国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状

图 4 照片 4 Dole 桥
2.2 日本 日本已建成百座以上波形钢腹板桥。 其施工方
法，结构形式也多种多样。 以下介绍几座具有代表 性的工程实例。
（1）银山御幸桥（Ginzan-Miyuki Brd） 位于秋田县的银山御幸桥是日本的第 2 座波 形钢腹板桥。 此桥为 5 跨连续箱梁桥，桥长 210 m， 最长跨度为 45.5 m。 混凝土板和波形钢腹板采用焊 钉节点形式，钢腹板之间使用搭接螺栓连接。 此外 该桥使用了耐候性钢材。 另外，此桥也是日本的第 1 座波形钢腹板公路桥。 该桥采用顶推施工法架设（图 5），使用波形钢 腹板作为顶推施工中的前方推送梁，同时施工中使 用临时支柱斜拉主梁辅助施工。
如图 8 所示，矢作川桥是一座 4 跨连续箱梁组 合结构斜拉桥， 其主跨的中间部分采用钢梁结构， 而其余部分为波形刚腹板箱梁。 此桥是世界上第 1 次在斜拉桥中采用波形钢腹板结构。 桥长 820 m，最 大跨度为 235 m， 这 2 个长度都是世界上波形钢腹 板预应力混凝土桥中最长的。
另 外 ，桥 面 宽 度 为 43.5 m，是 日 本 最 宽 的 桥 梁 之一。 斜拉索采用单面索结构，主梁锚固端采用钢 框架横隔板结构以传递斜拉索的拉力。 波形钢腹板 以及钢框架横隔板的大部分可在工厂制作，可大大 减少现场施工量。
近年来，日本桥梁界以减少自重，减少现场工 作量，降低成本为目标，为追求桥梁结构的合理性 做了很多尝试， 而波形钢腹板预应力混凝土组合 桥梁（以下简称：波形钢腹板桥）为其中之一。 该结 构作为降低造价的一种有效手段得到迅速发展， 目前在日本已建成或正在施工中的同类桥梁多达 百余座。
将波形钢板作为腹板用于预应力混凝土桥梁 的技术最早由法国开发， 并于 1986 年建成第 1 座 波形腹板桥 。 ［1-3］ 日本的第 1 座波形腹板桥由 PS 三 菱建设公司承建并于 1993 年竣工［4］。
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同时，与传统的预应力混凝土箱梁相比，波形 钢腹板面外方向的刚度相对较小。 因此，在曲线桥 或斜桥中，有必要在适当的间隔范围内设置横隔板 以限制截面变形。 在工程实例中，波形钢腹板曲线 桥的最小平面弯曲半径达到 140 m。
其施工采用顶推施工方法，底板的混凝土充填 钢管被用作顶推施工中的前方推送梁，且顶推施工 中利用体外预应力索。
图 3 Maupre 高架桥
图 5 银山御幸桥（施工中）
（2）本谷桥（Hondani Bridge）［9］ 如图 6 所示， 本谷桥是日本的第 3 座波形钢
第6期
王 卫，等：国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状
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腹板桥梁。 这是 1 座 3 跨连续刚构箱梁桥， 桥长 198.2 m，最大跨度为 97.2 m，桥宽为 11.04 m。 施工 方法为悬臂挂篮施工法。 由于其主梁自重比预应力 混凝土箱梁轻，每个悬臂施工长度相对较长，按一 般预应力混凝土箱梁桥需 14 个节段， 而该桥因采 用波形钢腹板可减少为 11 个节段。 同时由于采用 钢腹板结构，各施工工序都大大缩短，与传统的预 应力混凝土桥施工相比每个节段的施工周期可缩 短 1~2 d。 此外，混凝土板和钢腹板的连接方法使用 嵌入式节点结构，钢板之间的连接采用搭接螺栓铆 接方法，从而达到有效吸收施工误差的目的。
第 8 卷第 6 期 2011 年 12 月
现代交通技术 Modern Transportation Technology
Vol.8 No.6 Dec. 2011
国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状
王 卫，张建东，段鸿杰，刘 朵
（江苏省交通科学研究院 长大桥梁健康检测与诊断技术交通行业重点实验室，江苏，南京 211112 ）
