波形钢腹板桥简介
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(9) 避免了腹板开裂问题, 耐久性能好:传统的预应力混凝土箱梁桥受
外力荷载以及混凝土收缩、徐变的影响, 常常在腹板出现裂缝, 造成了混凝土 截面削弱、钢筋腐蚀乃至于要进行维修补强等一系列问题, 而波形钢腹板 PC 箱梁桥则不会出现上述问题, 耐久性能较好。
(10) 造型美观:波形钢腹板具有优良的外观, 可使桥梁获得较强的美 感,是山区、风景区较好的桥型选择。
日本、日见低塔斜拉桥:91.8m+180m+91.8m
曾宇川桥:23.1m跨波形钢 腹板预应力砼T梁桥
波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国内的应用
国内对波形钢腹板箱梁的研究还处于初级阶段,先后有交通部交 通科研设计院、西南交通大学、东南大学、重庆交通大学等单位对该组 合箱梁的钢腹板屈曲强度、方案设计、桥面板有效宽度、剪力连接键等 做过研究。
● 波形钢腹板PC桥耐久性
其耐久性类同钢—混组合梁桥,日本波形钢腹板结构研 究会2019年组织对已经运营了5~10的新开桥(1993建成)、 银山御幸桥(2019年建成)、本谷桥(2019年建成)进行 了实地检测,结果表明这三座桥外观、内在均无明显病害, 运营状况正常。
4. 波形钢腹板PC箱梁桥的设计计算
● 波形钢腹板PC桥的抗震性能
纵向抗震性:一般认为减轻了主梁的重量,所以有利于抗震。但是,主梁 和桥墩固结的部结构,上部结构也有可能进入塑性域,因此有必要引起 注意 。
横向抗震性:波形钢腹板PC桥梁不具有混凝土腹板,所以减少了承受面外 方向地震的受拉钢筋。因此,预计面外方向的抗力低于通常的混凝土箱梁桥。 但是,面外方向的弯曲刚度亦有所下降,可是其量较小,所以认为两者的抗震 性能基本相同。
结构要点
(1)波形钢腹板在纵向由于折皱效应,其纵向抗拉压刚度小,故设计 时可以认为波形钢腹板不承受轴向力:即近似认为抗弯惯矩计算可仅考虑混 凝土顶、底板,而剪力则完全由钢腹板承担,且剪应力在腹板上作均匀分布。 波形钢腹板主要作用在于抗剪,故波形钢腹板的厚度与形状取决于抗剪强度 与剪切屈曲稳定性的需要。
波形钢腹板桥简介
1. 波形钢腹板PC箱梁桥的 定义与特点
顾名思义,波形钢腹板预应力混凝土箱形梁就是用波形钢 板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁。其显 著特点是用10mm左右厚的钢板取代厚30~80cm厚的混凝土 腹板。鉴于顶底板预应力束放置空间有限,导致体外索的应用 则是波形钢腹板预应力混凝土箱梁的第二个特点。
混凝土顶、底板通过刚度较小的波形钢腹板而连接,所以有可能认为混凝 土板引起个别响应,但是从分析中已经确认到两个混凝土板连成一体响应,而 且不产生顶、底板之间的相位差,而且振幅基本相同。
一般波形钢腹板PC桥梁在面外方向具有较高的弯曲刚度,因此认为对面外 方向的地震没有特别要关注的问题。
总之,波形钢腹板PC桥梁的抗震能力介于PC桥与钢桥之间。
(2)波形钢腹板预应力砼箱梁的另一技术特点是通常采用体内、体外 预应力索并用的方式:即在混凝土顶板、底板中配置纵向预应力筋,用以抵 抗施工时的荷载及自重。在箱内配置体外预应力束,通过转向块来转向并最 终锚固在横隔板上,实现曲线或折线配筋,以体外索来承担外荷载的作用, 因此有必要时,可以在使用期间封闭交通来更换体外索。
● 波形钢腹板PC桥的振动特性与衰减系数
波形钢腹板桥自振频率与衰减系数
