公铁两用斜拉桥钢混板-桁组合梁钢-混结合段受力特性

Stress Characteristics of Steel-Concrete Joint in Steel Truss-Concrete Slab Composite Girder of a Cable-Stayed Combined Highway and Railway Bridge

摘要

为研究大跨度公铁两用斜拉桥新型钢混板-桁组合梁钢-混结合段受力特性，以主跨 808 m的公铁两用洪奇沥特大桥为依托，基于全桥杆系嵌套钢-混结合段局部空间实体模型的有限元仿真分析，开展上下层公铁桥面钢-混结合段结构应力、应力纵横向分布规律以及传力机理研究。结果表明：主+附组合最不利工况下，上下层钢-混结合段承压板及主桁下弦杆受力最为不利；钢结构局部最不利应力为280 MPa；混凝土最大拉应力为4.5 MPa，相对C60钢纤维混凝土受拉不明显；公、铁桥面结合段最大挠曲转角分别为0.93×10^-3和1.09×10^-3 rad，均小于参考规范限值，结合段刚度良好；公、铁桥面结合段钢顶底板均在承压板前后产生明显应力突变，承压板集中传力作用明显；横隔板对铁路桥面应力分布有明显影响；上下层结合段钢顶底板及混凝土应力横向分布不均匀系数最大值分别为1.4和2.7，不均匀性显著；结合段混凝土的应力横向分布为“不均匀”等级的路径占33.3%，大于钢顶底板的16.7%，其不均匀性更明显；上下层结合段钢顶底板均主要通过剪力钉传力，分别传递47.4%和64.5%的轴力；承压板直接承压，同样为重要传力路径；结构传力比纵向分布曲线变化缓和，传力平顺。

Abstract

To investigate the mechanical characteristics of steel-concrete joints in a long-span cable-stayed railway-highway hybrid bridge with novel steel truss-concrete slab composite girders, this study employed the 808 m main-span Hongqili Grand Bridge as a prototype. Through nested finite element simulations integrating global truss modeling and local spatial solid modeling of composite joints, comprehensive analyses were conducted on the structure stress, longitudinal-transverse stress distribution laws, and load transfer mechanisms of upper and lower deck steel-concrete joints. The results demonstrate that under the most unfavorable working condition of the main and additional load combination, the bearing plates of the upper and lower steel-concrete composite joint and the lower chords of the main truss exhibit the most critical stress states, and the local most unfavorable stress of the steel structure reaches 280 MPa. The concrete components display a maximum tensile stress of 4.5 MPa, indicating insignificant tensile behavior compared with the C60 steel fiber concrete. The maximum flexural angles of highway and railway deck composite joints are measured as 0.93×10^-3 rad and 1.09×10^-3 rad, respectively, both complying with code-specified stiffness requirements. Distinct stress discontinuities observed in steel top/bottom plates near bearing plates indicating that the bearing plate has obvious concentrated force transmission effect, while diaphragm plates significantly influence stress distribution patterns in railway deck. Transverse stress non-uniformity coefficients reach peak values of 1.4 and 2.7 for steel plates and concrete in upper and lower composite joints respectively,indicating significant nonuniformity. The paths with "uneven" stress distribution in the concrete of composite joints account for 33.3%, which is higher than the proportion (16.7%) of the steel plates, and have more obvious unevenness. The steel plates of the upper and lower composite joints mainly transfer the force through shear studs, transmitting 47.4% and 64.5% of the axial force respectively.The direct application of the bearing plates also serve as an crucial load-transfer path. The longitudinal distribution curve of the structural load-transfer ratio exhibits a smooth gradient, indicating efficient and uniform load transfer.

Graphical abstract

关键词

公铁两用斜拉桥 / 钢混板-桁组合梁 / 钢-混结合段 / 受力特性 / 应力分布 / 传力机理 / 仿真分析

Key words

Cable-stayed combined highway and railway bridge / Steel truss-concrete plate composite girder / Steel-concrete joint / Mechanical characteristics / Stress distribution / Force transfer mechanism / Simulation analysis

