日本具有代表性的波形钢腹板桥
波形钢腹板PC箱梁桥的施工技术与效益
Construction Technology and Benefit Analysis of PC Boxshaped Girder Bridge with Corrugated Steel Web
Wang Kan ,Wang Yongzhong
( He'nan Provincial Communications Planning ,Survey and Design Institute ,Zhengzhou ,He'nan 450052 ,China )
Abstract : Box-shaped girder bridges with corrugated steel web is steel-concrete composite girder bridge , which is widely used at home and abroad. Based on study and application status of box-shaped girder bridges with corrugated steel web ,the authors introduce construction characteristics and structure advantages and development situation of PC box-shaped girder bridges with corrugated steel web ; analyze construction characteristics and method ,stress characteristics and construction technology ,economic benefit of PC box-shaped girder bridges with corrugated steel web ; compare economic benefit of PC boxshaped girder bridges with common PC box-shaped girder bridges. Key words : bridges ; prestressed concrete girder bridges ; corrugated steel webs ; construction 1 工程概述 波形钢腹板 PC 箱 梁 桥 是 用 波 形 钢 板 取 代 PC 箱梁 、 混凝土腹板 作 腹 板 的 箱 形 梁 桥 。 其 显 著 特 点 是用 8 ~ 30mm 厚的钢板取代 30 ~ 80cm 厚的混凝土 腹板 。 由于 顶 、 底 板 预 应 力 束 放 置 空 间 有 限, 而使 用体外索则是波形钢腹板 PC 箱梁的第 2 个特点 。 法国在 20 世纪 80 年代末期首先把钢腹板运用 于 桥 梁 结 构, 并建成了第 1 座波形钢腹板箱梁 — — Cognac 桥 。 随着这 种 结 构 的 成 功 运 用, 桥— 各国 如 法 国 的 Maup `re 桥 、 相继建 造 了 数 座 此 类 桥 梁, Asterix 桥 、 Dole 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, 在 1993 年成功建造了日本第 1 座波形钢腹板箱 — — 新开桥 。 随 着 科 研 和 实 践 的 进 一 步 深 入, 梁桥 — 日本建造了一系列 此 类 桥, 成为目前修建此类桥型
波形钢腹板桥简介课件
抗疲劳性能
由于波形钢腹板的特殊结构,能够 有效分散车辆荷载,降低桥面应力 集中,提高桥梁的抗疲劳性能。
抗震性能
波形钢腹板桥的抗震性能也优于传 统桥梁,能够更好地吸收地震能量 ,减少地震对桥梁的破坏。
经济性能分析
施工周期短
波形钢腹板的预制生产可 以大大缩短现场施工时间 ,从而降低人工成本和时 间成本。
除了以上领域,波形钢腹板桥还 可应用于大型工业设施、港口码 头、景观桥梁等场合。
公路桥梁 铁路桥梁
城市道路桥梁 其他领域
适用于高速公路、国省干线公路 、城市快速路等公路桥梁的建设 。
适用于城市道路、人行天桥、高 架桥等场合,满足城市交通和景 观要求。
02
波形钢腹板桥的结构与设计
Chapter
结构组成
波形钢腹板桥简介课件
目录
• 波形钢腹板桥的概述 • 波形钢腹板桥的结构与设计 • 波形钢腹板桥的制造与施工 • 波形钢腹板桥的性能与优势 • 波形钢腹板桥的案例与实践
01
波形钢腹板桥的概述
Chapter
定义与特点
定义
波形钢腹板桥是一种采用波形钢 腹板作为主要承载结构的桥梁形 式。
特点
具有轻质、高强、耐久性好、施 工方便等优点,广泛应用于公路 、铁路、城市道路等交通领域。
波形钢腹板桥的起源与发展
起源
波形钢腹板桥最早起源于日本,经过多年的研究与 实践,逐渐发展成为一种成熟的桥梁结构形式。
发展
随着技术的不断进步和工程实践的积累,波形钢腹 板桥在跨度、承载能力、施工方法等方面得到了不 断优化和提升。
波形钢腹板桥的应用范围
适用于铁路跨越河流、山谷等场 合,满足铁路桥梁的承载和通行 要求。
日本鹫见桥(Ⅱ期线)——桥墩高125m的波形钢腹板箱梁桥
桥梁资讯铁路桥通常米用刚构式咼架桥%其横桥向的水 平刚度低,地震时结构边界处水平位移和转动变大% 可能会影响列车行驶的安全。
为确保地震时铁路桥上列车行驶的安全,考虑采用斜桩基础提高刚构式 高架桥横桥向的水平刚度。
采用斜桩基础的刚构式高架桥,地震时水平位移和转动方向相反,结构顶端 位置的位移小,减振效果显著。
斜桩基础的减振机 理如图1所示。
I 水平位移I结构顶端位 置的位移大直桩结构顶端位 置的位移小水平位移和转动 方向相反水平位移和转动 方由一致图1斜桩基础的减振机理由于斜桩桩身必须在桥梁规划用地范围内,桩身倾斜角度比较小,一般设定横桥向倾斜5°。
斜桩 基础结构如图2 所示#图2斜桩基础结构墩柱、地系梁钢筋密集,桩顶连接部位结构复杂。
斜桩使用钢管桩时,墩柱、地系梁的钢筋和锚固 钢筋、箍筋会相互干涉,为使斜桩基础能实际应用到工程中,开发了和斜桩一体的新型连接构造(见图3),并进行了水平荷载试验。
结果表明,达到最大水平承载力后的荷载下降较平缓,抗震性能优越。
斜桩基础首次在北陆新干线(金泽一敦贺间)主线高架桥上应用。
一段长1 745 m 的高架桥邻近加图3斜桩基础桩顶连接部位构造贺三湖的木场潟地区。
该地区地质为软弱冲积黏土 层,堆积层厚,因此采用钢管桩基础。
钢管桩使用全回转钻机施工。
钢管桩直径为1 200〜1 500 mm , 桩长22. 5〜41. 5 m,桩顶端螺旋叶片外直径是桩直径的1.5倍。
考虑持力层深度、用地边界以及施工 误差,斜桩的倾斜角度设定为4。
施工的钢管桩共364根,其中306根斜桩,51根直桩。
斜桩的施工流程为:全回转钻机位置标定、安装#下节桩(顶端有 螺旋叶片)插入#中节桩及上节桩插入、焊接、压入#送桩插入、压入#持力层确认、浇筑混凝土、送桩提起#处理桩头。
2017年5月〜2011年1月进 行了该区段钢管桩的施工,斜桩倾斜度精度高,桩顶连接部位施工顺利。
