波形钢腹板组合梁桥课程设计
波形钢腹板PC组合箱梁桥设计与应用(徐强 万水)
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波形钢腹板 PC 组合箱梁桥设计与应用
第一章
图 1.5 东营银座人行桥效果图
图 1.6 建成的东营银座人行桥
2009 年在建的英峪沟 2 号跨线桥在连霍国道主干线郑州至洛阳高速公路上，为变截面波形钢 腹板 PC 连续箱梁桥，它由河南省交通规划勘察设计院有限责任公司设计。英峪沟 2 号桥（图 1.7） 全长为 115m，跨径布置为 25+65+25m，中跨 65m 为波形钢腹板组合箱梁，边跨 25m 腹板为钢筋 混凝土的箱梁。桥面净宽 7m，设计荷载为公路-II 级，全桥上部结构采用满堂支架现浇施工。
（a）预应力混凝土箱梁
（b）平钢腹板组合箱梁
（c）波形钢腹板组合箱梁
图 1.1 箱梁构造示意图
由于用波形钢板代替了混凝土腹板，大幅度减轻了箱梁的自重，减少了下部结构的工程量，降
低了造价。与同跨度的预应力混凝土桥相比，波形钢腹板 PC 组合箱梁桥可节约成本约 10~20%。
当然，经济性与桥型及跨径有关。由于波形钢腹板 PC 组合箱梁相对较轻，采用节段悬臂浇注施工
2005 年 7 月，我国第一座装配式波形钢腹板 PC 连续箱梁公路桥-光山泼河桥（4×30.0m）建 成通车（图 1.4）。
图 1.4 光山泼河公路桥
2006 年 8 月，两座由东南大学设计的变截面波形钢腹板 PC 组合箱梁人行桥—东营银座 B 桥和 C 桥（38.0m）开工建设，于 2007 年 5 月建成（图 1.5、图 1.6）。
公路新型钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计
由计算结果可以看出混凝土桥面板边跨梁端局部存在拉应 力，但拉应力值很小，桥面板基本处于受压状态，最大压应力 值为 21 MPa，小于 C50 混凝土的抗压设计值。
图 2 新型连续组合梁桥配筋（ 单位： cm）
参考 DB 44 / T 1393－2014《波形钢腹板预应力混凝土组 合箱梁桥设计与施工规程》［2］，建议 40 ～ 150 m 跨径连续梁 宜选用 20 mm 厚度 1 600 型波形钢腹板，波形钢腹板相关参 数如图 3 所示。
本文结合（ 62+105+62） m 公路钢底板和波形腹板连续 组合梁桥方案设计，采 用 钢 － 混 底 板 以 避 免 跨 中 底 板 铺 设 预 应力筋，消除跨中下挠预应力影响因素，提高底板抗裂性能。 波形钢腹板则有效减轻结构自重，提高结构抗震性能。利用 有限元软件计算分析桥梁受力情况，优化配置，使得混凝土 桥面板和钢底板应力、波形钢腹板抗剪强度以及全桥变形通 过结构验算。最后比较新型连续组合梁桥和预应力混凝土 连续梁桥的耐久性和经济性，发现钢底板波形钢腹板连续组
合梁桥有明显优势，可应用在更多的桥梁建设中。
1 方案设计
选取一座（ 62+105+62） m 双向 6 车道高速公路连续梁桥 为研究对象。原方案采用预应力混凝土设计，桥梁全长 229 m，单幅桥面宽度为 12．75 m，支座和跨中截面的腹板梁高分别 为 7 m 和 2．7 m，底板厚度分别为 100 cm 和 50 cm，梁高和底板 顶部高度变化曲线由跨中向支座处按 1．6 次抛物线变化。支 座和跨中截面的腹板厚度分别为 90 cm 和 45 cm，在 1 /4 跨处 一次性变化，顶板厚度均为 25 cm。钢绞线配置为全预应力设 计，负弯矩区在顶板布置 36 束钢绞线，中跨正弯矩区在底板 布置 12 束钢绞线，边跨正弯矩区在底板布置 10 束钢绞线，中 跨和边跨合龙段各在顶板布置 4 束钢绞线，所有预应力钢绞 线束规格均为 19 孔 s 15．2 钢绞线，fpk = 1860MPa 。
大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计
大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计吴薇【摘要】Combined the structural force characteristics and the concrete and steel connection characteristics of continuous composite box girder with steel web are investigated, the single box dual chamber corrugated steel web continuous composite box girder bridge is subjected to the finite element analysis.The finite element analysis model is based on the Hongmian Road Project.The composite box girder bridge is subjected to bending calculation and shear calculation by using the commercial software Midas. Based on the data of finite element calculation, the design and improvement method of this project for single box dual chamber corrugated steel web continuous composite box girder with large span is revealed.