摘 要： 波形钢腹板桥是采用波形钢腹板代替传统的预应力混凝土箱梁中混凝土腹板的一种组合结构桥梁，其 结构的主要特点是减轻主梁的自重，提高混凝土主梁的预应力效率，减少现场工作量，降低工程成本。 近年来，波 形钢腹板桥梁在世界各国尤其在日本得到快速发展，该文介绍了波形钢腹板桥的技术特点，并介绍了国外，尤其 是日本的波形钢腹板桥梁的工程实例，以供参考。 关键词：波形钢腹板；组合结构桥梁；预应力混凝土；工程实例 中图分类号：U448.216 文献标识码：A 文章编号：1672－9889（2011）06－0031－03
基 金 项 目 ：江 苏 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （项 目 编 号 ：BK2009028），交 通 行 业 联 合 科 技 攻 关 项 目 （项 目 编 号 ：2009-353-332-300） 作 者 简 介 ：王 卫 （1978-），男 ，江 苏 盐 城 人 ，工 程 师 ，主 要 从 事 桥 梁 检 测 工 作 。
图 9 Altwipfergurund 桥
2.4 韩国 IIsun 桥 （ 见 图 10） 是 韩 国 建 造 的 第 1 座 波 形
钢腹板桥。 此桥为 12 跨连续箱梁桥和 2 跨连续箱 梁 桥 组 成 ， 桥 梁 总 长 801 m， 桥 宽 21.2 m， 最 大 跨 度 60 m，采用体内预应力索结构。
由于该 V 形三角区分段依次施工，随着不同段 块的施工及体系的改变，V 形三角区各部位线形也 有变化。 为保证其竣工后的线形，根据支架预压后 的变形，由设计单位提供各段块底模安装的控制高 程，施工中严格执行。
图 1 波形钢腹板桥示意图
2 工程实例 2.1 法国［6-8］
（1）Cognac 桥 如 图 2 所 示 ，Cognac 桥 是 世 界 上 第 1 座 波 形 钢 腹 板 桥 ，建 于 1986 年 。 这 是 1 座 3 跨 连 续 箱 梁 桥，桥长为 105 m，最大跨度为 43 m。 其 主 梁 截 面 为箱形，梁高 2.285 m，波形钢腹板倾角约 35°。 施 工方法为满堂支架方法，预应力索为体外索，将来 可以更换。
Transpotation Research Institute，Nanjing 211112，China）
Abstract：Bridge with corrugated steel webs is a kind of composite－structure of steel and concrete using the corrugated steel webs instead of concrete webs for conventional prestressed concrete box girders. This structure is characterized by reduction of dead weight of main girder，improvement of prestressed efficiency of concrete girder and reduction of on－site work and construction cost. In recent years，the box girder bridges with corrugated steel webs have developed quickly all over the world，especially in Japan. In this paper，it presents the cases of bridge projects with corrugated steel webs in foreign countries，such as France，Japan，Germany and Korea. Key words：corrugated steel webs；composite structure bridge；prestressed concrete；project case
在过去 10 多年里， 日本对波形钢腹板结构做 了大量的试验和解析等方面的研究，开发出很多独 特的新技术［5］，并且编 制 了 波 形 钢 腹 板 桥 梁 设 计 和
施工规范，目前在日本该领域的技术已趋完善。