由分析、试验、实桥检测知,波形钢腹板PC桥的振动特性介于PC桥与 钢桥之间;一般PC桥体外束自振频率为12Hz-18Hz,衰减系数为0.0002,一 般不会发生体外束引发整桥共振问题。
● 波形钢腹板PC桥的抗疲劳性能
由银山御幸桥车辆动载试验得到波形钢腹板桥本身振动加速 度最大值为3gal,其值非常小,因此认为其疲劳问题会很少。考 虑的重点是波形钢腹桥与翼缘板的连接焊缝,日本曾作过波形钢 腹板桥、波形钢腹板PC桥的疲劳模型试验与有限元分析,同时 作了(44.25+136+44.25)m三跨连续梁实桥有限元分析,结论 是较高应力部分在腹板与砼连接开孔处,但是这里应力幅很小, 很难想像会出现疲劳问题。
波形钢腹板PC箱梁桥的优点
(1) 自重降低, 抗震性能好:其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁 桥相比大为减轻, 地震激励作用效果显著降低。
(2) 节约建筑材料, 改善经济指标:大幅度减轻了上部结构的自重, 减 少于混凝土、预应力钢材、钢筋用量,并使下部结构的工程量获得减少, 从而降低了工程总造价;
到目前为止,国内只修建了6座波形钢腹板箱梁桥,分别是青海三 道河桥(50m跨单箱双室大箱梁),江苏淮安的长征桥(18. 5m+30. 5m 十18. 5m的3跨连续梁,人行桥),河南的泼河大桥(4跨30米先简支后连 续梁桥,公路桥),重庆市永川的大堰河桥(25m简支箱梁,公路桥)及山 东东营的两座人行桥。
国外具有代表性波形钢腹板预应力砼箱梁桥
(不含日本)
日本具有代表性的波形钢腹板桥
Maup`re高架桥
本谷桥
栗东桥实景(部分斜拉桥)
137.6m+170.0m+115.0m+67.6m
施工中的栗东桥
• 德国 • Altwipfergrund 桥
矢作川斜拉桥:173.4m+2×235.0m+173.4m, 已建成的最宽的波形钢腹板桥,桥宽43.8m
预应力体系
•波形钢腹板PC组合箱梁预应力体系采用双向预应力。纵向预应力束 分为体内束和体外束。 •体内束为ΦS15.2mm钢绞线,控制应力为0.75 fpk,张拉控制力 为2326kN,配YM15-12、YMP15-12锚具,两端或单端张拉。 •体外预应力束采用ΦS15.2低松弛环氧涂层钢绞线,张拉应力0.65 fpk,边跨均用4根体外束,中跨8根体外束。预应力束在支座处箱梁 内中隔板上部穿过,并交叉锚固在中隔板上。
2. 波形钢腹板PC箱梁桥在 国内外的应用
波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国外的应用
法国在80年代末期首先把钢腹板运用于桥梁结构,并建成了第 一座波形钢腹板箱梁桥Cognac桥。随着这种结构成功的运用,各国 都相继建造了数座此类型的桥梁。如法国的Maup`re桥、Asterix桥、 Doie桥、挪威的Tronko桥、委内瑞拉的Caracas桥、Corniche桥。 日本在引进这种新结构后,很快就在1993年成功建造了日本第一座 波形钢腹板箱梁桥—新开桥。随着科研和实践的进一步的深入,日 本建造了一系列的此类桥,成为目前修建此类桥型最多的国家,在 建和已建成的桥已超过200座。
如上述,波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥设计计算总体受力分析 可分为纵向弯曲、横向框架、纵向扭转畸变等三部分。验算内容总体可 分顶底板纵、横向承载力及应力验算、波形钢腹板强度、屈曲验算、波 形钢腹板与顶底板连接和波形钢腹板自身连接验算。