%结合钢腹板连续组合箱梁的结构受力特点和混凝土与钢材的连接特点,针对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行了有限元分析,有限元分析模型以红棉大道工程一期主桥为依托,利用商业软件midas,对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行抗弯计算、抗剪计算,以其有限元计算的数据为基准,揭示了该工程针对大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥的设计的改善方法.【期刊名称】《湖南城市学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)001【总页数】5页(P7-11)【关键词】波形钢腹板混凝土组合箱梁;体外预应力;大跨度桥梁;有限元【作者】吴薇【作者单位】广东省冶金建筑设计研究院,广州 510080【正文语种】中文【中图分类】U443波形钢腹板混凝土组合箱梁(以下简称为CSW组合箱梁)是一种新型的、针对桥梁体系的、轻型高强的钢－混凝土组合结构.CSW组合箱梁可看成是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波形钢腹板三者构成的组合结构，并且充分发挥了钢和混凝土材料的各自特点，利用了混凝土抗压强度高，波形钢腹板抗剪屈服强的材料特性在欧美得到广泛的应用，而在我国也得到逐渐的推广和应用[1-5].众所周知，桥梁设计正往大跨度，轻质高强方向发展，而 CSW 组合箱梁就是具备轻质高强特性的构件，所以如何使 CSW 组合箱梁跨度增大则成了设计关键问题[1].桥梁的跨度增大，跨中弯矩和支点反弯矩必然会增大，其抗弯，抗剪和抗扭设计则成了技术难点.此外，为了兼顾桥梁的安全性和耐久性，大跨度的 CSW 组合箱梁桥也要着重波形钢腹板和混凝土顶板和底板的连接设计[6-8].因此，大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计具备工程研究价值.本文首先以红棉大道工程一期主桥为例子，剖析其主要情况和设计特点，利用商业软件midas，建立大跨度 CSW 组合箱梁桥有限元模型，分析其内力和应力特性，并且对其进行抗弯计算、抗剪计算.以其有限元计算数据为基准，揭示了本工程针对大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥的设计改善方法.1 工程概况1.1 大跨度CSW组合箱梁桥设计概况红棉大道工程一期(风神立交～西二环高速和顺立交)位于广州市花都区中西部，路线途经新华街、炭步镇，总体呈南北走向，北起风神大道(风神立交)，向南依次与工业大道、黄河路(规划)、岐山路、车城大道(规划)、白云六线(规划)、巴江河，港口大道(规划)、水泥厂路、炭中路(规划)等道路相交，终点最后接佛山一环东线的北延长线与西二环相交，全长8.134 km，道路等级为城市快速路，计算行车速度60 km/h；桥梁荷载等级为城-A级；巴江河通航等级为内河三级航道，净空BH=110 m×10 m.图1 主桥布置图图2 CSW组合箱梁横截面图主桥为78 m+130 m+78 m大跨度CSW组合箱型连续梁桥，为3向预应力混凝土结构，主梁为分幅式单箱双室截面.主桥布置见图1，CSW组合箱梁横截面见图2.单幅箱梁顶宽19.25 m，单侧悬臂长度为3.375 m，桥面横坡为单向2%，箱底宽12.5 m，箱底保持水平.墩顶0号梁段长11.6 m，2个“T构”的悬臂各分为12对梁段，单节长度为4.8 m，累计悬臂总长57.6 m.跨中合拢段和边跨合拢段均为3.2 m长，2个边跨现浇梁段各长11.4 m.墩顶处箱梁梁高为7.5 m，高跨比1/17.3，中跨跨中以及边跨现浇梁段梁高均为3.5 m，高跨比1/37.1.箱梁高度按二次抛物线变化；箱梁顶板厚为 30 cm；箱梁底板根部厚为 100 cm(未含倒角)，中跨跨中及边跨现浇段为30 cm，箱梁底板厚也按二次抛物线变化；腹板采用1600型波形钢腹板，箱梁中支点单侧9.1 m范围、边支点3.35 m范围内采用混凝土加厚(钢混凝土组合腹板段)，以增加抗剪抗扭能力，其厚度按直线渐变.纵向预应力配置了顶板束(T)、底板束(B)、体外束(TW).顶板钢束T0～T4采用22Φs15.2 mm钢铰线，T5～T12采用19Φs15.2 mm钢铰线；边跨底板钢束BB1～BB2采用19Φs15.2 mm的钢铰线，中跨底板钢束CB1～CB8采用12Φs15.2 mm的钢铰线；边跨顶板钢束 BT1～BT2采用19Φs15.2 mm的钢铰线，中跨顶板钢束CT1～CT2采用17Φs15.2 mm 的钢铰线.钢绞线标准强度fpk=1860 MPa，锚下张拉控制应力0.75fpk=1395 MPa.预应力管道均采用预埋塑料波纹管成形.张拉控制采用张拉力与延伸量的双控体系.箱梁的波形钢腹板采用的体外预应力束体符合国家标准《环氧涂层七丝预应力钢绞线》(GB/T 21073-2007)规定的，每束采用19根15.2 mm钢绞线，外包HDPE 护套.其标准抗拉强度fpk=1860 MPa，延伸率≥3.5%，张拉控制应力＝0.65fpk=1209 MPa.箱梁体外钢束采用专用锚具，性能满足国际预应力协会 FIP 《后张预应力体系的验收和应用建议》、《体外预应力材料及体系》及《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》(JT/T 329-2010)的技术要求[7].箱梁在0#块梁段设1道3 m中横梁，边跨端部各设1道2.3 m的横梁，边跨设置2道横隔板，中跨设置4道横隔板，横隔板厚度为0.5 m.