钢混组合结构梁桥充分利用了钢材抗拉、混凝土抗压的特性，具有整体受力平衡、承载能力强及经济性好等特点，近几十年广泛应用于公路桥梁，并在铁路桥梁中也得到了快速发展^［1-3］。钢-混结合段作为钢梁结构与混凝土构件的连接部分，构造与受力均较为复杂。针对混合梁钢-混结合段的力学性能与传力特性，诸多学者开展了深入研究^［4-6］。韦锋等^［7］对大跨度混合梁斜拉桥江顺大桥主梁钢-混结合段进行实桥现场测试与数值分析，验证了该结构传力可靠、受力性能良好。Leng等^［8］通过模型试验对比分析了钢-混结合段主要受力构件的荷载-滑移曲线、应力分布及破坏模式，发现钢-混节点具有良好的轴向刚度与承载力。彭沉彬等^［9］结合大秦铁路立交桥特点，利用有限元模型分析了钢-混结合段最不利荷载下应力状态，结果表明，结构受力合理，传力平顺，但在结合面存在应力集中现象。Shi等^［10］通过模型试验研究了主跨672 m铁路斜拉桥主梁钢-混结合段的静力及疲劳受力特性，发现结合段钢构件应力在承压板处突变且沿横向分布不均，但结合段协同变形良好，有良好承载能力及抗疲劳性能。茅为中等^［11］开展铁路混合梁刚构桥箱形主梁钢-混结合段缩尺模型试验，对结合段承载能力、变形性能等进行分析，结果表明，相较于过渡段，结合段内纵向应力横向分布不均匀更加明显，其挠度变化与3次多项式相符，变形平顺。Zhao等^［12］基于澜沧江混合梁斜拉桥，通过模型试验及仿真分析，发现在混凝土向钢梁传递力的过程中，截面形心向上移动，且纵向应力横向分布不均匀。Yao等^［13］针对1座大跨度铁路混合梁斜拉桥箱形主梁钢-混结合段开展模型试验与理论分析，探明了承压板为主要传力构件集中传力、剪力连接件均匀传力特性以及良好的整体受力性能。阳晏等^［14］依托丹江口水库特大桥，对钢箱混合梁钢-混结合段进行有限元分析，发现结合段刚度过渡均匀、传力平顺，能有效避免刚度突变导致的应力集中。剪力连接件作为钢-混结合段的重要传力构件，其受力特性同样受到学者们的关注。周阳等^［15］根据甬江特大桥结合段设计了PBL剪力键、剪力钉共同传力的足尺结合段模型试验，发现结合段剪力钉受力在纵向明显不均，施荷端应力水平较高，其余剪力钉应力水平较低。He等^［16］探究了混合梁斜拉桥钢-混结合段中PBL剪力连接件的力学性能，发现PBL剪力连接件的抗剪性能良好且具备一定延性，加载后期有明显荷载强化作用。为改善钢-混结合段受力复杂、施工困难等问题，已有学者在结构优化、参数分析等方面开展大量研究。施洲等^［17］针对铁路混合箱梁斜拉桥，研究了既有长、短2种类型钢-混结合段整体受力性能，发现其应力横向分布存在明显不均匀性，2类结合段剪力连接件受力均呈马鞍形分布，远离钢梁段的剪力连接件受力最大。Mao等^［18］对钢-混结合段合理位置及其与钢-混结合面平整度关系进行了研究，提出了基于钢-混接缝处转角选取钢部分最优长度的方法，并通过案例分析验证。谭星宇等^［19］研究了不同灌注材料收缩徐变对钢-混结合段的受力影响，发现徐变会导致混凝土应力松弛，微膨胀UHPC能够提升结合段混凝土的抗裂性能。

既有钢-混结合段的研究^［20-23］在应力分布、传力路径、极限承载能力、剪力连接件受力等方面已取得了较多成果，但大多针对箱形主梁钢-混结合段及桥塔结合段。新型公铁两用钢混板-桁组合梁上下层桥面的钢-混结合段（承受斜拉索索力替代预应力筋提供的轴向压力）受力特性、应力分布规律以及传力机理等有待进一步研究。因此，依托主跨808 m深江铁路公铁两用洪奇沥特大桥，利用有限元数值分析的方法对其受力特性、应力分布以及传力机理等进行系统研究。