波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁桥设计检算项目包括:设计荷载作 用时的安全性、极限荷载作用时的安全性、疲劳的安全性、施工的安全 性。
3.波形钢腹板PC箱形梁的 力学特性与结构要点
● 波形钢腹板PC箱梁竖向弯曲符合以下假定
(1)忽略波形钢腹的纵向抗弯作用 (2)在竖向荷载作用下弯曲平面假定成立 (3)弯矩仅由顶底板构成的断面承担 (4)剪力由波形钢腹板承担,且剪应力呈均匀分布
力学特性
● PC箱梁与波形钢腹板PC梁桥的刚度比较表
(3)波形钢腹板节段之间及与上、下混凝土板的连接:波形钢腹板
的预制节段之间一般通过高强螺栓或现场焊接的方式连接,波形钢板与混 凝土顶底板的连接:一是非埋入式连接,在波形钢板的上下端部焊接钢板, 钢板上焊接剪力钉(柱型螺栓),使之与混凝土板结合在一起。二是埋入 式连接,在波形钢板上打孔。穿过钢筋(贯通钢筋),再在钢板的上、下 端部焊接纵向钢筋(约束钢筋)并埋入混凝土的结合方法。
三种屈曲形式 局部屈曲计算 :
整体屈曲计算 : 组合屈曲计算 :
设计追求λs≤0.6,
(屈服区)cr.l y :s 0.6
s
y
e cr
当λs≤0.6时,若 τ≤τy时,波形钢腹不发 生屈曲,材料强度可充
分利用。当τy= 205N/mm2时,组合屈 曲强度为172N/mm2
(非弹性区) c .lr 1 0 .6 1 (s 4 0 .6 ) .y: 0.6s 2
(7) 减少了节段数量, 缩短了工期:由于梁体自重的减轻, 悬臂施工时, 可减少节段数量, 因而可以大大地加快施工速度, 缩短工期;
(8) 体外力筋可以替换, 便于桥梁的维修和补强:波形钢腹板PC 箱梁
桥采用体外预应力, 因而即使在长期运营后, 体外预应力索出现磨损或断裂时, 也可以在夜间停止车辆通行后对其进行更换;
(3) 改善结构性能, 提高预应力效率:波形钢腹板的纵向刚度较小, 几 乎不抵抗轴向力, 因而在不承受预应力, 纵向预应力束可以集中加载于上、 下翼缘板, 从而有效地提高预应力效率;
(4) 各种材料各尽所能, 充分发挥其效率:在波形钢腹板PC 箱梁桥中, 混凝土用来抗弯, 而波形钢腹板用来抗剪, 几乎所有的弯矩与剪力分别由混 凝土顶、底板和波形钢腹板承担, 而且其腹板内的应力分布近似为均布图 形, 而非传统意义上的三角形, 有利于材料发挥作用;
(5) 增加了截面回转半径, 提高了结构效率:波形钢腹板PC 箱梁桥中 的混凝土均集中在顶、底板处, 回转半径几乎增加到最大值, 大大地提高了 截面的结构效率;
(6) 减少现场作业, 加快施工进程:波形钢腹板PC 箱梁桥在施工过程中,
可以减少大量的模板、支架和混凝土浇注工程, 免除在混凝土腹板内预埋管道的 烦杂工艺, 而且波形钢腹板可以工厂化生产, 现场拼装施工, 且能作为施工挂篮、 导梁等承重构件,从而简化施工设施,快了施工进程。
(弹性区)
c.rl
y/
1/2 c.rl
:
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2
李家河中桥设计实例
• 李家河是汨罗市的一条排涝渠,水面宽20~30m,李家河中桥 全桥总长76.16m,桥梁孔径布置(由西向东)为:20m+30m+ 20m(波形钢腹板PC组合箱梁)。
波形钢腹板PC组合箱梁设计