波形钢腹板：采用符合《桥梁用结构钢》(GB/T 714-2008)标准的Q345qC钢；波形钢腹板连续梁顶底板、梁底调平楔形块采用C55混凝土.1.2 大跨度CSW组合箱梁桥连接设计如图3所示，波形钢腹板与混凝土顶板采用Twin-PBL连接，与混凝土底板采用S-PBL键+栓钉连接.其中，上翼缘钢板与上开孔钢板厚度采用20 mm，下翼缘钢板与下开孔钢板厚度采用16 mm，开孔Φ60，孔间距160 mm，上开孔钢板高度为200 mm，下开孔钢板高度为150 mm，顶板贯穿钢筋Φ28，底板贯穿钢筋Φ25；栓钉采用Φ19 mm，长度15 cm.此外，波形钢腹板之间的连接主要有：高强螺栓单面摩擦连接、全断面熔融焊对接连接、搭接连续贴角焊接连接等几种方式，为方便施工设计采用了搭接连续贴角焊接连接的方式，使用螺栓临时固结.图3 波形钢腹板与混凝土顶、底板连接示意2 大跨度 CSW 组合箱梁桥有限元模型本桥为78 m+130 m+78 m三跨变截面波形钢腹板连续梁桥体系，根据设计图纸的结构布置和施工方法，采用大型空间桥梁有限元计算软件MIDAS CIVIL建立结构有限元分析模型.按主梁对结构整体建模，箱梁取全截面进行计算，不计桥面混凝土铺装与箱梁共同作用，仅作为二期恒载考虑，活载横向分布系数按考虑活载偏心作用的偏心系数法计算，按全预应力混凝土构件设计.全桥共分89个节点，70个单元，有限元离散模型及关键截面示意图见图4.图4 主桥有限元计算模型3 测试结果分析3.1 CSW组合箱梁桥正常使用极限状态根据图5～图8的正常使用极限状态的弯矩剪力结果以及应力计算结果，其验算结果如下.(1)受拉区预应力钢筋拉应力验算.施工阶段扣除短期预应力损失后的预应力钢筋锚固端的最大有效预应力为：σcon = 1253 MPa ≤ 0 .75fpk =1395 MPa；使用阶段扣除全部预应力损失并考虑作用标准值引起钢束应力变化后，预应力钢筋的最大拉应力为：σpe+σp = 1134 MPa ≤0.65fpk =1209 MPa .因此预应力钢筋最大拉应力满足要求.图5 正常使用极限状态荷载组合弯矩包络图图6 正常使用极限状态剪力包络图图7 正常使用极限状态荷载组合下缘应力包络图(单位MPa拉+压-)图8 正常使用极限状态荷载组合下缘应力包络图(单位MPa拉+压-)(2)正截面抗裂验算.所有荷载组合下，主桥主梁的梁底及梁顶均未出现拉应力，因此所有截面均满足全预应力混凝土构件正截面抗裂要求.(3)使用阶段正截面压应力验算.使用阶段最大压应力σkc+σpt=12.58 MPa ≤0 .5fck=17.75 MPa，满足弹性阶段正截面压应力的使用要求.3.2 CSW组合箱梁桥承载力极限状态计算根据图9和图10的承载力极限状态计算的弯矩剪力结果以及应力计算结果，其验算结果使用阶段正截面抗弯验算：承载能力状态抗弯验算满足规范设计要求.图9 承载能力极限状态弯矩包络图图10 承载能力极限状态剪力包络图4 大跨度 CSW 组合箱梁桥设计改善措施(1)采用波形钢腹板箱梁常用的体外预应力方式以满足规范的抗裂计算；(2)采用混凝土加厚波形钢腹板，以增加其抗剪抗扭能力，顶板和底板的混凝土可以采用高强度的混凝土；(3)采用良好的组合结构连接方式，使大跨度CSW组合箱梁拥有良好的整体性，例如PBL+栓钉连接等；(4)已有研究表明，横隔板的增加能够有效减少 CSW 组合箱梁发生扭转和畸变，因而本工程采用良好横隔板设计.5 结论(1)本CSW组合箱梁桥不仅为大跨度桥梁，还是新型的单箱两室箱梁，其设计要考虑抗剪和抗扭特性；(2)采用混凝土加厚波形钢腹板、良好的组合结构连接方式和横隔板的设计能有效提高 CSW组合箱梁桥的抗剪和抗扭性能，这是尤为重要的设计改善措施；(3)通过本工程针对大跨度CSW组合箱梁桥的设计，满足正常使用极限状态和承载力极限状态的验算.[1]刘玉擎. 组合结构桥梁[M]. 北京: 人民交通出版社， 2005.[2]雷峰涛. 波纹钢腹板预应力混凝土箱梁腹板稳定性研究[D].西安: 长安大学，2011.[3]李宏江，叶见曙，万水，等. 剪切变形对波形钢腹板箱梁挠度的影响[J]. 交通运输工程学报， 2002， 2(4): 17-20.[4]陈宝春，王远洋，黄卿维. 波形钢腹板混凝土拱桥新桥型构思[J]. 世界桥梁，2006(4): 10-14.[5]单成林. 波形钢腹板预应力梁桥体外索参数有限元分析[J].华南理工大学学报: 自然科学版， 2006， 34(4): 5-8.[6]胡华万. 波形钢腹板PC组合箱梁剪切屈曲性能研究[D]. 成都:西南交通大学，2009.[7]宋建永. 波纹钢腹板体外预应力组合梁力学性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学， 2003.[8]江克斌，丁勇. 波纹钢腹板组合箱梁桥力学性能研究现状及发展[J]. 钢结构，2010， 25(12): 1-5.。
波形钢腹板PC组合连续梁桥设计
波形钢腹板PC组合连续梁桥设计1 波形钢腹板PC组合箱梁的特点波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合箱梁结构是一种新型的钢—预应力混凝土组合结构(图1)。
图1 波形钢腹板箱梁这种组合箱梁结构的特点是：占自重25％左右的腹板采用轻型波形钢板，大幅度减轻了箱梁的自重，使基础工程在内的下部结构减少，从而降低了材料用量和造价。
由于不需要混凝土腹板，相应减少了钢筋和模板的拼装、拆除作业，缩短了工期。
在结构上看，波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土抗压，波形钢腹板质轻、抗剪屈服强度高的优点。
波形钢板最早应用在船舶、集装箱以及机翼地制造中，后来开始应用在民用建筑之中，瑞典早在二十世纪六十年代，就将冷轧波形钢板梁用于较大跨径的屋顶主梁。