1 有限元模型

新建深圳至江门铁路洪奇沥特大桥为公铁两用钢混板-桁双H形混凝土塔双平行索面斜拉桥，跨越洪奇沥水道，跨径布置为（100+100+100+808+100+100+100）m，其立面布置如图1所示。大桥上、下层桥面分别承载8车道公路和4线铁路，公路设计时速为80 km，设计荷载为城-A级荷载；铁路设计时速为250 km，设计荷载为ZK活载。大桥采用半漂浮结构体系^［24］，塔梁分离、塔墩固结，塔梁之间设置有竖向支座、横向限位支座、纵向弹性约束装置及纵向阻尼器。桥塔采用H形混凝土结构，塔高258 m，全桥共设置112对斜拉索。大桥主梁横截面上宽下窄，为主副桁协同的直腹板桁架体系，主桁中心距23.8 m，主桁外侧距主桁中心线6.6 m设副桁，构成38.1 m宽（节点处宽38.8 m）的上层公路桥面。中跨主梁上层为桁架-横梁+横肋-正交异性钢桥面板结构，下层为单箱三室钢箱桁组合截面（总宽25.2 m，箱高2.6 m），共60个13.5 m标准节间，桁高13.0 m。两侧边跨采用钢桁-双层混凝土板组合梁，每侧各设置30个10 m节间，钢桁高12.5 m，混凝土桥面板厚72 cm。

大桥在中跨两侧离桥塔7.8 m处设置上下层桥面钢-混结合段，结合段长9.7 m。上下层钢-混结合段均无预应力，主要依靠斜拉索提供的水平分力作为预压力抵消恒载及活载拉应力。上层结合段顶、底板均采用24 mm厚钢板，在顶底板间设置18条纵隔板并形成19个高726 mm的钢格室，并在桥塔中心线处设置横梁以增大结合段整体刚度。下层结合段顶、底板厚度为28 mm，共设置12条纵隔板形成13个钢格室。上、下层结合段的钢顶底板上均设置剪力钉，剪力钉直径20 mm、高200 mm、间距300 mm。上、下层结合段纵隔板中部设有长圆形空洞并设置PBL钢筋孔，使纵隔板两侧混凝土在中部形成整体及PBL剪力键，从而加强钢混连接，并于结合段钢混界面设厚40 mm横向通长的承压板。结合段构造细节如图2所示。

1.1　钢-混结合段有限元模型

为分析钢混板-桁组合梁钢-混结合段细部受力，采用ANSYS软件建立钢-混结合段局部精细化的全桥杆系嵌套模型；杆系模型中桁架弦杆、桥面、横梁及桥塔均采用空间梁单元Beam188单元模拟，截面采用Plane82单元模拟，斜拉索采用Link8单元模拟，桥塔处纵向阻尼支座采用Combin14单元模拟。选取结合段及两侧延伸部分共27.85 m范围内梁段进行局部精细化建模，钢结构采用Shell63单元模拟，结合段混凝土结构部分采用Solid45模拟，剪力钉采用Beam44模拟。局部细化模型建模中，混凝土与钢结构分别进行几何体、面建模，再划分网格形成单元的方法，钢结构与混凝土单元接触面并不直接连接，而通过钢构件表面的剪力钉、PBL节点与混凝土节点耦合进行连接；钢-混结合段局部细化模型与全桥杆系模型通过建立主从节点关系进行连接。全桥模型共5 932 876个节点，5 656 790个单元。大桥钢结构板件材料为Q370qD及少量Q420qD，弹性模量为2.1×10⁵ MPa；混凝土材料为C60钢纤维混凝土，弹性模量为3.65×10⁴ MPa。全桥嵌套模型及钢-混结合段细化有限元模型如图3所示。通过恒载等工况下大桥关键截面应力和变形计算结果与采用MIDAS软件建立全桥空间杆系有限元模型计算结果对比，验证全桥嵌套模型的可靠性。

1.2　有限元模型加载工况

钢-混结合段细化的全桥嵌套模型加载工况主要考虑恒载、活载、主力组合、主+附组合4种工况，各工况按照铁路桥梁设计规范进行荷载取值与组合。

（1）恒载工况：恒载包括一期自重、二期恒载、斜拉索索力。

（2）活载工况：活载为结合段主桁下弦杆压力最大活载工况，即公路活载加载8车道，并考虑横向0.5、纵向0.94折减及荷载组合系数0.85；铁路加载4线ZK活载，考虑0.75加载折减系数。

（3）主力组合：主力工况为恒载+主桁下弦杆压力最大活载组合工况。

（4）主+附组合工况：即恒载+主桁下弦杆压力最大活载工况+附加力工况，附加力考虑整体升温（温度荷载为钢结构+25 ℃、斜拉索+20 ℃、混凝土+15 ℃）和辅助墩46号、47号、48号和51号处支座不均匀沉降2 cm。