刘海燕编译自 橋梁2基礎,2011,52(1):11 — 14.鹫见桥($期线)位于日本岐阜县郡上市高鹫町 鹫见,是东海北陆高速公路白鸟IC 至飞弹清见IC间4车道改造工程的一环,紧邻正在使用的I 期线(1999年建成通车)修建,跨越深谷地形,平面线形8 = 605 m 。
日本新名神高速公路芥川大桥——蝶形腹板箱梁桥
桥梁资讯日本新名神高速公路生野大桥日本新名神高速公路生野大桥(I k u n oB r i d ge ,见图1)位于兵库县神户市北区,是一座桥长606m 的7跨连续波形钢腹板预应力混凝土低塔斜拉桥.该桥主跨188m ,斜交15ʎ跨越铁路营运线,是日本目前最大跨度的波形钢腹板低塔斜拉桥.该桥跨径布置为(96.2+188.0+103.0+2ˑ39.0+71.0+66.2)m ,桥面宽24.15~25.15m ,荷载为B 活荷载.桥面以上塔高28m .该桥斜拉索锚固区段主梁均为波形钢腹板三室箱梁,其它部分主梁为混凝土腹板双室箱梁.图1㊀日本生野大桥为快速施工以及减少铁路营运线上空施工设备移动频率,该桥上部结构采用超大型挂篮悬臂施工,悬臂施工节段长度由原设计的4m 变更为8m ,悬臂施工节段数量减少了一半.为减轻斜拉索锚固区段悬臂施工节段的重量,将混凝土腹板变更为波形钢腹板.考虑到将来扩宽桥面,斜拉索采用锚固在中央分隔带的单索面布置,是日本首座单索面波形钢腹板低塔斜拉桥.斜拉索为中央单索面布置,且1组斜拉索2根并列设置,并列的斜拉索上可能会产生尾流驰振,导致斜拉索的锚固部位发生疲劳损伤.通过风洞试验验证抗风稳定性,调整W /D (斜拉索间距/斜拉索直径)参数值可以控制大振幅的尾流驰振,所有的斜拉索上安装阻尼器可以抑制低振幅的尾流驰振和雨振.由于是在铁路营运线上空作业,采取了各种安全措施,如封闭挂篮移动线路㊁防止高空飞来物措施等,确保施工安全.该桥合同工期为2012年9月~2018年5月,上部结构已于2018年2月竣工.刘海燕编译自㊀橋梁と基礎,2018,52(5):2-12.日本新名神高速公路芥川大桥蝶形腹板箱梁桥日本新名神高速公路从名古屋市到神户市,全长174k m ,其中川西I C 至高柜J C T ㊁I C 区间2017年12月通车.芥川大桥位于大阪府高柜市,是一座腹板为蝶形预制板的箱梁桥,分为两幅修建,上行线为3跨连续刚构蝶形腹板预应力混凝土箱梁桥,桥长161.0m ;下行线为6跨连续刚构蝶形腹板预应力混凝土箱梁桥,桥长348.0m .桥面净宽10.01m .梁高4.0~4.5m ,最大跨度75m .蝶形腹板使用抗压强度80M P a 的高强度纤维增强混凝土,没有配置钢筋.蝶形预制板张拉方向采用先张法的方式配置预应力筋,预应力筋(直径15.2m m )的配置数量以恒载时不产生拉应力,设计荷载时不产生裂缝为准.蝶形预制板厚度必须保证预应力筋的安装,且可抵抗极限荷载作用时的压力,因此设定为150m m .由于蝶形预制板顺桥向不连续,板的厚度薄,蝶形腹板箱梁比一般的混凝土腹板箱梁横向刚度小.因此在蝶形腹板间接头位置间距3m 设置加固顶板的加劲肋.主梁顶㊁底板采用50M P a 的高强度混凝土,结构纤细.图1㊀日本芥川大桥该桥采用蝶形腹板箱梁桥的结构形式具有如下效果:(1)缩短悬臂架设工期.施工节段长6.0m ,上行线和下行线的节段数量总计63个,工期比混凝土腹板桥缩短60%.㊀ 桥梁资讯(2)缩减下部结构规模.由于上部结构采用蝶形腹板,下部结构桥墩截面积减少约10%,进而基础截面积减少约20%.该桥基础是在硬岩上施工,大口径深基础的成本显著减少.桥墩和基础合计建设成本可减少约15%.(3)减轻环境负荷.腹板厚度变薄,主梁使用高强度混凝土,上部结构重量减轻导致下部结构规模减小,上㊁下部结构使用材料数量大幅度减少,与同规模的混凝土腹板箱梁桥相比,建设时的C O2排出量减少约10%.(4)提高维修维护性能和效率.主梁蝶形腹板预制板是在工厂制作的高质量产品,使用高强度纤维增强混凝土,没有配置钢筋,不会发生盐害和中性化导致的钢筋腐蚀,具有高耐久性.蝶形腹板上的开口处有采光,主梁内光线明亮,底板上没有突起和高低不平,方便维修养护时检查.体外力筋采用环氧树脂涂层钢绞线外套聚乙烯套管的预应力筋,可抵抗从蝶形腹板开口进入的紫外线,确保耐久性.主梁底板设置斜面,雨水可直接从蝶形腹板开口间排出.该桥采用挂篮悬臂施工,已于2017年8月顺利竣工.刘海燕编译自㊀プレストレストコンクリート,2018,60(3):43-48.日本出岛表门桥在国家级历史遗迹中修建的桥梁出岛是日本长崎市1636年填筑的人工岛,在锁国时代是日本和海外惟一的贸易通商口岸.最初建造的连接出岛和对岸长崎街道的桥梁为桥长仅4.5m的砖石结构拱桥.到了明治时代,因河流由5m 扩宽到30m,出岛桥消失.之后因出岛南侧被填,出岛变成内陆不再作为岛屿存在.1922年出岛被指定为国家级历史遗迹.1951年长崎市开始着手实施出岛复原计划,预计在2050年完全复原.2017年在原出岛桥的旧址修建出岛表门桥(见图1),时隔130年再次连接出岛和长崎市.出岛表门桥(D e j i m aF o o t b r i d g e)是一座2跨连续钢板梁桥,主跨长33m,边跨长5.2m,桥面宽4.4m.按照日本道路桥规范进行设计,考虑人群荷载3.5k N/m2(主梁)㊁5.0k N/m2(桥面板)㊁风荷载㊁地震荷载(K h=0.14)㊁温度荷载(ʃ30ħ).由图1㊀日本出岛表门桥于桥的一侧位于国家级历史遗迹,出岛侧的施工受到限制,不能损伤遗迹建筑,且不能设置桩及桥台.对岸的长崎街道侧设置2个支点,桥台处配重以支承33m的主跨.长崎侧护岸下切约1m,形成中承式结构.钢板梁厚18m m,左右对称设置.主梁上顺桥向水平焊接防止屈曲的8块加劲板.主梁腹板上设置密集的开孔.从主梁到栏杆所有的构件均采用S M750钢材.桥面板为Ѳ200m mˑ150m m的日本国产木材(栗木),并进行不损伤木料自然色调的氧化锌含浸防腐处理.桥面板与结构连接部位使用合成树脂材料,避免腐蚀木料并保持通气畅通.为防止扶手上产生毛刺,使用比栗木木质更坚硬的南洋木材.桥梁涂装参照出岛侧木制房屋的屋顶瓦片颜色,为和既有的历史建筑物保持统一,在氟化乙烯树脂涂料中加入不锈钢薄片,不锈钢反射光使桥在光照下闪闪发光,且迎光面因光角度不同亮度不一致.长38.5m㊁宽4.7m的出岛表门桥整体从制作工厂使用平底船海上运输至码头,再通过多轴平底车运至现场.使用550t的吊机进行整体安装.该桥2017年2月27日吊装到位,2017年12月24日正式投入使用,并获得2017年度日本土木学会田中奖.刘海燕编译自㊀①橋梁と基礎,2017,51(12):40-44;②橋梁と基礎,2018,52(6):53.美国杰拉尔德 德斯蒙德大桥替换桥杰拉尔德 德斯蒙德大桥(G e r a l d D e s m o n d B r i d g e,见图1)位于美国洛杉矶长滩市,1968年建成通车.运营多年后,桥梁出现了混凝土劣化等诸多问题,研究认为最经济的办法是修建一座替换桥.39。
UHPC在桥梁结构中的应用研究