• 上部构造为波形钢腹板PC组合箱梁,采用单箱单室直腹板箱形截 面。箱梁横桥向对称轴梁高220cm;腹板采用波型钢板,波型钢板厚 12mm、波距112cm、波深15cm;箱梁底板宽650cm、厚24cm; 箱顶板全宽1250cm、两侧悬臂长300cm,箱内顶板厚28cm,悬 臂板端部长150cm、厚25cm,悬臂板根部厚50cm;横桥向箱内上 梗腋长100(到混凝土腹板外侧)、高25cm,箱内下梗腋长50、高 21cm。箱梁分节段现浇施工,在墩、台处分别设有170cm、 150cm厚的横隔板,在边跨跨中左右侧356cm、428cm处各设有 厚30cm的横隔板,在中跨左右侧616cm处设有厚30cm的隔板。
波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥的总体受力与通常的预应力混凝 土箱梁类似,其设计计算亦类似,故总体设计计算可用通用桥梁设计软 件完成,唯因其剪力系由波形钢腹板承担,而关于波形钢腹板的剪切屈 服、剪切屈曲问题,我国现有桥梁设计通用软件无此项内容,故需用日 本有关规范、规准另行计算。关于钢板与混凝土顶底板的连接属钢-混 凝土组合结构设计内容,我国现亦缺乏相关设计软件。
计算内容及计算流程
总体设计框图
波形钢腹板的剪切屈曲
在竖向弯曲时波形钢腹板上的剪应力分布和传统的混凝土腹 板有所不同, 沿梁高基本呈等值分布。由于轴向压应力较小,钢 腹板可以视为纯剪应力状态, 因此设计时需要验算钢腹板的剪应 力,虽然满足强度设计要求,然因波形钢腹一般均比较高、比较薄, 故还有较大的剪力屈曲稳定问题。还需要计算钢腹板的剪切屈曲。 波形钢腹板的剪切屈曲分三种:局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲。
正在施工的有山东鄄城黄河公路大桥(70m+11120m+70m连续梁) 及已完成施工图设计有深圳市的南坪快速路二期工程的南山大桥 (80m+130m+80m刚构桥)、甘泉大桥(95m+130m+80m刚构-连 续桥),正设计中的南京长江四桥引桥(50m+90m+50m跨连续梁)。
山东鄄城黄河公路大桥: 70m+11×120m+70m
外力荷载以及混凝土收缩、徐变的影响, 常常在腹板出现裂缝, 造成了混凝土 截面削弱、钢筋腐蚀乃至于要进行维修补强等一系列问题, 而波形钢腹板 PC 箱梁桥则不会出现上述问题, 耐久性能较好。
(10) 造型美观:波形钢腹板具有优良的外观, 可使桥梁获得较强的美 感,是山区、风景区较好的桥型选择。
日本、日见低塔斜拉桥:91.8m+180m+91.8m
曾宇川桥:23.1m跨波形钢 腹板预应力砼T梁桥
波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国内的应用
国内对波形钢腹板箱梁的研究还处于初级阶段,先后有交通部交 通科研设计院、西南交通大学、东南大学、重庆交通大学等单位对该组 合箱梁的钢腹板屈曲强度、方案设计、桥面板有效宽度、剪力连接键等 做过研究。
● 波形钢腹板PC桥耐久性
其耐久性类同钢—混组合梁桥,日本波形钢腹板结构研 究会2019年组织对已经运营了5~10的新开桥(1993建成)、 银山御幸桥(2019年建成)、本谷桥(2019年建成)进行 了实地检测,结果表明这三座桥外观、内在均无明显病害, 运营状况正常。
4. 波形钢腹板PC箱梁桥的设计计算
● 波形钢腹板PC桥的抗震性能
纵向抗震性:一般认为减轻了主梁的重量,所以有利于抗震。但是,主梁 和桥墩固结的部结构,上部结构也有可能进入塑性域,因此有必要引起 注意 。
横向抗震性:波形钢腹板PC桥梁不具有混凝土腹板,所以减少了承受面外 方向地震的受拉钢筋。因此,预计面外方向的抗力低于通常的混凝土箱梁桥。 但是,面外方向的弯曲刚度亦有所下降,可是其量较小,所以认为两者的抗震 性能基本相同。
