上做精細(xì)的分析外，可以采取以下措施減小收縮徐變和溫度應(yīng)力的不利影響：比如說采用合理的施工工序減小混凝土板的拉應(yīng)力、比如說連續(xù)組合橋梁，可以先做跨中的混凝土，然后再澆之后的混凝土，這樣橋梁在使用之前不受拉，有免費的拉力。外采用預(yù)制板或疊合板減小收縮徐變效應(yīng)、在局部拉應(yīng)力較大的部位，如連續(xù)組合梁負(fù)彎矩區(qū)，可以采用縱向可自由變形的連接件來釋放混凝土板中的拉應(yīng)力。最近我?guī)ьI(lǐng)一個團隊我們想出一個連接件，可以抗滑，但是不抗剪，不承受拉應(yīng)，最近我們的成果在天津的項目上應(yīng)用，到時候會在一些會議和文章上做一些介紹。謝謝！

一磅緣：請問聶老師，對于諾曼底大橋，我想請聶建國老師分析下它采用塔梁固結(jié)體系的原因，以及這種布置的優(yōu)缺點，能和別的體系做下對比更好。另外，越詳細(xì)越好。。。

聶建國：諾曼底大橋當(dāng)時建成時是世界第一跨徑斜拉橋，且橋位位于在勒阿佛爾和洪夫勒爾間塞納河靠上游側(cè)河灣口，抗風(fēng)穩(wěn)定性問題首當(dāng)其沖。諾曼底大橋采用塔梁固結(jié)體系，在施工期間塔梁固結(jié)形成很好的穩(wěn)定體系，對施工期間結(jié)構(gòu)體系抗風(fēng)穩(wěn)定性有著很大的幫助。其次，諾曼底大橋邊跨主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁形式，塔梁連接相對容易，且省去了大噸位支座。當(dāng)然，解決斜拉橋抗風(fēng)問題不一定要靠這種方式，隨著日本多多羅橋和我國蘇通大橋的建成，都沒有采用墩梁固結(jié)的形式。根據(jù)我國橋梁建設(shè)經(jīng)驗，在大跨橋梁結(jié)構(gòu)中一般不采用塔梁固結(jié)形式，因為一旦固結(jié)之后，主梁的溫度變形將導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生較大的側(cè)向變形，對主橋受力不是很有利。