为获取大桥主梁钢-混结合段最不利荷载工况下对应的活载位置，基于全桥空间杆系有限元模型，通过荷载追踪的方式提取结合段钢混界面钢结构侧轴力最不利荷载工况下活载加载及位置参数，并将相应荷载施加在嵌套模型中。

2 钢-混结合段受力特性

2.1　钢-混结合段各构件应力

为探明上下层板-桁钢-混结合段的应力，分别提取4种工况下上下层结合段处钢板、混凝土及剪力钉等构件的应力结果进行分析。4种工况下，上下层结合段中各部分构件纵向正应力结果见表1。

由表1可见：主+附工况为钢-混结合段各构件受力最不利工况。因此，以主+附工况（其中最不利组合为结合段钢混界面最大轴力组合）下结合段受力为例，进一步分析上下层结合段各板件应力。该工况下结合段钢结构应力结果如图4所示，各板件最大应力如图5所示。

由表1及图4和图5可知：主+附工况下，结合段存在一定应力集中现象，钢结构最大应力约为280 MPa，这是由主桁节点板件拐角处几何形状突变导致的，但应力仍小于材料屈服应力；多数板件应力在0~130 MPa范围内，上下层结合段各板件应力分布规律类似，均为主桁下弦杆及承压板应力较大，其余板件应力较小，其中，下层铁路桥面结合段承压板局部应力最大达194 MPa，主+附工况下下层钢结构应力明显大于上层钢结构，其余工况整体应力水平差异不大；混凝土构件最大压应力为19.0 MPa，位于承压板与主桁下弦节点处；混凝土桥面在与承压板连接处出现3.9 MPa拉应力、主桁弦杆内混凝土与钢构件连接局部出现最大4.5 MPa的拉应力，相对C60钢纤维混凝土并不明显。

2.2　钢-混结合段刚度

上下层钢-混结合段的变形情况一定程度上能够反映其受力及传力特性，因此对活载工况下上下层钢-混结合段的变形及挠曲进行分析。活载工况钢-混结合段及两侧过渡段上下层桥面挠度云图和转角情况分别如图6和图7所示。图中：挠度以向下为正，向上为负；转角以顺时针为正、逆时针为负。

由图6和图7可知：活载工况下，结合段及两侧过渡段整体挠度介于-6.3~29.7 mm之间，其中公路主梁挠度介于-6.3~25.7 mm，铁路主梁挠度介于0~29.7 mm之间，由钢板与箱-桁梁过渡至钢桁-混凝土板组合梁，竖向挠度因斜拉索作用而逐渐减小；上下层桥面挠曲转角整体呈现先减小后增大的趋势，分别由1.28，1.12 mrad减小至0.09，0.07 mrad；结合段内及两侧梁段公路桥面最大挠曲转角为1.28 mrad，铁路桥面最大挠曲转角为1.12 mrad，结合段内公铁桥面最大转角分别为0.93，1.09 mrad，参考《铁路桥涵设计规范》规定的列车活载下梁端转角限值1.5 mrad，可见结合段及其两侧梁段均具有良好的刚度。

3 钢-混结合段应力分布

为研究新型公铁合建钢混板-桁组合梁钢-混结合段各构件的应力分布规律，分别选取Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ共4条路径（见图2）分析上、下层桥面结合段钢结构和混凝土桥面板纵向应力的纵向分布规律；由于大桥桥面较宽，钢-混结合段在主梁弯矩与轴力作用下因剪力滞效应而出现纵向应力在横桥向的分布不均，因此，沿横桥向选取结合段两侧端头及中部共3个截面A，B，C（见图2）对钢-混结合段主要板件的横向受力不均匀性进行研究。

3.1　钢结构应力分布

主+附工况下，公、铁路桥面钢顶底板纵向应力沿纵向及横向分布如图8所示。其中，横坐标以承压板处为原点，指向中跨钢梁方向为正。

由图8（a）可知：结合段内公、铁桥面钢顶板受压为主，压应力沿纵向变化较为一致，均沿路径Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ自结合段末端至钢梁方向不断增大，在承压板附近略有降低后快速增大，并在钢梁侧平缓波动。由图8（b）可知：公路桥面钢底板总体呈现自结合段末端至钢梁方向压应力不断增大，并在承压板处快速降低；铁路桥面钢底板在结合段中部较为平稳、两端变化明显的规律，其中路径Ⅲ因靠近钢主桁参与传力而在结合段末端出现较大压应力。由于横隔板作用，铁路桥面钢顶底板在结合段中部产生较明显突变。公、铁桥面结合段钢顶底板均在承压板处出现明显应力突变，表明承压板在结构传力过程中起重要作用。

