单箱单室钢箱梁钢混组合结构是通过钢材与混凝土的材料互补形成的高效受力体系,其核心在于利用钢材抗拉强、自重轻的特性与混凝土抗压性能优、刚度大的优势,通过专用连接件构建协同受力框架,已成为中短跨径桥梁及复杂工况桥梁的优选方案。这种结构既突破了纯钢结构刚度不足、防腐成本高的局限,又解决了纯混凝土结构自重大、跨越能力弱的难题,在跨江、城市高架等工程中展现出显著价值。

结构构成上,该体系形成 “钢梁承载骨架 + 混凝土受力翼缘 + 连接件传力纽带” 的三维架构。钢梁部分多采用槽型或闭口箱型构造,霞浦东吾洋特大桥便采用槽型钢梁搭配预制桥面板的单箱单室设计,箱梁中心线高 4.35m,通过整孔吊装实现快速成型。混凝土构件主要以桥面板形式存在,厚度通常为 20cm 左右,既作为直接承载面承受桥面荷载,又通过组合作用增强截面整体刚度。连接系统是协同受力的关键,常见的栓钉剪力键、PBL 开孔钢板连接件等,能有效传递界面剪力与抵抗掀起力,确保钢与混凝土变形协调。在怀洪新河特大桥等变截面桥梁中,还会设置钢箱梁与混凝土节段的结合段,实现不同材料区域的平滑过渡。
协同机理的核心是材料性能的精准互补与力的高效传递。当结构承受荷载时,混凝土桥面板因抗压性能优势主要承担压应力,而钢箱梁则发挥抗拉优势承受拉应力,两者通过剪力连接件形成整体受力体,使截面承载力较纯钢结构提升 15%-25%。在负弯矩区,通过合理配置钢筋或采用超高性能混凝土(UHPC),可有效解决混凝土开裂问题,进一步强化组合效应。这种协同作用不仅优化了应力分布,还使结构自重较纯混凝土梁减轻 30%-50%,显著降低下部结构荷载与基础造价。
工程优势体现在经济性、施工性与适应性的多重维度。经济性上,钢材用量较纯钢箱梁减少,混凝土用量低于传统箱梁,港珠澳大桥非通航孔桥采用该结构后,基础成本降低 12%。施工方面,钢梁可工厂预制、现场吊装,混凝土桥面板采用预制或现浇工艺,霞浦东吾洋特大桥通过 “整孔运输、吊装” 模式大幅缩短工期,且减少现场湿作业。适应性上,既能满足城市高架桥的宽幅需求(桥面宽度可达 20m 左右),也能应对跨航道、深水区域的复杂工况,怀洪新河特大桥在 160m 主跨、深水航道条件下成功应用,印证了其技术可行性。
从材料互补到工程实践,单箱单室钢箱梁钢混组合结构通过精准的构造设计与协同机理,实现了 “性能提升、成本优化、施工高效” 的多重目标,成为现代桥梁工程中平衡技术性能与经济效益的典范。