这种波形钢腹板因其在轴向为折叠状板，当受到轴向预压力作用时能自由压缩，因此由上、下混凝土翼板的徐变、干燥收缩产生的变形几乎不受约束，从而避免了由于钢腹板的约束作用而造成箱梁截面预应力的损失。
用波形钢板代替平面钢腹板，不仅减轻了箱梁自重，而且也省去了设置纵横向加劲肋的繁杂工艺，钢板的加工更为便利。
与混凝土腹板箱梁相比，仅有十几毫米厚的钢板所能承受的剪力对混凝土腹板来说，将达数十厘米厚，其重量仅为混凝土腹板的1/20左右，同时波形钢板具有很高的抗剪屈曲强度，抗剪的要求很容易满足。
更为重要的是，波形钢腹板有效地解决了传统的预应力混凝土箱梁腹板易出现斜裂缝的问题。
波形钢腹板PC组合箱梁所具有的区别于一般PC箱梁的特点，主要表现在波形钢腹板、体外预应力束布置、波形钢板与上下混凝土板的结合，即抗剪连接件等几方面。
近年来，我国展开了这种结构的力学性能、工程设计和施工方法等方面的研究[1-5]，并已经建造了几座波形钢腹板PC组合箱梁桥。
2 结构设计本桥为上海市中环高架道路上中路越江隧道～申江路济阳路立交SW匝道，为上海市第一座此类桥梁。
该桥为两跨45＋45m等高预应力波形钢腹板PC组合连续箱梁桥。
波形钢腹板组合梁桥课程设计
波形钢腹板组合梁桥课程设计姓名：班级：学号：指导老师：摘要波形钢腹板组合梁桥由于具有比拟优越的结构性能，近几年来在国内国外的运用越来越多，主要特点表达在：〔1〕自重小〔相比与传统PC梁桥〕，有利于减轻结构自重，抗震性能好〔2〕波形钢腹板主要承当剪力，不能承当纵向轴力，纵向弯曲可不计入波形腹板的影响〔3〕波形钢腹板PC箱梁抗弯刚度、抗扭刚度与横向刚度均比混凝土PC箱梁小，设计中应注意按适当间距设计横隔板以增大其抗扭能力。
除此之外，波形钢腹板组合箱梁特别适合于大、中跨径的多跨连续梁桥及连续刚构桥，当跨径超过50米时，经济效果很明显。
MIDAS/Civil是针对土木结构，特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析，通过建模分析运算可以可以大大减轻工程计算量，提高分析设计效率，给土木工程结构分析带来很大的方便。
关键词：波形钢腹板桥梁；迈达斯；有限元分析AbstractCorrugated steel web composite girder bridge due to structure with superior performance, more and more used in recent years at home and abroad, the main characteristics embodied in: (1) the small weight, good seismic performance of corrugated steel web plate (2) the main bear shear (3) the corrugated steel web PC box girder bending stiffness and torsional stiffness and lateral stiffness are smaller than the PC box girder concrete.In addition, corrugated steel web composite box girder is particularly suitable for large, medium span of multi-span continuous beam bridge and continuous rigid frame bridge, when the span of more than 50 m, the economic effect is obvious.MIDAS/Civil is for Civil structure, at the same time, can do a nonlinear boundary, hydration heat, the material nonlinear analysis, static elastoplastic analysis and dynamic elastoplastic analysis, through the analysis of the modeling algorithm can greatly reduce the engineering calculation, improve the efficiency of analysis and design, to make a lot of convenient for Civilengineering structure analysis.Keywords:Corrugated steel web plate Bridges;Midas;The finite element analysis目录一：技术参数 (4)二：结构构造..............................4-5 三：模型建立..............................6-14 四：有限元分析............................15-19一．技术参数1. 荷载及公路等级：公路-II 级，两车道，二级公路；2. 设计车速：80km/h 。
波形钢腹板桥梁课程设计
钢—混凝土组合结构桥梁课程设计摘要：钢—混凝土组合结构桥梁是目前桥梁工程中应用十分广泛的一种结构，与混凝土桥梁、钢桥并列齐名！在欧美、日本等国家，钢—混凝土组合桥梁的应用十分广泛，国内最近几年开始逐渐关注并建设。