由图8（c）和（d）可知：公、铁桥面钢顶底板应力在横向因纵向加劲肋的影响而呈现波动的不均匀分布，其中结合段中部应力横向分布相对更为均匀；截面A和B在桥面中心线两侧-5~5 m范围内应力曲线趋近于平直线；相比于结合段钢-混界面处及中部的截面A和B，结合段末端截面C剪力滞效应更加明显，其应力在0~20 MPa波动；整体而言，铁路桥面钢顶底板的横向不均匀更为显著；公、铁桥面钢底板应力波动更大，不均匀性相对钢顶板更加明显。

3.2　混凝土应力分布

为进一步探明钢混板-桁组合梁钢-混结合段混凝土顶底面的应力分布，提取不同路径下混凝土纵桥向应力，主+附工况下，公、铁路桥面混凝土顶底板纵桥向应力沿纵向和横向分布如图9所示。

由图9（a）和（b）可知：钢-混结合段内上层公路桥面顶面混凝土应力沿纵向路径Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ逐渐减小，最大压应力为19.8 MPa；底面应力变化相对平缓，沿路径Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ应力逐渐增大，沿路径Ⅳ先增大后减小；结合段铁路桥面混凝土因PBL开孔板以及铁路底板的协同受力作用，顶面应力沿纵向路径Ⅰ，Ⅱ呈现先增大后减小再增大的分布规律，沿路径Ⅲ呈现先减小后增大的V形分布，底面应力沿纵向路径Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ呈现先减小后增大再减小的分布规律，与顶面应力变化规律有一定反对称性；结合段中部钢、混受力均较为平顺，可缩短1~3 m钢混连接构造部分长度实现结合段的优化。

由图9（c）和（d）可知：公路桥面混凝土顶、底面应力沿横向全截面以受压为主，应力横向分布存在一定不均匀性；受主桁弦杆影响，混凝土顶面应力沿截面B和C近似呈两端应力较小的M形分布，最大压应力为5 MPa，沿截面A拉应力呈峰状分布，最大拉应力为2 MPa；底面应力分布与顶面应力分布规律相反，沿截面B和C近似呈W形分布，沿截面A呈峰谷状分布，最大压应力为6 MPa；铁路桥面顶底面应力横向分布不均匀性更为明显，应力波动大，顶面应力沿截面B和C呈明显的V形分布，沿截面A呈倒V形分布，底面应力沿截面A呈中部应力较小的M形分布，且在结合段两侧出现部分受拉区域，最大拉应力为3 MPa。可通过调整纵向PBL板板厚及间距优化结合段的不均匀受力。

3.3　横向应力分布不均匀性

为量化钢-混结合段内钢结构及混凝土应力分布的不均匀程度，引入应力横向分布不均匀系数\eta进行定量分析，其计算式为

\eta =\sqrt[]{\frac{\mathrm{1}}{n}{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}\left(\frac{{\sigma }_i-\overline{\sigma }}{\lambda }\right)}^{\mathrm{2}}}（1）

式中：{\sigma }_i为第i个应力提取点的纵向应力；\lambda为相同材料应力提取点最大纵向应力减去最小纵向应力；n为应力提取点总数；\overline{\sigma }为n个应力提取点的纵向应力的平均值。

由式（1）可知，\eta>0，且应力的横向分布不均匀系数越小，应力横向分布越均匀。为评判应力在横向分布的不均匀性，定义\eta在0~0.5内应力分布为均匀，0.5~1为较均匀，1~3为不均匀。

提取主+附最不利工况下上下层结合段各截面考察路径上所有节点纵向应力，按照式（1）计算得到各截面应力横向分布不均匀系数，结果见表2。由表2可知：钢-混结合段中钢板的应力横向分布不均匀系数在0.24~1.40之间，不均匀性明显；混凝土应力横向分布不均匀系数在0.53~2.70之间，相对于钢板，混凝土的应力横向不均匀性更明显；上下层结合段钢混顶面应力在结合段中部分布不均匀系数明显小于结合段两侧端头；结合段钢混底面应力的不均匀系数总体大于顶面，其不均匀性更明显。钢顶底板应力横向分布为“不均匀”的路径占比为16.7%，“较均匀”的路径占比为58.3%；混凝土应力横向分布为“不均匀”的路径占比为33.3%，“较均匀”的路径占比为6.7%。也表明混凝土应力横向分布更为不均匀。