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2021.02.009U H P C 在桥梁结构中的应用研究贾胜利(中铁十八局集团有限公司,天津300400)摘 要: 超高性能混凝土(简称UH P C ,U l t r a -H i g hP e r f o r m a n c eC o n c r e t e )因其优化的颗粒级配㊁较低的水胶比和较高的胶凝材料含量,使其具有超高的强度㊁韧性以及耐久性等性能,可以满足高质量桥梁建设的要求,解决了现有桥梁结构存在的技术性问题,是将来桥梁建设中应用前景广阔的新型混凝土材料㊂论文介绍了UH P C 在国内外桥梁工程中的应用现状,分析了在国内实际工程应用中存在的问题并提出了相应解决方案㊂关键词: UH P C ; 耐久性; 桥梁工程; 应用A p p l i c a t i o nR e s e a r c ho fU H P C i nB r i d geC o n s t r u c t i o n J I AS h e n g-l i (C h i n aR a i l w a y 18t hB u r e a uG r o u p C oL t d ,T i a n j i n300400,C h i n a )A b s t r a c t : U l t r a -H i g hP e r f o r m a n c eC o n c r e t e (UH P Cf o rs h o r t )h a su l t r a -h i g hs t r e n g t h ,t o u g h n e s sa n dd u r a b i l i t y d u e t o i t s o p t i m i z e d p a r t i c l e g r a d i n g ,l o w e rw a t e r -b i n d e r r a t i o a n dh i g h e r c e m e n t i t i o u sm a t e r i a l c o n t e n t .I t c a n f u l f i l l r e -q u i r e m e n t s o f h i g h -q u a l i t y b r i d g ec o n s t r u c t i o na n ds o l v e t e c h n i c a l p r o b l e m so f e x i s t i n g b r i d g es t r u c t u r e s .I t i san e w t y p e o f c o n c r e t em a t e r i a lw i t h p l e n t y a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s i n f u t u r eb r i d g e c o n s t r u c t i o n .I nt h i sa r t i c l e ,w ew i l l i n t r o -d u c e t h e a p p l i c a t i o no fUH P Ci nb r i d g ee n g i n e e r i n g a th o m ea n da b r o a d ,t h e na n a l y z ee x i s t i n gp r o b l e m s i nd o m e s t i c p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s .F u r t h e r m o r ew ew i l l p r o p o s e s o m e f e a s i b l e s o l u t i o n s .K e y wo r d s : UH P C ; d u r a b i l i t y ; b r i d g e e n g i n e e r i n g ; a p p l i c a t i o n 收稿日期:2021-03-18.作者简介:贾胜利(1972-),工程师.E -m a i l :309779575@q q .c o m 随着我国经济的快速发展和科学技术的进步,人民生活水平的不断提高,城市化建设的步伐逐渐加快,我国的道路㊁桥梁等基础建设发展非常迅猛,特别是最近十多年,我国的桥梁建设数量㊁质量㊁规模等都是历史上最辉煌时期㊂据统计,到2019年底,全国建成的桥梁已超过80万座[1,2]㊂而制备桥梁用的混凝土凭借着成本低廉㊁耐久性好㊁取材便利等优点被广泛地应用㊂目前,随着人们对桥梁和公路质量要求的不断提高,尤其对跨海大桥㊁高铁桥梁的质量要求更加严格,耐久性要求也越来越高,使得过去采用的自重大㊁强度低和功能单一的普通混凝土已经无法满足现在桥梁建设的需求[3]㊂同时,几十年来大量的工程实践表明,有些桥梁结构存在无法解决的技术性问题,也会给桥梁结构安全带来诸多的隐患㊂因此,发展具有更高力学性能㊁更高耐久性的超高性能混凝土来替代常规的混凝土,以及采用UH P C 制造新的桥梁结构,将是今后发展的必然趋势㊂1 超高性能混凝土超高性能混凝土(UH P C )是采用最大堆积密度理论设计的,利用水泥㊁石英砂(不使用粗骨料)㊁超高效减水剂(聚羧酸系)㊁硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)制备的新型混凝土材料㊂UH P C 制备时因胶凝材料用量大,水胶比低,且掺有增韧材料,从而使UH P C 具有高强度㊁高韧性㊁高耐久等特性㊂随着设计理论的完善㊁超高效减水剂(聚羧酸系)问世和配制技术的进步,UH P C 已具备了普通混凝土的施工性能,甚至可以实现自密实,可以常温养护,已经具备了广泛应用的条件[4,5]㊂与普通混凝土和高性能混凝土相比,UH P C43建材世界 2021年 第42卷 第2期建材世界2021年第42卷第2期具有优异的力学性能与耐久性能,见表1㊂表1U H P C㊁高性能混凝土㊁普通混凝土的主要力学和耐久性能指标UH P C高性能混凝土(H P C)普通混凝土抗压强度/M P a120~18040~9620~40抗折强度/M P a18~35-2~5弹性模量/G P a35~5531~5514~41徐变系数/C u0.2~1.21.6~1.91.4~2.5抗冻融性能100%耐久90%耐久10%耐久泊松比0.19~0.24-0.11~0.21抗表面剥蚀性能表面剥蚀量0.01表面剥蚀量0.08表面剥蚀量>1表1给出了UH P C与高性能混凝土(H P C)㊁普通混凝土的主要力学和耐久性能指标对比㊂从表1可以发现,UH P C的抗压强度是普通混凝土的5倍以上,抗折强度则为普通混凝土的近10倍;同时,徐变系数仅是普通混凝土的30%,抗冻融性能和抗表面剥蚀性能更是具有显著的优势㊂2U H P C在桥梁中的应用现状桥梁工程要求所有结构材料轻质高强㊁快速架设㊁经久耐用,这使得UH P C材料在桥梁工程领域具有明显的优势与广阔的应用前景㊂目前,UH P C已开始应用于各种桥梁工程中,包括主梁㊁拱圈㊁华夫板㊁桥梁接缝㊁旧桥加固等多方面[6]㊂据不完全统计,到2016年底,世界各国应用UH P C材料的桥梁已超过400座[7]㊂2.1U H P