结构要点
(1)波形钢腹板在纵向由于折皱效应,其纵向抗拉压刚度小,故设计 时可以认为波形钢腹板不承受轴向力:即近似认为抗弯惯矩计算可仅考虑混 凝土顶、底板,而剪力则完全由钢腹板承担,且剪应力在腹板上作均匀分布。 波形钢腹板主要作用在于抗剪,故波形钢腹板的厚度与形状取决于抗剪强度 与剪切屈曲稳定性的需要。
波形钢腹板桥简介
1. 波形钢腹板PC箱梁桥的 定义与特点
顾名思义,波形钢腹板预应力混凝土箱形梁就是用波形钢 板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁。其显 著特点是用10mm左右厚的钢板取代厚30~80cm厚的混凝土 腹板。鉴于顶底板预应力束放置空间有限,导致体外索的应用 则是波形钢腹板预应力混凝土箱梁的第二个特点。
混凝土顶、底板通过刚度较小的波形钢腹板而连接,所以有可能认为混凝 土板引起个别响应,但是从分析中已经确认到两个混凝土板连成一体响应,而 且不产生顶、底板之间的相位差,而且振幅基本相同。
一般波形钢腹板PC桥梁在面外方向具有较高的弯曲刚度,因此认为对面外 方向的地震没有特别要关注的问题。
总之,波形钢腹板PC桥梁的抗震能力介于PC桥与钢桥之间。
(2)波形钢腹板预应力砼箱梁的另一技术特点是通常采用体内、体外 预应力索并用的方式:即在混凝土顶板、底板中配置纵向预应力筋,用以抵 抗施工时的荷载及自重。在箱内配置体外预应力束,通过转向块来转向并最 终锚固在横隔板上,实现曲线或折线配筋,以体外索来承担外荷载的作用, 因此有必要时,可以在使用期间封闭交通来更换体外索。
● 波形钢腹板PC桥的振动特性与衰减系数
波形钢腹板桥自振频率与衰减系数
由分析、试验、实桥检测知,波形钢腹板PC桥的振动特性介于PC桥与 钢桥之间;一般PC桥体外束自振频率为12Hz-18Hz,衰减系数为0.0002,一 般不会发生体外束引发整桥共振问题。
● 波形钢腹板PC桥的抗疲劳性能
由银山御幸桥车辆动载试验得到波形钢腹板桥本身振动加速 度最大值为3gal,其值非常小,因此认为其疲劳问题会很少。考 虑的重点是波形钢腹桥与翼缘板的连接焊缝,日本曾作过波形钢 腹板桥、波形钢腹板PC桥的疲劳模型试验与有限元分析,同时 作了(44.25+136+44.25)m三跨连续梁实桥有限元分析,结论 是较高应力部分在腹板与砼连接开孔处,但是这里应力幅很小, 很难想像会出现疲劳问题。
波形钢腹板PC箱梁桥的优点
(1) 自重降低, 抗震性能好:其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁 桥相比大为减轻, 地震激励作用效果显著降低。
(2) 节约建筑材料, 改善经济指标:大幅度减轻了上部结构的自重, 减 少于混凝土、预应力钢材、钢筋用量,并使下部结构的工程量获得减少, 从而降低了工程总造价;
到目前为止,国内只修建了6座波形钢腹板箱梁桥,分别是青海三 道河桥(50m跨单箱双室大箱梁),江苏淮安的长征桥(18. 5m+30. 5m 十18. 5m的3跨连续梁,人行桥),河南的泼河大桥(4跨30米先简支后连 续梁桥,公路桥),重庆市永川的大堰河桥(25m简支箱梁,公路桥)及山 东东营的两座人行桥。
国外具有代表性波形钢腹板预应力砼箱梁桥
(不含日本)
日本具有代表性的波形钢腹板桥
Maup`re高架桥
本谷桥
栗东桥实景(部分斜拉桥)
137.6m+170.0m+115.0m+67.6m
施工中的栗东桥
• 德国 • Altwipfergrund 桥