4 钢-混结合段传力特性分析

4.1　钢-混结合段传力路径分析

钢-混结合段作为主梁连接构造，其核心作用是通过钢混紧密连接、变形协调实现钢结构和混凝土结构的高效协同承载。结合段内钢、混间受力传递的路径相对较多且复杂，主要包括以下4种传力路径：①钢梁→承压板→组合梁；②钢梁→钢顶底板→剪力钉→组合梁；③钢梁→PBL带孔钢板→组合梁；④钢梁→黏结力→组合梁。具体如图10所示。

4.2　钢-混结合段传力比分析

为进一步了解钢-混结合段的传力机理，利用ANSYS软件对最不利工况下各构件的纵向应力积分，可得钢-混结合段各构件的传递轴力，引入传力比μ对各构件传递轴力进行定量分析，即各构件传递轴力与总轴力之比，其计算式为

\mu =\frac{P_j}{P}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

式中：P_j为j构件传递轴力；P为各构件传递轴力之和。

根据式（2）计算在主+附工况下，公路桥面和铁路桥面各传力路径的传力比，结果如图11和图12所示。由图11和图12可见：在主+附工况下，上层公路、下层铁路钢混结合段通过承压板（路径①）分别传递了45.3%和34.2%的轴力；除承压板直接承压外，上层公路结合段顶底板及腹板传递了47.4%的轴力，开孔板仅传递了7.3%的轴力；相比上层公路结合段，下层铁路结合段，顶底板、腹板及隔板（路径②）传递更多的轴力，为64.5%，这是由于铁路桥面刚度更大，相对滑移较小，使得剪力钉传递了更多的轴力。开孔板仅传递了1.3%的轴力。总体而言，公路桥面及铁路桥面主要通过剪力钉传递轴力，承压板直接承压也占有约30%~45%的比重，同样为重要传力构件。从各构件传力比曲线变化趋势可见，公、铁桥面各构件传力比曲线突变相对较小，表明公、铁桥面钢-混结合传力性能较好；铁路桥面混凝土传力比下降更为缓和，传力更为平顺。

5 结论

（1）最不利工况下，钢-混结合段存在一定应力集中，钢结构最大应力为280 MPa，多数板件应力在0~130 MPa范围内，主桁下弦杆以及承压板应力较大；混凝土最大拉应力为4.5 MPa，相对C60钢纤维混凝土受拉并不明显。公路、铁路桥面结合段最大挠曲转角分别为0.93和1.09 mrad，均小于参考的《铁路桥涵设计规范》规定的活载下梁端转角限值1.5 mrad，可见结合段及其两侧梁段均具有良好的刚度。

（2）上下层（公、铁路）结合段钢顶底板均在承压板前后产生明显应力突变，表明承压板集中传力作用明显，横隔板对铁路结合段应力分布有明显影响，导致应力在结合段中部产生上下波动。上下层结合段钢顶底板应力在横向因纵向加劲肋的影响呈现波动的不均匀分布，且钢底板不均匀性相对钢顶板更明显。混凝土应力在纵向与钢结构应力纵向分布与钢结构类似，横向分布总体规律类似但波动较小。

（3）上层公路结合段混凝土底面应力的横向分布不均匀系数最大值为2.70，不均匀最为明显；结合段钢混底面应力的不均匀系数总体大于顶面，其不均匀性更为显著。结合段中钢顶底板的应力横向分布为“不均匀”的路径占比16.7%，混凝土应力横向分布为“不均匀”的路径占比33.3%，也表明混凝土应力横向分布更为不均匀。

（4）公铁合建钢混板-桁组合梁上下层钢-混结合段钢顶底板分别通过剪力钉（路径R2）传递47.4%及64.5%的轴力，为主要传力路径；承压板直接承压，同样为重要传力路径，分别传递45.3%及34.2%的轴力；结合段各构件传力比分布曲线变化缓和，传力平顺，传力性能良好。

（5）上下层钢-混结合段钢、混构件在中部受力均较为平顺，可缩短1~3 m钢混连接构造部分长度优化结合段构造；可通过调整纵向PBL板板厚及间距优化结合段不均匀受力。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(N2021G034)