C在国外桥梁中的应用法国是第一个将UH P C成功商业化的国家㊂他们的UH P C桥采用先张法预应力UH P CΠ形梁组成㊂其中Π形梁间通过翼缘板现浇UH P C湿接缝连接㊂这座桥的自重只有传统预应力混凝土桥梁的1/3㊂除接缝连接钢筋和护栏㊁人行道板预埋钢筋外,主梁未配置普通钢筋㊂这座桥2001年建成,在11年后的2012年进行详细的检查评价,结果表明UH P C结构没有出现任何裂缝,桥梁的运行状况良好㊂这为如今UH P C 在桥梁上的大量应用奠定了基础㊂德国将UH P C与钢桁架组合成桥梁结构,同时让UH P C桥面板与桁架的上弦杆通过环氧树脂胶连接,建成了世界上首座UH P C 钢组合桥梁㊂这座桥梁,桥宽5.0m,为人行和自行车两用桥梁㊂荷兰在2013年建成了第一座UH P C桁架人行桥㊂当时为了减少桥梁的制造成本,设计师将桥梁分为桁架预制单元和桥面板预制单元㊂通过胶接缝和后张预应力张拉使桁架预制单元形成整体,在吊装桥面板就位后通过螺栓连接与桁架预制单元形成一体㊂美国在借鉴学习法国2001年建设UH P C桥梁的方法和经验后,设计了3种主梁为I形㊁T形和Π形的UH P C公路桥,并且UH P C主梁均未设置抗剪钢筋,只利用UH P C自身的优异的抗拉性能,从而大大简化了钢筋构造㊂同时,美国针对自己国家北方气候寒冷的特点,担心因冻融环境引发桥梁的一系列问题,设计出了 井 字形双向肋板UH P C桥面板,并用这种桥面板建设了一座桥㊂该桥的桥面板由14块预制 华夫板 组成,各预制板之间通过UH P C接缝连接成连续板,预制板与主梁通过剪力槽和纵向湿接缝连接成整体㊂与承载同样压力的普通混凝土桥面板相比,UH P C 华夫板 桥面板自重可减少30%㊂日本早在2002年设计了一款主梁截面形式为箱梁,采用预制拼装法施工的UH P C人行桥㊂该桥的预制梁段间采用预应力张拉拼接完成㊂这是日本首座采用UH P C建成的桥梁㊂在后来,日本总结自己的工程经验并参考法国的实例,完成了一座预应力混凝土波形钢腹板箱梁桥的顶推施工㊂该桥梁的下弦杆采用了UH P C材料,这也是世界首个将UH P C材料应用于顶推桥建设的实例㊂韩国的研究和工程人员以斜拉桥为主要应用对象,修建了世界上第一座U H P C人行斜拉桥,并在后来修建了第一座U H P C公路斜拉桥㊂该公路斜拉桥为独塔双跨斜拉桥,主跨100m,圆环形主塔高35m,主梁采用U H P C双主梁,桥面板厚15c m㊂采用这种结构设计的主梁在不损失承载能力的情况下,自重能减少30%㊂马来西亚在UH P C桥梁的建设中取得了非凡的成就㊂到2016年底,马来西亚就已经建成了约113座UH P C桥梁,累计应用面积达到80000m2㊂这些桥梁主要包括四类UH P C主梁结构:全UH P C-T梁型㊁UH P C-R C组合梁型㊁全UH P C箱梁型和全UH P C下承式槽形梁型㊂其中,UH P C R C组合梁下缘受拉53区采用UH P C U形或I形梁,上缘受压区采用现浇R C桥面板,可以充分发挥材料的性能并可节省上部结构造价㊂马来西亚在2015年建成通车的B a t u6桥是目前世界上单跨最大的全预制拼装UH P C箱形梁公路桥,该桥的UH P C主梁仅重670t㊂2.2U H P C在国内桥梁中的应用在1990年,黄政宇㊁覃维祖等分别发表了关于UH P C的论文,成为中国最早一批研究UH P C的学者㊂此后,国内的许多学者先后开展了有关UH P C材料性能与构件力学性能的研究,并取得了一系列的研究成果㊂在2015年我国颁布了UH P C材料的国家标准,为UH P C的工程应用及推广奠定了坚实的基础㊂据统计,国内已有超过30座桥梁使用了UH P C材料,其中有5座桥梁的主体结构是UH P C材料,其余桥梁则主要将UH P C材料用于钢-UH P C轻型组合桥面结构㊁维修加固㊁现浇接缝等方面㊂2006年,在迁曹铁路工程中,利用UH P C修建了国内第一座桥梁㊂该桥采用UH P C-T梁作为桥面板,一共使用了12片跨径为20m的梁㊂2011年,在肇庆马房大桥中,首次将UH P C与钢箱梁组合形成轻型组合桥面㊂桥面采用正交异性钢面板,良好的解决了铺装层严重破损和钢结构疲劳裂纹的问题㊂到目前为止,国内已有17座大桥采用了钢-UH P C轻型组合桥面,涵盖了梁桥㊁拱桥㊁斜拉桥和悬索桥等各类桥型㊂3U H P C在桥梁应用中存在的问题与解决方案3.1U H P C在桥梁应用中存在的问题尽管U H P C这种新型混凝土结构材料具有优异的抗拉性能㊁抗压强度和耐久性,但其较低水胶比和高胶凝材料用量,使得U H P C仍然存在高成本㊁高能耗,并且具有较大收缩等明显缺点,从而导致U H P C无法广泛应用于普通建筑的工程中,这也是U H P C在桥梁建设领域虽有发展,但远远无法普及和广泛应用的原因[8,9]㊂表2是一个典型的桥面UH P C铺装层的配合比㊂从表2可知,UH P C的水胶比大约在0.21左右,远低于普通混凝土0.5的水胶比㊂为了控制UH P C在凝结硬化过程中的收缩导致混凝土开裂,在微细粉掺合料中除掺有硅灰外,还掺有适量的膨胀剂和水泥增强剂㊂此外,每方混凝土中水泥的用量达到了800k g,而且钢纤维的掺量也较大,这导致UH P C的制造成本不会太低㊂不过为了降低UH P C的制造价格,国内已开始在UH P C材料组成中,采用粗骨料,如:可采用5~12mm粒径的玄武岩碎石,适当降低水泥用量,但7d强度只有120~130M P a,冬㊁春季还需要蒸汽养护㊂表2U H P C桥面铺装层配合比组成材料P O52.5水泥石英砂镀铜钢纤维微细粉掺合料水高性能减水剂每m3用量/k g8009502503001708.0表3U H P C桥面铺装层力学性能检测项目抗压强度/M P a7d28d抗折强度/M P a7d28d28dUH P C静力受压弹性模量/G P a实测值142.7170.431.435.745.6表3是上面UH P C组成材料和配合比的力学性能结果㊂从表3可知,该UH P C的7d抗压强度就可以达到140M P a以上,抗折强度也大于30M P a;28d抗压强度和抗折强度分别达到170.4M P a和35.7M P a,其力学性能非常优异㊂UH P C桥梁的另一个难题是UH P C自身的收缩往往较大,进而会使桥梁引发开裂等一系列安全性问题㊂UH P C的收缩通常发生在两个不同的阶段:早期和后期㊂第一阶段:浇注后24h内,这一阶段为混凝土凝固并开始硬化的持续过程㊂第二阶段:是指浇注后超过24h的龄期㊂两个阶段的收缩主要包括自收缩㊁干燥收缩和温度收缩,它们有重叠的结果,但机理不同㊂UH P C主要以自收缩为主,其自收缩量占总收缩的78.6%~90.0%,收缩范围约为700~800με,干燥收缩则较小,收缩范围约为80~170με㊂图1为普通混凝土和UH P C在收缩方面的对比分析模型图㊂从图1可以明显看出,UH P C的自收缩在各个方向上都远大于普通的混凝土㊂资料[10]的研究也表明,UH P C的收缩大小大约为普通混凝土的2.5倍左右㊂63建材世界2021年第42卷第2期3.2U H P C在桥梁应用中采用的方案针对上文提到的UH P C在桥梁应用中的两大问题,以及UH P C自身存在的一些缺点,目前,主要采用下面的解决方法㊂为了降低UH