矢作川斜拉桥:173.4m+2×235.0m+173.4m, 已建成的最宽的波形钢腹板桥,桥宽43.8m
预应力体系
•波形钢腹板PC组合箱梁预应力体系采用双向预应力。纵向预应力束 分为体内束和体外束。 •体内束为ΦS15.2mm钢绞线,控制应力为0.75 fpk,张拉控制力 为2326kN,配YM15-12、YMP15-12锚具,两端或单端张拉。 •体外预应力束采用ΦS15.2低松弛环氧涂层钢绞线,张拉应力0.65 fpk,边跨均用4根体外束,中跨8根体外束。预应力束在支座处箱梁 内中隔板上部穿过,并交叉锚固在中隔板上。
2. 波形钢腹板PC箱梁桥在 国内外的应用
波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国外的应用
法国在80年代末期首先把钢腹板运用于桥梁结构,并建成了第 一座波形钢腹板箱梁桥Cognac桥。随着这种结构成功的运用,各国 都相继建造了数座此类型的桥梁。如法国的Maup`re桥、Asterix桥、 Doie桥、挪威的Tronko桥、委内瑞拉的Caracas桥、Corniche桥。 日本在引进这种新结构后,很快就在1993年成功建造了日本第一座 波形钢腹板箱梁桥—新开桥。随着科研和实践的进一步的深入,日 本建造了一系列的此类桥,成为目前修建此类桥型最多的国家,在 建和已建成的桥已超过200座。
如上述,波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥设计计算总体受力分析 可分为纵向弯曲、横向框架、纵向扭转畸变等三部分。验算内容总体可 分顶底板纵、横向承载力及应力验算、波形钢腹板强度、屈曲验算、波 形钢腹板与顶底板连接和波形钢腹板自身连接验算。
波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁桥设计检算项目包括:设计荷载作 用时的安全性、极限荷载作用时的安全性、疲劳的安全性、施工的安全 性。
3.波形钢腹板PC箱形梁的 力学特性与结构要点
● 波形钢腹板PC箱梁竖向弯曲符合以下假定
(1)忽略波形钢腹的纵向抗弯作用 (2)在竖向荷载作用下弯曲平面假定成立 (3)弯矩仅由顶底板构成的断面承担 (4)剪力由波形钢腹板承担,且剪应力呈均匀分布
力学特性
● PC箱梁与波形钢腹板PC梁桥的刚度比较表
(3)波形钢腹板节段之间及与上、下混凝土板的连接:波形钢腹板
的预制节段之间一般通过高强螺栓或现场焊接的方式连接,波形钢板与混 凝土顶底板的连接:一是非埋入式连接,在波形钢板的上下端部焊接钢板, 钢板上焊接剪力钉(柱型螺栓),使之与混凝土板结合在一起。二是埋入 式连接,在波形钢板上打孔。穿过钢筋(贯通钢筋),再在钢板的上、下 端部焊接纵向钢筋(约束钢筋)并埋入混凝土的结合方法。
三种屈曲形式 局部屈曲计算 :
整体屈曲计算 : 组合屈曲计算 :
设计追求λs≤0.6,
(屈服区)cr.l y :s 0.6
s
y
e cr
当λs≤0.6时,若 τ≤τy时,波形钢腹不发 生屈曲,材料强度可充
分利用。当τy= 205N/mm2时,组合屈 曲强度为172N/mm2
(非弹性区) c .lr 1 0 .6 1 (s 4 0 .6 ) .y: 0.6s 2
(7) 减少了节段数量, 缩短了工期:由于梁体自重的减轻, 悬臂施工时, 可减少节段数量, 因而可以大大地加快施工速度, 缩短工期;
(8) 体外力筋可以替换, 便于桥梁的维修和补强:波形钢腹板PC 箱梁
桥采用体外预应力, 因而即使在长期运营后, 体外预应力索出现磨损或断裂时, 也可以在夜间停止车辆通行后对其进行更换;