由于传统PC箱梁桥有跨中下挠、梁体开裂等缺点，经过大量的研究，波形钢腹板桥梁得到了极大的发展，本次课设就是运用Midas软件对波形钢腹板简支梁桥进行建模、分析，让我们熟悉波形钢腹板桥的变形及力学性能。
关键词：波形钢腹板；内力分析；迈达斯目录一：技术参数及设计内容 (2)二：材料及截面..........................................3-5三：简支梁建模过程.......................................5-8四：运行结果.............................................9-11一：技术参数1. 荷载及公路等级：公路-II级，两车道，二级公路；2. 设计车速：80km/h。
2. 结构形式：简支梁；3. 计算跨径：L=40.0m；桥宽：B=12.0m4. 防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm，高100cm，具体重量请根据自己拟定的图纸计算）；5. 桥面铺装采用：1cm厚的沥青改性防水层，9cm厚的沥青混凝土；6. 材料：混凝土：主梁顶、底板采用C50混凝土；钢材：波形钢腹板采用Q345C（屈服应力：345MPa；设计荷载作用下允许剪应力为120MPa）；7. 施工方法：满堂支架施工。
设计及计算内容1. 根据所给技术参数拟定波形钢腹板PC预应力混凝土简支梁桥相关参数（主梁、波形钢腹板以及顶、底板预应力钢束、体外束等）；2. 计算结构在自重（一期恒载+二期恒载）作用下支座反力和截面内力（弯矩、剪力）；3. 计算结构在公路-II级荷载作用下的内力包络图（弯矩、剪力）；4. 对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行验算；提示：根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土最大压应力应符合下式规定：混凝土拉应力。
波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥
波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥摘要：波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥是近年来在国内推广应用较为广泛的一种新型桥梁结构形式。
由于波形钢腹板预应力混凝土组合梁的力学特*，波形钢腹板的屈曲稳定*是波形钢腹板预应力混凝土组合梁设计的重要问题。
本文基于模型研究了波形钢腹板的腹板高度、腹板厚度等因素对其**剪切屈曲*能的影响。
通过得到的屈曲特征值和屈曲模态图，对波形钢腹板的屈曲破坏情况做出总结，并且结合当前最新研究前沿，为以后的工作提供参考和改进。
关键词：波形钢腹板屈曲模态有限元模型有限元分析组合结构波形钢腹板PC组合箱梁创造*的将钢、混凝土两种材料结合起来，充分利用了混凝土抗压强度高、波形钢腹板抗剪强度高和抗剪稳定*好的优点，使两种材料各尽其能，扬长避短，提高了材料的使用效率。
从结构方面看，波形钢腹板PC组合箱梁结构受力明确。
由于波形钢腹板的纵向手风琴效应，在横向荷载作用下，腹板上的正应力基本为零，轴向力和弯矩基本上由混凝土顶、底板承担，而截面剪力由波形钢腹板承担。
波形钢腹板对轴向力无抵抗作用，避免了由于腹板的纵向约束作用造成预应力效率的降低，从而能更有效地对混凝土顶、底板施加预应力。
采用钢板作为箱梁的腹板，避免了传统混凝土箱梁的腹板斜向开裂问题，提高了结构的耐久*。
此外，波形钢腹板屈曲稳定*能较好，避免了平钢腹板混凝土组合箱梁需要增设加劲肋的缺点。
从经济方面看，采用波形钢板代替了混凝土腹板大幅度减轻了传统预应力混凝土箱梁的自重，从而增大了桥梁的跨越能力。
已有工程实例表明，与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比，采用波形钢腹板PC组合箱梁可使结构自重减轻25%～30%。
由于上部结构自重的降低，同时可使下部结构的工程量减少，从而降低了波形钢腹板PC组合箱梁桥的造价。
有关资料表明，与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比，采用波形钢腹板PC组合箱梁桥可节约成本约15%～20%，当跨度大于50m时技术经济优势更为明显。
从施工方面看，由于波形钢腹板PC组合箱梁相对较轻，采用节段悬臂浇注施工方法时可以增加每个施工节段的长度，减少节段数量，从而缩短工期。
波形刚腹板桥课程设计
波形刚腹板桥课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握波形刚腹板桥的基本结构及其特点，理解其在桥梁工程中的应用优势。
2. 使学生了解波形刚腹板桥的施工工艺，掌握其关键施工技术。
3. 帮助学生了解桥梁工程中的力学原理，尤其是波形刚腹板桥的受力特点。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析波形刚腹板桥结构的能力，能进行简单的桥梁设计计算。
2. 提高学生实际操作能力，学会使用相关软件进行波形刚腹板桥的建模与仿真。
3. 培养学生团队协作能力，通过小组讨论、汇报等形式，提高沟通与表达能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对桥梁工程学科的兴趣，培养其热爱专业、追求卓越的精神风貌。
2. 培养学生严谨的科学态度，使其在工程实践中注重质量、安全与环保。