P C的使用成本,以及高能耗的问题,在满足强度及耐久性等性能的前提下,一般采用在桥面上浇筑一层UH P C铺装层,以增加桥面的力学性能,再进行沥青的铺设;使用UH P C为核心的桥墩,其余部分还是采用普通混凝土的方案㊂在这样的设计方案下,既能达到桥梁的建设标准,又能适当减少UH P C 的使用量,以降低一定的成本㊂而对于跨海大桥㊁高质量铁轨大桥等大型桥梁的建造,则结合目前提出的正交异性钢面板,合理采用不同的钢-UH P C轻型组合结构来替代构造复杂的钢-普混结合段及性能欠佳的轻质混凝土㊂UH P C的自收缩是UH P C在各个领域应用时都需要面对的问题㊂目前认为,养护制度对UH P C收缩发展影响较大,合适的养护制度有利于提高UH P C的强度和改善UH P C的收缩性能㊂为了防止收缩造成的开裂等问题,一般会采取热养护的方式,使UH P C在早期就形成收缩㊂在实际的工程应用中,使UH P C 在温度约为60ħ的条件下养护一段时间,再进行后续的桥梁施工㊂亦或是提前做好钢-UH P C轻型组合结构,利用它相较于普通的桥梁结构轻的优势,运输至施工地点再进行施工㊂4结论与展望UH P C桥梁具有自重小㊁力学性能和耐久性优异的特点,是解决现有常规桥梁结构存在钢桥面开裂和铺装易损㊁钢混组合梁自重较大㊁且负弯矩使混凝土易开裂等问题的一个重要方法,也是建造高质量㊁高技术桥梁的必然选择㊂但是,UH P C由于自身的收缩较大,使用成本和技术要求较高,限制了UH P C在桥梁工程中的广泛应用㊂同时,尽管国内已对UH P C桥梁结构进行了大量的研究,并研发了多类钢-UH P C的桥梁结构,但这些方案和构思都处于起步阶段,需要进一步的修改和完善,尚未能在国内桥梁工程中获得大量的应用㊂今后,应该在实验室研究的基础上,借鉴国内外实际工程应用的经验,解决UH P C在桥梁应用上的困难,推动UH P C在桥梁工程中的发展和应用,为我国桥梁技术的进步做出贡献㊂参考文献[1]王德辉,史才军,吴林妹.超高性能混凝土在中国的研究和应用[J].硅酸盐通报,2016,35(1):141-149.[2]魏亚雄,方志.预制装配式活性粉末混凝土箱梁桥的结构性能[J].公路工程,2016,41(5):11-16.[3]谢峻,王国亮,郑晓华.大跨径预应力混凝土箱梁桥长期下挠问题的研究现状[J].公路交通科技,2007,24(1):47-50.(下转第42页)73浮浆气泡的影响㊂c.建议改进骨料粒形和级配,特别是粗骨料超逊径,尽量保证组合连续级配曲线整体顺滑㊂d.保证混凝土和易性的情况下,为满足现场泵送施工,建议砼拌和物坍落度按160~180mm控制[4],不宜太大,避免离析造成骨料分离,从而产生泌水浮浆㊂参考文献[1]李根,杨昌容,赵翼,等,混凝土浮浆产生机理及原因分析[J].四川建材,2018,44(12):22.[2]洪根,陆海梅,徐海源.外加剂对混凝土气泡质量的影响研究[J].广东建材,2017,45(1):23-24.[3]蒋玉水,李鹏,程文华.浅谈泵送混凝土泌水和浮浆问题及解决措施[J].水利建设与管理,2010,30(11):28-29.[4]杨问苏,邹剑平,许光明.三峡三期工程混凝土泌水㊁浮浆及骨料分离研究[J].人民长江,2006,37(5):7,13-14. (上接第37页)[4] Y a z i c iH,Y a r d m c iM Y,A y d i nC,e t a l.M e c h a n i c a lP r o p e r t i e so fR e a c t i v eP o w d e rC o n c r e t eC o n t a i n i n g M i n e r a lA d m i x-t u r e sU n d e rD i f f e r e n tC u r i n g R e g i m e s[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2009,23(3):1223-1231.[5] P a r kJ J,Y o oD Y,K i m S W,e t a l.A u t o g e n o u sS h r i n k a g eo fU l t r a H i g hP e r f o r m a n c eC o n c r e t eC o n s i d e r i n g E a r l y A g eC o e f f i c i e n t o fT h e r m a l E x p a n s i o n[J].S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g a n d c h a n i c s,2014,49(6):763-773.[6]邵旭东,吴佳佳,刘榕,等.钢-UH P C轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能[J].中国公路学报,2017,30(3):218-225,245.[7]管亚萍.预制超高性能混凝土π形梁桥的设计与初步试验[D].长沙:湖南大学,2016.[8]李丽.高性能混凝土收缩与开裂规律的研究及机理分析[D].南京:东南大学,2004.[9] R e z v a n M,P r o s k eT,G r a u b n e rCA.M o d e l l i n g t h eD r y i n g S h r i n k a g e o f C o n c r e t eM a d ew i t hL i m e s t o n e-r i c hC e m e n t s[J].C e m e n t a n dC o n c r e t eR e s e a r c h,2019(115):160-175.[10]邵旭东,邱明红,晏班夫,等.超高性能混凝土在国内外桥梁工程中的研究与应用进展[J].材料导报,2017,31(23):33-43.24。
国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状
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【摘要】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 maingirder,improvement of prestressed e~ciency 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.%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。
日本钢结构桥资料
日本钢结构桥资料
日本钢桥新技术资料
日本是钢桥的王国,钢桥的结构形式随着时代的发展而不断地进行着改进。
教科书里介绍的结构形式有许多已经过时,日本桥梁建设协会的资料是实际工程设计的参考资料。
少数主梁桥
少数主梁桥是通过采用大跨度的合成桥面板或PC桥面板,达到减少主梁数目,并使横梁,风撑结构简素化以至于省略的新形桥梁。
近年来已经成为一种常见的钢桥形式。