(3) 改善结构性能, 提高预应力效率:波形钢腹板的纵向刚度较小, 几 乎不抵抗轴向力, 因而在不承受预应力, 纵向预应力束可以集中加载于上、 下翼缘板, 从而有效地提高预应力效率;
(4) 各种材料各尽所能, 充分发挥其效率:在波形钢腹板PC 箱梁桥中, 混凝土用来抗弯, 而波形钢腹板用来抗剪, 几乎所有的弯矩与剪力分别由混 凝土顶、底板和波形钢腹板承担, 而且其腹板内的应力分布近似为均布图 形, 而非传统意义上的三角形, 有利于材料发挥作用;
(5) 增加了截面回转半径, 提高了结构效率:波形钢腹板PC 箱梁桥中 的混凝土均集中在顶、底板处, 回转半径几乎增加到最大值, 大大地提高了 截面的结构效率;
(6) 减少现场作业, 加快施工进程:波形钢腹板PC 箱梁桥在施工过程中,
可以减少大量的模板、支架和混凝土浇注工程, 免除在混凝土腹板内预埋管道的 烦杂工艺, 而且波形钢腹板可以工厂化生产, 现场拼装施工, 且能作为施工挂篮、 导梁等承重构件,从而简化施工设施,快了施工进程。
(弹性区)
c.rl
y/
1/2 c.rl
:
s
2
李家河中桥设计实例
• 李家河是汨罗市的一条排涝渠,水面宽20~30m,李家河中桥 全桥总长76.16m,桥梁孔径布置(由西向东)为:20m+30m+ 20m(波形钢腹板PC组合箱梁)。
波形钢腹板PC组合箱梁设计
• 上部构造为波形钢腹板PC组合箱梁,采用单箱单室直腹板箱形截 面。箱梁横桥向对称轴梁高220cm;腹板采用波型钢板,波型钢板厚 12mm、波距112cm、波深15cm;箱梁底板宽650cm、厚24cm; 箱顶板全宽1250cm、两侧悬臂长300cm,箱内顶板厚28cm,悬 臂板端部长150cm、厚25cm,悬臂板根部厚50cm;横桥向箱内上 梗腋长100(到混凝土腹板外侧)、高25cm,箱内下梗腋长50、高 21cm。箱梁分节段现浇施工,在墩、台处分别设有170cm、 150cm厚的横隔板,在边跨跨中左右侧356cm、428cm处各设有 厚30cm的横隔板,在中跨左右侧616cm处设有厚30cm的隔板。
波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥的总体受力与通常的预应力混凝 土箱梁类似,其设计计算亦类似,故总体设计计算可用通用桥梁设计软 件完成,唯因其剪力系由波形钢腹板承担,而关于波形钢腹板的剪切屈 服、剪切屈曲问题,我国现有桥梁设计通用软件无此项内容,故需用日 本有关规范、规准另行计算。关于钢板与混凝土顶底板的连接属钢-混 凝土组合结构设计内容,我国现亦缺乏相关设计软件。
计算内容及计算流程
总体设计框图
波形钢腹板的剪切屈曲
在竖向弯曲时波形钢腹板上的剪应力分布和传统的混凝土腹 板有所不同, 沿梁高基本呈等值分布。由于轴向压应力较小,钢 腹板可以视为纯剪应力状态, 因此设计时需要验算钢腹板的剪应 力,虽然满足强度设计要求,然因波形钢腹一般均比较高、比较薄, 故还有较大的剪力屈曲稳定问题。还需要计算钢腹板的剪切屈曲。 波形钢腹板的剪切屈曲分三种:局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲。
正在施工的有山东鄄城黄河公路大桥(70m+11120m+70m连续梁) 及已完成施工图设计有深圳市的南坪快速路二期工程的南山大桥 (80m+130m+80m刚构桥)、甘泉大桥(95m+130m+80m刚构-连 续桥),正设计中的南京长江四桥引桥(50m+90m+50m跨连续梁)。
山东鄄城黄河公路大桥: 70m+11×120m+70m