1 波形腹板桥的技术特点
波形腹板桥梁是采用波形钢腹板代替预应力 混凝土箱梁中的混凝土腹板的一种组合结构（见图 1）。 在传统的预应力混凝土箱梁桥中，混凝土腹板 占了主梁自重的 30%~40%， 因此波形钢腹板桥梁 可以大大减轻上部结构的自重。 同时，波形钢腹板 由于其折叠效应，不承受轴向力和弯矩，且具有很 高的抗剪屈曲性能。 从这些特性来看，波形钢腹板 用于预应力混凝土桥梁极为合理，能提高混凝土顶 板和底板的预应力效率，波形钢腹板能承担足够的 剪力。 在施工方面，由于不需要腹板的模板等施工， 大大减轻了现场工程量。
图 7 栗东桥
（4）矢作川桥（Yahagigawa Bridge）［11］
图 8 矢作川桥
2.3 德国［5］ Altwipfergrund 桥（见图 9）是德国建造的第 1 座
波形腹板桥梁。 施工采用悬臂挂篮方法，施工过程中 波形钢腹板作为承载部件负担挂篮等施工荷载。
该桥为 3 跨连续箱梁桥，桥长 280 m，最大跨度 为 115 m。 桥面板和波形钢腹板的节点采用焊钉和 条状 PBL 钢板，以抵抗桥面横向弯矩Байду номын сангаас 另外，混凝土 底板设置在波形的连接采用螺栓铆接，波形钢腹板 使用涂装防腐方法。
其中，12 跨连续箱梁部分采用顶推施工方法，2 跨连续箱梁部分采用满堂支架施工方法。 为了减轻 顶推过程中主梁的自重，混凝土横梁（端横梁除外） 采用后期施工。 架设过程中，为了控制主梁截面的横 向变形，每 5 m 间隔设置钢杠斜撑。 （下转第 52 页）
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座上，施工中跨合龙段，张拉 V 型三角区预应力束 后，拆除合龙段支架，完成全桥体系转换。 3.5 V 形三角区底模安装高程控制要求
Development and Status of Composite Structure Bridge with Corrugated Steel Webs on Board
Wang Wei，Zhang Jiandong，Duan Hongjie，Liu Duo （Jiangsu Key Laboratory of Large－span Bridge Health Inspection & Diagnosis Technology Minstry of Communictions，
图 6 本谷桥
（3）栗东桥（Ritto Bridge）［10］ 栗东桥是本文作者之一在日本工作期间主持 设计和施工的波形钢腹板矮塔斜拉桥 （见图 7），桥 长约 500 m，最大跨度 170 m，桥宽 19.6 m。 结构形 式是 4 跨和 5 跨连续箱梁矮塔斜拉桥，主梁截面为 单箱 3 室箱梁，采用悬臂挂篮方式施工。 此桥是世 界上首座波形钢腹板组合结构矮塔斜拉桥。 斜拉索锚固端的局部应力以及钢框架横隔板 结构的的索力传递机理等通过 1/2 缩尺模型荷载试 验和非线性有限元分析得到验证［3］。 同时，成桥后还 利用加震装置对波形刚腹板矮塔斜拉桥的动力特 性进行了探讨。 此外，考虑景观效果，此桥主塔外形 设计为展翅腾飞的丹顶鹤。 由于桥梁所在地为陶瓷 之 乡 （信 楽 焼 ），混 凝 土 采 用 灰 黄 色 混 凝 土 ， 波 形 刚 腹板采用紫红色以衬托结构整体的东方美。
（3）Dole 桥 如图 4 所示，Dole 桥是继 Cognac 桥，Maupre 高 架桥和 Asterix 桥后法国建造的第 4 座波形腹板桥。 此桥完工于 1993 年。 结构形式为 7 跨连续箱梁桥， 桥长 497.6 m， 最大跨度为 80 m。 主梁梁高为 2.5~ 5.5 m，钢腹板由 8~12 mm 厚的波形钢板构成。 这是第 1 座用悬臂挂篮施工方法建成的波形 腹板桥梁，此桥采用体内索和体外索并用。
图 2 Cognac 桥
（2）Maupre 高架桥 Maupre高 架 桥 （见 图 3）在 Cognac 桥 设 计 的 基 础上得到进一步改进，于 1987 年竣工。 这是一座 7 跨 连续梁结构桥梁，桥长 324.5 m，最大跨度为 53.6 m。其 主梁截面非常新颖， 由 3 m 高的三角形所构成，底 板是直径 Φ610 mm 的钢管混凝土结构。