适用于曲率半径大于700米的场合,经济跨径30到80米。
特长:由于采用合成桥面板或PC桥面板,提高了桥面板的跨度。
合成桥面板的底钢板同时兼做混凝土的模板。
现场打设的PC桥面板或工厂预制的桥面板均可对应。
由于桥面板跨度的增大,减少了主梁数目。
横梁的间隔也达到10米程度,横梁可以直接使用型材。
通过桥面板抵抗横方向的荷重,省略了下风撑。
除去强风地域,一直到70米均可保证抗风安全性。
跨径再大的话需要对抗风做特别的考虑。
狭小箱梁桥
狭小箱梁桥的主梁比从前的箱梁窄,翼缘的板厚较大,纵向加强肋的设置个数少,省略了横向加强肋,并且通过使用大跨度的合成桥面板,PC桥面板,简化了床组结构。
适用于曲率半径大于300米的场合,经济跨径60-110米。
特长:纵加强肋的设置个数大大减少,或者省略横加强肋。
较大跨径时,虽然箱梁断面较宽,箱内结构也可以简素化。
例如最大跨径97.6米,梁高3.1米,腹板间隔2.5米的狭小箱梁,但纵加强肋只设了一处。
当上下线一体化时狭小箱梁。
日本钢桥百选
本资料来源于《鉄の橋百選》(--成瀬辉男编)及各网站,这次介绍前10座桥,收集整理pjrgreen6,若有错误,欢迎大家批评指正。
1,绿地西桥本桥位于大阪市鹤见区,于1989年在旧心齐桥上改造而成。
桥长29.5,桥宽9m,跨径为36.13m,弓弦桁架结构。
2,滨中津桥本桥位于大阪市北区,于1935年竣工。
桥长22.434m,桥宽4.5m,跨径为22.75m,钢桁结构。
3,六乡川铁桥该桥位于爱知县犬山市,1988年竣工完成,现由明治村博物馆保存展示,跨径为30.18m,主构为桁架结构,由铁销固定。
4,八幡桥本桥位于东京都江东区,桥长15.76m,桥宽2m,跨径为15.11m。
主构形式为弓弦桁架,由铁销固定。
由图片可以看出其结构显得单薄纤细,上部拱形结构的材料是铸铁,其一大亮点是铁销上的菊花图案。
5,东武铁道大谷川桥梁该桥位于枥木县今市市,于1919年竣工。
桥长307m,跨径为2*30.48m+8*31.85m,主构为梯形桁架。
6,神子畑铸铁桥该桥位于兵库县,1885年竣工。
桥长16m桥宽3.6m,跨径为14.45m。
结构形式为上承式拱桥。
铸铁材料的桥在日本已残存不多,所以该桥也是重要的文化财产之一。
7,揖斐川桥该桥位于岐阜县,于1887年竣工。
桥长321.7m,桥宽4m。
,跨径为5*36.4m。
结构形式为梯形桁架。
8,伊达桥该桥位于福岛县,竣工于1979年。
桥长263.31m,桥宽2.5m,跨径3*30.18+60.36+60.4+30.18+21.81m,蓝色显示跨结构为熔接构造,其余跨为铁销固定。
9,二重桥该桥位于东京都,竣工于1963年,桥长25.5m,桥宽10m(车道8m+人行道2*1m),跨径为24.44m,为上承式拱桥。
该桥位于皇居正门前,在皇居广场,还能看见一座两跨的石拱桥,故曰二重桥。
两桥与周围的秀丽景色融为一体,因德川家康曾居住于此,其历史意义也非同小可。
(皇居前的石拱桥)10,第一松木川桥该桥位于枥木县,竣工于1914年,桥长56.45m,跨径为2*22.25m+9.601m,单向车道,上部结构为板梁,下部为炼铁制桥墩。
目前世界最大跨度波形钢腹板PC箱梁桥——安威川大桥的设计特点
第41卷第2期 2 0 2 1年4月中外公路87(b )右幅桥图1桥梁立面图(单位:mm )右幅桥(下行线)左幅桥(上行线)(a )左幅桥梁长543 900DOI :10. 14048/j . issn . 1671 — 2579. 2021.02.017目前世界最大跨度波形钢腹板P C 箱梁桥----安威川大桥的设计特点张建勋、赵谙笛2编译(1.郑州市交通规划勘察设计研究院,河南郑州450008;2.新疆建设职业技术学院)摘要:日本安威川大桥是一座横跨一级河道安威川和茨木一龟冈线县道的大跨径波形钢 腹板P C 箱梁桥。
该桥主跨179 m ,主梁最大高度达11. 5 m 。
该文通过非线性有限元分析法 和模型试验手段对桥梁的抗剪强度进行了测试研究,验证了波形钢腹板对高腹桥的适用性。
文中对比了 4.8 m 标准节段和6.4 m 长节段两种悬臂施工方法的特点,强调了设计中应注 意的事项以及悬臂施工的具体步骤,并对大跨径波形钢腹板P C 箱梁桥的扭转性能和悬臂施 工的屈曲风险两个关键问题进行了重点论述。
关键词:波形钢腹板;快速施工;剪切屈曲;横向屈曲1 概述曰本新名神(名古屋至神户)高速公路安威川特大 桥位于大阪府茨木市的北部,横跨一级河道安威川和 茨木一龟冈市县道。
上行线(即左幅)采用8跨预应力 混凝土箱梁桥(4孔波形钢腹板组合箱梁+ 4孔预应力 混凝土组合箱梁);下行线(即右幅)采用5跨波形钢腹 板预应力混凝土组合箱梁桥。
左幅桥梁最大跨度179.0 m (图1),是目前世界上最大跨径的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥,其主梁最大高度为11. 5m ,横断面图见图2。
针对现有设计方法能否适用于如此高的波形钢腹板组合箱梁问题,设计组通过非线 性有限元分析法和缩尺模型试验对波形钢腹板的抗剪 承载力进行了测试。
结果表明:现有设计方法具有一 定适用性。
波形钢腹板按两种悬臂方法施工:第一种 方法适用于右幅P 2墩,将节段长度划为6. 4 m ,使用 特殊移动挂篮;第二种方法适用于标准段,将节段设置^00^~"梁长634 4008〇3]120 000,丨_179 000,丨,99 500,|r50 00Q|fS0 00(\|r 50 000,.,:8«o «n 寸〕收稿日期:2020 — 07 —0688中外公路第41卷为4.8 m ,采用波形钢腹板与底板混凝土共同受力的 架设方法。
浅谈合成结构——波形钢腹板箱梁桥的设计
主梁 采 用单 箱 单 室波 形 钢腹 板 箱 形梁 和 体 内 、 体外 预应 力 体 系 。支 点 梁 高 4 0 4 6I, 中梁 高 2 0 . . I跨 T 、 22I, 高按 二 次 抛 物 线 变 化 。波 形 钢 腹 板 采 用 抗 拉 . I T梁 强度 40MP 、 剪 强 度 25MP 耐 腐 蚀 钢 材 , 长 9 a抗 0 a的 波 12I, 高 20i 钢板 厚 度 9—1 m。为 了提 高 整 . I T波 0 m, n 9i n 个结 构 的横 向抗 变 形 能力 , 梁 除支 点 及 体外 预 应力 转 主 向部 设 有 隔墙 外 , 在纵 向不 同位 置 加设 了隔墙 。主 梁 还
截 面 与 波形 钢 腹 板 的一 般 构造 见 图 2 。
高架桥为例 , 介绍这种新型合成桥梁的设计构思和设计
方法 。
2 4 08 5 5 25 2 3 4 3
P2
图 1 中野高架桥 立面布 置示意
收稿 日期 :02—0 9 20 4—2 作者简介 : 刘剑萍 (99 , , 9 年毕业 于同济大学材料工程 系 , 16 一)男 1 1 9 工学学士 ,98 1 年毕业于 日 国立广岛 大学构 造工程系 , 9 本 工学硕士 。
关 键 词 :波 形 钢 腹 板 ; 应 力 混 凝 土 ; 形 梁 ; 梁 设 计 预 箱 桥
中 图 分 类 号 :U 4 .1 ; 42 5 48 2 6 U 4 .