3. 增强学生的社会责任感，使其认识到波形刚腹板桥在国民经济建设中的重要作用。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，以实用性为导向，注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习，学生能够全面了解波形刚腹板桥的相关知识，提高解决实际工程问题的能力，为将来从事桥梁工程设计、施工和管理等工作打下坚实基础。
同时，课程设置注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质，使其在情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容1. 波形刚腹板桥概述- 桥梁工程背景及波形刚腹板桥发展历程- 波形刚腹板桥的结构特点与优势2. 波形刚腹板桥的结构设计- 桥梁结构设计原理与方法- 波形刚腹板桥的设计要点与计算方法- 桥梁工程实例分析3. 波形刚腹板桥的施工技术- 施工工艺流程及关键施工技术- 施工质量控制与验收标准- 施工过程中的安全防护措施4. 波形刚腹板桥的力学性能分析- 弯矩、剪力、轴向力等基本受力分析- 动力特性与抗震性能分析- 结构优化方法与应用5. 桥梁工程软件应用- 常用桥梁设计软件介绍与操作- 波形刚腹板桥建模与仿真- 桥梁工程BIM技术简介教学内容按照课程目标进行科学性和系统性组织，以教材为基础，结合实际工程案例。
谈波形钢腹板PC组合箱梁设计
１ 波形钢腹 板组合箱 梁设计
１ ． １ 组合箱 梁基 本尺 寸
组合箱梁基本尺寸如表 １ 所示 ， 预应力筋为直径 １ ５ ． ２ ｍｍ的 钢绞线 ， 刚腹板与竖 向成 ｌ ８ ． ７ ９ ｏ 的倾斜 角度 ， 箱梁沿着纵 向设置 ２道中横隔板、 ２道端横隔板共计 ４道横 隔板 。将体外预应力钢 筋固定在端横隔板上， 沿着中横隔板折过成折线形， 见图 １ 。
表 １组合箱梁的基本尺寸
名称 组合箱粱梁长 计算跨径 梁高 基本尺寸 （ ｒ ｎ ｍ ） ７ ８ ０ Ｏ ７ ５ ０ ０ ４ ８ ０
１ ． ３ 组合箱 梁 的抗剪 设计
模型梁在本着 安全设计为基础 时， 要考虑到剪力的作用【 。 可 以不计上混凝土板块 与下 混凝 土板块对剪力的抵抗作用 ， 设 波形钢腹板支撑全 部剪 力， 在此基础上可 以计 算出波形钢腹板 足校厚度 。
１ ＿ ３ ． １验算波形钢腹板 的剪应力
对波形钢腹板 的剪应 力进行 强度 校核验算 时， 可 以依据 材 料 力 学 中 的公 式 。
底板宽度 顶板宽度
波形板厚度
６ ０ ｏ １ ８ ｏ ０
３
１ ＿ ３ ． ２ 计 算 波形钢 腹板 的屈 曲强度
对波形钢腹板进行屈曲破 换计算 时主要有 以下三种形式： （ １ ） 计算局部 的屈 曲应力 在剪切 力的作用下局部的屈 曲应力的计算公式为：
Ｅ ＝ Ｅｏ ｃ ｒ ｔ ２ ／ ｈ
（ １ ）
其中： ｔ ｒ ＝（ ｂ ＋ ｄ ） ／ ［ ３ ｂ ＋ （ ａ ￣ ／ ２ ｈ ２ ） 】为波形钢腹板形状系数 ； Ｅ 是 有效弹性模量 ； Ｅ 。 是初始弹性模量； ｔ 是波形钢腹板的厚度。
波形钢腹板桥梁课程设计
波形钢腹板桥梁课程设计钢—混凝土组合结构桥梁课程设计学院：土木工程学院专业班级：桥梁1301姓名：唐瑞龙学号： 201301010128指导老师：刘志文2017年1月2日摘要：钢—混凝土组合结构桥梁是目前桥梁工程中应用十分广泛的一种结构，与混凝土桥梁、钢桥并列齐名！在欧美、日本等国家，钢—混凝土组合桥梁的应用十分广泛，国内最近几年开始逐渐关注并建设。
由于传统PC箱梁桥有跨中下挠、梁体开裂等缺点，经过大量的研究，波形钢腹板桥梁得到了极大的发展，本次课设就是运用Midas软件对波形钢腹板简支梁桥进行建模、分析，让我们熟悉波形钢腹板桥的变形及力学性能。
关键词：波形钢腹板；内力分析；迈达斯目录一：技术参数及设计内容 (2)二：材料及截面..........................................3-5三：简支梁建模过程.......................................5-8四：运行结果.............................................9-11一：技术参数1. 荷载及公路等级：公路-II级，两车道，二级公路；2. 设计车速：80km/h。
2. 结构形式：简支梁；3. 计算跨径：L=40.0m；桥宽：B=12.0m4. 防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm ，高100cm ，具体重量请根据自己拟定的图纸计算）；5. 桥面铺装采用：1cm 厚的沥青改性防水层，9cm 厚的沥青混凝土；6. 材料：混凝土：主梁顶、底板采用C50混凝土； 钢 材：波形钢腹板采用Q345C （屈服应力：345MPa ；设计荷载作用下允许剪应力为120MPa ）；预应力钢束：2.15φ高强度低松弛钢绞线（抗拉强度标准值为M P a fpk 1860=，抗拉强度设计值M P a ftk 1260=，正常允许拉应力M P a f tk 1209=。
12 任明飞 波形钢腹板PC组合梁顶推设计技术暨国内第一座波形钢腹板顶推箱梁--郑州常庄水库桥设计
3 、桂岛高架桥 该桥是日本第二东名高速公路上的一座桥梁，是世界上第一座混凝土肋梁搭配悬臂 板斜撑断面的波形钢腹板预应力PC组合箱梁，跨径布置为4@54m ，桥长216m，桥宽 17.m，梁高3.9m。
一、波形钢腹板组合箱梁顶推技术背景
3 、桂岛高架桥 其主要技术特点如下： 1 ）、采用混凝土肋梁搭配悬臂斜撑形成断面； 因桥宽达17.8m，设计单箱单室横向设计很困难，单箱双室又嫌浪费，故在桥面板 内配置了横向肋梁和斜撑，缩小箱室的横向宽度及桥墩断面面积。
