钢-混凝土组合梁的材料协同效应与工程实践——以某大跨度桥梁为例

母昌辉1，2，杨建荣1，2（1昆明理工大学建筑工程学院土木工程系；２云南省抗震工程技术研究中心）

摘要：钢-混凝土组合梁通过材料协同效应显著提升了结构性能，为复杂环境下的桥梁工程提供了创新解决方案。本研究以某90m大跨度钢-混凝土组合梁桥为对象，系统分析了材料协同机制及其在强震区与高交通荷载下的工程适用性。通过静力与动力荷载试验结合有限元模型，验证了Q235钢与C40混凝土的协同工作性能：钢梁底部最大拉应力达89MPa，混凝土板顶面最大压应力为6.5MPa，二者协同工作符合“ 钢受拉-混凝土受压”的受力机制，栓钉连接件（滑移量＜0.5mm）有效保障了界面剪力传递。试验结果表明，组合梁跨中最大挠度为23.60mm，校验系数在0.85~1.02，基频为2.8209Hz，高阶频率分布合理（10.71~41.20Hz），具备优异的刚度、承载力与抗震性能。材料协同设计减少钢材用量20%~40%，降低碳排放，且施工便捷，经济性突出。研究进一步提出采用C50及以上混凝土可使弹性模量提升12.8%，跨中挠度降低7.2%。未来需深化高强度材料匹配、新型连接件开发及全寿命性能评估，结合智能化技术推动钢-混凝土组合梁在绿色低碳工程中的标准化应用。

关键词：钢-混凝土组合梁；材料协同；有限元；误差机理；绿色低碳