文 献标识码 : A
文 章 编 号 :6 1 7 7 2o )3 0 5 4 17 —7 6 (02 o —00 —0
1 1 莉
摘 要 :目前 , 混凝 土和钢的合成结 构桥梁在 日本 以及 欧美得到 了广泛 的运 用 。这类桥 梁的特 点在于它综 合利用 了混
赏析日本明石海峡大桥
赏析日本明石海峡大桥“摘要”:本文通过记叙一起发生在日本明石海峡的轮船事故,引出了世界闻名的日本明石海峡大桥建造的由来。
介绍了桥梁具体的数据之后,点出了建造明石海峡大桥的困难,地震,海流,桥梁长度都是一个个难题。
最终坚持不懈的努力和人类的智慧造就了这个世界桥梁史上的丰碑。
“关键字”:海峡;地震;桥梁;丰碑"Abstract": the ship this occurred in conjunction with the Akashi kaikyo through narrative accident, leads to the origin of world famous Akashi kaikyo bridge construction. After the introduction of data of bridge concrete, points out the difficulties of construction of the Akashi kaikyo bridge, earthquake, ocean currents, the length of the bridge is a difficult problem. Finally the unremitting efforts and wisdom of the human race to create the world's bridge history monument."Key": Strait; earthquake; bridge; monument1.明石海峡大桥建造的原因1955年5月11日凌晨5点,“紫云丸号”轮渡穿越明石海峡时,和另一艘货轮发生严重碰撞,致使168名乘客死亡,在这次事故中,神户的一位贫民——61岁的加藤托本失去了他唯一的儿子——13岁的小加藤。
日本兴津川大桥——波形钢腹板、混凝土腹板混合梁桥
墩高 6 0 I T I 。该 桥 Al ~P 3跨 问 主 梁 跨 越 县 道 人
向 ・ 福 士线 和 兴津 川 I, 主梁 腹 板 为 波 形钢 腹 板 ; P 3 ~A2跨 间 主梁腹 板 为 混凝 土 腹 板 。钢 一 混腹 板 连 接处 波形 钢腹 板端 部 配 置 穿 孔 铡板 剪 力键 . 锚
凝 J : 方量为 2 3 0 0 0 n l 。 。 。
C } I a C a O b r i d g e !; ③h t t p: ’ WWW. 1 a n g a n . c o n 1 we I J l d o wn l o a d
1 0 8} t h u mb n a i l I ma g e
在 混凝 土腹 板上 。
次 创 纪 录 的 强 . 震级为 9 . 5级 。强 风 ( 不 仅 指 台
风) 、 潮 水水 位 ( 6 I ' l 1 ) 、 水流 速 度 ( 9 m/ s ) 均 是 施 工 要
努虑的 重要 崇 。
号海 峡 水 深 达 到 1 2 O i T I , 靠 近
以 及 海 啸 等 的 模 进 行 海 事 研 究 。
K的悬 索桥 . 也将 是 世界 上 第 一 鹰纵 向非 对 称 多 跨
怂索桥。陔桥 『 J l I 劲梁 采用 正交 异性 钢箱 梁, 梁 宽 2 2 . 5 m, 按J ! f { 4 1 道 没计 。 主 缆 采 川 P P W S法 架 设 施 I 。 3座 桥 塔 均 为 混 凝 土 结 构 , 其 中I 幸 i 桥 塔 和 北 桥 塔 为普通 ¨ 肜塔 ; 『 f I 塔 为类 ¨形 塔 , 两 侧 塔 柱 采 用 倒 Y形 截 f f [ i ( 见 2 ) , 该 设 计 使 得 塔 棒 具 有 较 大 的 横 刚 度 . 纵 r u 】 有 足 够 的 柔 性 。 桥 塔 基 础 采 用
日本新名神高速公路杨梅山高架桥
!"资$News杨梅山高架桥(Yobaisan Viaduct,见图1)位于日本大阪府高槻市大字原,为新名神槻至神户线上的多跨连续箱梁桥,荷载为+活荷载。
该桥上、下行线均为桥长超过1100m的大型连续PRC箱梁结构,箱梁腹板有混凝土腹板和波形钢腹板2种。
从桥梁中部向高槻侧分为桥和桥,桥面宽度箱梁的箱量由单室向3,木$设计上考虑了将来增加车道扩宽桥面(桥面净宽由10.75m加宽至16 m)的远期计划$图1日本杨梅山高架桥主线桥上行线为12跨,桥长1106.5m,跨径布置为(104.5+125.0+9X90.5+58.5)m$下行线为11跨,桥长1116.5m,跨径布置为(116.6+ 155.4+2X100+6X97+58.5)m$主梁梁高3.0〜12.0m,桥面宽10.75〜24m$与主线桥连接的2座匝道桥均为2跨连续PRC箱梁桥,跨径布置分别为(97.1+125.0)m和(108.6+154.9)m,桥面宽度均为8.5m$桥混凝土腹板区间桥梁的跨径最大达到100 m,考虑桥面扩宽,体外力筋配置$但体外力筋数量,将导致单次张拉预应力的次,且转向块处的转向管置,受偏心量影响会降力施加效果,另外转向管数量增多还局力并降向块的施工性能。
因此体外力筋采用强度比普通强度钢绞线19S15.2高约30%的度环氧树脂钢绞线19S15.7,以减少预应力筋配置数量$高槻侧桥和桥2跨跨径均较长,为减轻自重,腹板采用波形钢腹板。
波形钢腹板区间梁段的施工是该桥的节点,为缩短工期,采用波形钢腹板快速施工方法,即Rap-Con/RW X法,将波形钢腹板作为挂篮承重构件,可减少施工节段数量,并且可施工多个节段$桥桥墩墩顶梁段梁高分别为10m和12m,计划分4层浇筑$考虑此还设有横梁的箍筋,为缩短工期,将中间2层的箍筋及分布钢筋部制,再整体架设$为满足工期要求,确保质量,该桥设计上采用优化节段分块和度力钢材;施工上采用多个桥墩施工(最多时32个挂篮)、墩顶梁段钢筋制、波形钢腹板施$通过采取这些措施,该桥于2019年3月顺利竣工$刘海燕编译自橋梁七基礎,2019,53(12):13 —22.日本上信越高速公路的信浓町至上越间路线长37.5km,1999年暂定2车道投入使用$太田切川桥(I期线)上的妙原和中乡间,桥临近妙,为主跨147m的上承式钢拱桥,是上代表性桥梁之一$为缓解交通堵塞,以及确保冬季顺畅通过豪雪地带,从2012年进行4车道扩宽工程(+期线)$为和I期线景观协调一致,+期采用上承式钢拱桥,桥长259m,跨径置为(55+167+35)m$结构形式为洛兹式刚性拱梁桥,下部结构桥台为扩大基础的倒T式桥台,拱脚为桩基础(直径3m,两侧分别布置8根和6根桩)$拱脚处桥墩为咼25.8m的混凝土壁式桥墩$桥架桥位置与河流太田切川交叉,横跨高差约50m的陡N峡谷。
日本道桥示方书 BS5400 钢梁腹板计算
钢箱梁腹板稳定计算方法探讨摘要:本文根据加劲板理论屈曲应力计算公式,结合日本《道路桥示方书》中给出的加劲板考虑局部屈曲的标准抗力曲线,提出具有不完全加劲肋加劲板的稳定计算方法,供设计参考。
关键词:加劲板;不完全加劲肋;屈曲应力;容许应力一、概述大跨径斜拉桥主梁经常采用钢箱梁结构,钢箱梁腹板是钢箱梁重要的受力板件。