长期以来，预应力混凝土箱梁是顶推梁上部结构的主流结构形式。但由于混凝土梁存 在自重大、抗剪和抗拉应力低、需要为施工专门配置临时预应力钢束等固有缺陷，预应力 混凝土顶推梁的发展一直受到局限，如其跨径局限在40~60m 之间，同时顶推梁的用料指标 较支架现浇、移动模架高。
波形钢腹板PC组合箱梁桥设计
Ｋｅ ｒ ｓ ｗａ ｉｇ ｓｅ ｌｄ ｅｉｃ ｂ ａｄ； Ｐ ｃ ｍ ｉｉｇ ｔ ｎ ｉ ｅ ； ｐ ｅｔｅｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ； ｓ ｅ ｒ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｖｎ ｔｅｅ ｃ ｌ ａ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｂ ｎｎ ｒ ｋ ｇｒ ｒ ｕ ｄ ｒｓ ｓｅ ｏ ｃｅｅ ｈ ａｉ ｒ ｎ
摘 要 ：通 过 介 绍我 １ 首 座 波 形 钢 腹 板Ｐ 组 合 箱 梁 公 路 桥— — 泼 河 大桥 的 纵 断 面 、横 断 面 、 波 形 钢 腹 板 和 剪 力 键 等 的 设 ３ １ Ｃ 计要 点 ． 对泼 河 大桥 不 同桥 型 方 案 的 工程 数 量 进 行 对 比 ，可 说 明 波 形钢 腹 板 Ｐ 组 合 箱 梁桥 具有 很 高 的推 广 应 用价 值 。 Ｃ 关键 词 ： 波纹 钢 腹 板 ；Ｐ 组 合 箱 梁 ；预 应 力混 凝 土 ；剪 力键 ；公 路 桥 Ｃ 中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ． ４８ ２ 文 献标 识码 ：Ｂ 文章 编 号 ： １０ － ７ ６ ２ ０ ）７ ０ ３ － ３ ０ ２ ４ ８ （０ ６ ０ － １ ３ ０
ｂ ａｄ ｎ ｓ ｅ ｒｎ ｏｃ ｂ ｎ ｉ ｇ ｆ ｔ ｅ ｉ ｓ ｔｕ ｋ ｉ ｅ ｒ ｇ ｃ ｍｂ ｎｎ ｔ ｗ ｖｎ ｓ ｅｅ ｃ ｌ ｃ ｏ ｒ ａ ｄ ｈ ａｉｇ ｆｒｅ ｏ ｄｎ ｏ ｆ ｔ ｒ ｎ ｇｒ ｒ ｂ ｄ ｅ ｏ ｉｉｇ ｗｉ ｈ ｒ ｄ ｉ ｈ ａ ｉｇ ｔ ｌｄ ｅｉ ｅ ａ
山 县公 路 局 合 作 进 行 了 波形 钢腹 板 Ｐ 组 合 箱 梁 结 Ｃ 构分 析 与实 验研 究 ，２ ０ 年 完 成 了３ ｍ波 形 钢腹 板 ０４ ０ Ｐ 组 合箱 梁 的力 学 特性 试 验 。２ ０ 年 ７ 。我 国首 Ｃ ０５ 月
波形钢腹板梁桥设计及施工技术
123TRANSPOWORLD交通世界0 引言波形钢腹板梁桥是一种经济高效、施工简便的新型桥梁结构，其采用波形钢板代替了传统的混凝土腹板，降低了桥梁工程的造价，且操作简单，可有效缩短工期。
韩国著名的依尔森桥，是目前世界上最长、最宽的波形钢腹板梁桥，其施工技术可供世界其他国家参考借鉴，我国也针对此类桥梁进行了研究并在南水北调工程中实施建造。
1 波形钢腹板梁桥设计波形钢腹板梁桥设计时期，要对工程的相关资料进行收集并分析数据内容，然后确定一套完整的设计体系与经验丰富的施工人员进行配合，匹配出最合适的施工方案。
同时，为使波形钢腹板梁桥得到更好的应用，需要在桥梁设计初期对桥梁工程和周边环境进行细致的勘察[1]。
波形钢腹板梁桥是由混凝土桥面板和波形钢腹板共同组成的混合结构，如图1所示，因此要对两者间的受力特性进行相关计算，其中，桥梁的曲度和向心力是由混凝土桥面承受的。
桥梁剪切力是指一对相距很近、大小相等，但是指向相反的横向外力，其平行于桥梁作用面，是受到桥梁横截面外力作用发生变形的现象，是由波形钢腹板来承受的，所以在波形钢板的设计中，为保证整个结构的可靠性，不仅需要在桥梁整体结构上对弯曲状态的安全性能和波形钢腹板的剪切性进行检验，还需对混凝土及波形钢腹板两者间共同作用力下承受的压力进行检验。
这些工作均需要拥有丰富施工经验及知识水平的工作人员来完成。
同时，在施工前也要考虑日后桥梁通行的车辆类型及数量，以确定车辆对整体结构产生的影响，另外，对桥梁进行设计时需要确定波形钢腹板组合桥梁横断面的形状，并综合考虑桥梁的抗压能力，结合整个桥梁工程的宽度及桥梁工程的基础构造来进行设计[2]。
设计中需明确标注出钢腹板的最大高度和厚度，以便在后续施工中按照相关的设计数据来进行施工。
桥梁工程前期的设计工作要进行检验，具体方法如下：安全性的检验。
桥梁结构必须在满足国家各项要求的安全性能条件下进行相关的检验，在经过检验后才可以对桥梁工程进行设计。
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波形钢腹板组合梁桥课程设计
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摘要
波形钢腹板组合梁桥由于具有比较优越的结构性能，近几年来在国国外的运用越来越多，主要特点体现在：（1）自重小（相比与传统PC梁桥），有利于减轻结构自重，抗震性能好（2）波形钢腹板主要承担剪力，不能承担纵向轴力，纵向弯曲可不计入波形腹板的影响（3）波形钢腹板PC箱梁抗弯刚度、抗扭刚度与横向刚度均比混凝土PC箱梁小，设计中应注意按适当间距设计横隔板以增大其抗扭能力。
除此之外，波形钢腹板组合箱梁特别适合于大、中跨径的多跨连续梁桥及连续刚构桥，当跨径超过50米时，经济效果很明显。
MIDAS/Civil是针对土木结构，特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析，通过建模分析运算可以可以大大减轻工程计算量，提高分析设计效率，给土木工程结构分析带来很大的方便。
关键词：波形钢腹板桥梁；迈达斯；有限元分析
Abstract