在强大轴向力作用下,钢箱梁腹板的屈曲强度是控制腹板极限强度的关键。
为提高钢箱梁腹板的屈曲强度,经常在腹板上配置纵向加劲肋,由于加劲肋的抗弯刚度、截面面积的大小不同,钢箱梁腹板表现出各种不同形式的屈曲。
当加劲肋的抗弯刚度较小时,板和加劲肋共同屈曲,这时的加劲肋为不完全加劲肋;当加劲肋的抗弯刚度大到一定程度时,则只有板产生屈曲变形,而加劲肋不发生屈曲变形,还保持原来的直线形状,这时的加劲肋为完全加劲肋。
完全加劲肋和不完图1具有完全加劲肋的加劲板,对具有不完全加劲肋的加劲板,缺少相应的规定及计算方法。
本文根据日本《道路桥示方书》给出加劲板考虑局部屈曲的标准抗力曲线,推导出具有不完全加劲肋加劲板的容许应力计算公式,并简单介绍现有规范及指南对加劲板计算的相应规定。
二、不完全加劲肋受压板的稳定计算如图1所示承受均匀压力的加劲板(包括加劲肋在内),其屈曲应力按下式计算:σcr kπ2E⋅121υ2-()⋅t⎛⎝⎫⎪⎭2:=b―――――――――――――――――公式1 式中:E为钢板弹性模量(Mpa)ν为钢板泊松比t为钢板厚度(mm)b为钢板宽度(mm)k为加劲板的屈曲系数,与加劲肋的面积比、抗弯刚度比、加劲肋的布置方式有关。
若加劲肋的面积相等且按等间距布置,k值按下式计算。
k1α2+()2m1+()⋅+α21m1+()δ⋅+⎡⎣⎤⎦⋅:=γ―――――――――――――――公式2其中:α为板的长宽比,α=a/bm为加劲肋的根数δ为加劲肋的面积比,即一根加劲肋的截面积和板的截面积的比值,δ=A/(bt)γ为加劲肋的抗弯刚度比,即一根加劲肋绕板的中面的抗弯刚度与板的抗弯刚度和板宽的乘积的比值,γ=EI/(Db)D为板的刚度,D=Et3/[12(1-ν2)]当板的加劲肋为完全加劲肋时,板的屈曲形态为被加劲肋分割的子板段的屈曲,这时的屈曲系数为k’=4(m+1)2。
日本桥梁介绍
日本的城市大跨径桥梁介绍在考察中,我们对日本在城市大跨径桥梁建设中的成就和创新理念留下了深刻的印象,其桥梁结构主要采用悬索桥和斜张桥,下面分别介绍东京彩虹大桥、明石海湾大桥、港大桥下津井濑户大桥、因岛大桥、多多罗大桥和生口大桥的相关情况。
1 日本东京彩虹大桥图1系东京著名的彩虹大桥。
人们来到东京第一个观赏的地标式建筑应是彩虹桥。
这是一座连接东京台场和芝浦的全长918 m的悬索结构桥,是日本首都东京一条横越东京湾北部,连接港区芝浦及台场的大桥。
东京彩虹大桥的结构为三跨二铰加劲桁梁式悬索桥,其正名称为“首都高速道路11号台场线东京港联络桥”,于1987年动工,1993年8月26日建成通车。
图1 东京著名的彩虹大桥彩虹大桥全长798 m,主桥跨径为570 m。
桥梁分为上下两层,上层为首都高速道路11号台场线,下层的中央部分为新交通临海线(东京临海新交通临海线)的路轨,两侧为一般道路,包括国道357号行车道及行人道。
单车及50cc以下的机车禁止使用彩虹大桥,桥上设有人行道,游人可伴着徐徐的海风漫步在彩虹桥上,饱览东京的景色。
如今东京彩虹桥优美的白色桥体结构,早已成为东京临海的重要景观。
在桥梁工程筹建之时设计者就充分考虑了景观要求,并将夜景照明作为其桥梁主体规划的重要内容。
大桥的照明分4个部分,主要是主塔悬索大梁和抛锚处。
这些部分的照明优美协调并形成一个完整的统一体,同时又不失各自的特点。
景观照明随季节日期和时间作相应变化,并创造出丰富的景观效果。
从生态平衡的角度充分考虑了节能,其主塔日光下的光色随季节发生变化(夏季白色,冬季暖白),其感官在心理上可产生非视觉上的效果。
两座支撑大桥的桥塔使用白色设计,令彩虹大桥与周围的景色相协调和共融。
在悬索桥面的缆索上设置有红、白、绿3 色光源,并采用日间收集来的太阳能作为能源,在晚上来点缀彩虹大桥。
彩虹大桥的景色已成为日本近年一个新兴的观光胜地,其下层外侧的行人道,让行人可徒步过桥。
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施工中
4
宫家岛高架桥
悬臂施工
23跨预应力连续粱
1432.0
51.2+7×53.0+54.0+85.0+53.0+3×52.0+58.5+60.0+101.5
2007
5
朝比奈川大桥
悬臂/满堂支架
7跨连续刚构
670.7
81.2+150.4+91.2+73.2+94.7+104.8+73.2
2007
12
前川桥
悬臂施工
5跨预应力连续粱
500.0
76.8+120.0+104.0+120.0+76.8
2008
13
裹高尾桥(上线)
悬臂施工
4跨预应力连续刚构
438.0
67+155+144+68
施工中
桥名
桥跨(m)
桥面宽(m)
箱式
梁高(m)
设计深度与工程进展
青海三道河桥
50m
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
2007
9
中一色川桥(上)
悬臂施工
5跨预应力连续梁
535.4
71.3+3×130.0+71.3
2007
10
菱田川桥
悬臂施工
8跨预应力连续刚构
688.0
64.9+3×105.0+124.0+75.0+54.0+52.9
2008
11
入野高架桥
支架施工
10跨预应力连续粱
679.0
56.7+3×58.0+80.0+124.0+80.0+2×58.0+45.7
日本具有代表性的波形钢腹板桥
编号
桥梁名
施工方法
构造形式
桥长(m)
跨径布置(m)
竣工年份
1
矢作川桥(东)
悬臂施工
4跨预应力斜拉桥
820.0
173.4+2×235.0+173.4
2005
2
日见梦大桥
悬臂施工
3跨部分斜拉桥
365
91.8+180+91.8
2003
3
丰田巴川桥(下)
悬臂施工
5跨预应力连续梁
640.0
单箱双室
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
已建成
泼河桥
30
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
小箱梁
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
已建成
大堰河桥
25
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
单箱单室
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
已建成
桃花峪黄河大桥
75 m +135 m+75m
2×16.55 m
单箱单室
3.5~7.5 m
在建
南京长江四桥跨大堤桥
56 m +96m+56m
2×16 m
单箱单室
3.0~6.5 m
在建
邢台七里河紫金桥
88m +156 m +88m
13m
单箱单室
4.2-9.0m
在建
河南大广高速卫河桥
47+52+47
2×17m
单箱三室
3.2m
已建成
新密溱水河大桥(无背索斜拉桥)
30+70ჱm
在建
2008
6
栗东桥
悬臂施工
4跨部分斜拉桥
495.0
137.6+170.0+115.0+67.6
2008
7
上伊佐布第三高架桥
悬臂施工
5跨预应力连续刚构
449.0
53.0+105.0+136.0+99.0+53.0
2007
8
谷津川桥
悬臂施工
5跨预应力连续粱
383.5
43.8+91.0+135.0+74.0+37.3