Corrugated steel web composite girder bridge due to structure with superior performance, more and more used in recent years at home and abroad, the main characteristics embodied in: (1) the small weight, good seismic performance of corrugated steel web plate (2) the main bear shear (3) the corrugated steel web PC box girder bending stiffness and torsional stiffness and lateral stiffness are smaller than the PC box girder concrete.In addition, corrugated steel web composite box girder is particularly suitable for large, medium span of multi-span continuous beam bridge and continuous rigid frame bridge, when the span of more than 50 m, the economic effect is obvious.MIDAS/Civil is for Civil structure, at the same time, can do a nonlinear boundary, hydration heat, the material nonlinear analysis, static elastoplastic analysis and dynamic elastoplastic analysis, through the analysis of the modeling algorithm can greatly reduce the engineering calculation, improve the efficiency of analysis and design, to make a lot of convenient
for Civil engineering structure analysis.
Keywords:Corrugated steel web plate Bridges;Midas;The finite element analysis
目录
一：技术参数 (4)
二：结构构造..............................4-5 三：模型建立..............................6-14 四：有限元分析............................15-19
一．技术参数
1. 荷载及公路等级：公路-II 级，两车道，二级公路；
2. 设计车速：80km/h 。
2. 结构形式：简支梁；
3. 计算跨径：L=40.0m ；桥宽：B=12.0m
4. 防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm ，高100cm ，具体重量请根据自己
拟定的图纸计算）；
5. 桥面铺装采用：1cm 厚的沥青改性防水层，9cm 厚的沥青混凝土；
6. 材料：
混凝土：主梁顶、底板采用C50混凝土；
钢 材：波形钢腹板采用Q345C （屈服应力：345MPa ；设计荷载作用下
允许剪应力为120MPa ）；
预应力钢束：2.15φ高强度低松弛钢绞线（抗拉强度标准值为
MPa f pk 1860=，抗拉强度设计值MPa f tk 1260=，正常允许拉应力
MPa f tk 1209=。
）
7. 施工方法：满堂支架施工。
二．结构构造
根据规《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规》，拟定相关参数如下
高跨比：18.5
断面构造：直腹板
连接构造：栓钉连接
顶板厚度26cm ，底板厚度23cm
波形钢腹板采用1000型，厚度根据经验采用18mm,如下图
新泽西防护栏设计,由于不参与受力作用，采用C30混凝土。
单位：cm 面积0.2592m2
主梁结构示意图
三．建模建立
1.节点单元建立
跨径40米，短线单元为横隔板，间距10米，将结构赋予相应的结构组
2.材料参数
组合材料为C50混凝土与Q345钢，赋予主梁单元，C50混凝土赋予给横隔板3.截面
主梁截面
横隔板截面
然后分别把主梁截面及横隔板截面赋予给相应单元
4.建立边界条件（简支梁），并赋予给相应的边界组
5.建立荷载工况（自重，预应力，二期恒载，移动荷载），并对于相
应的荷载组。
其中预应力荷载采用两端拉，控制应力为0.75σ=1395Mpa，
下一个施工阶段注浆。
二期恒载的计算：
⨯
+
⨯
⨯
=
q KN ⨯
（沥青改性防水层）
防护栏
=（沥青混凝土）.0
+
⨯
)
22
0.09
30
/
m
12
18
23
(5.
12
0.01
2592
6.移动荷载分析控制数据
采用两个车道（无偏心，偏心3m，均为往返），中国标准车辆规
移动荷载工况
7.预应力钢束
预应力钢束根据经验并参考已建桥梁，暂时拟定Ф15.2钢绞线，7束，间距0.7米，钢束形状如下
钢束空间布置图
预应力钢束特征值
8.材料依存性参数设置
并与相应的C50混凝土连接，然后修改单元依存材料特征值
9.建立施工阶段
施工方法为满堂支架，可以分为两个阶段（成桥阶段，徐变收缩完成）
建立荷载组合（正常使用极限状态，承载能力极限状态，自重荷载）
10.模型建立完成
四．有限元分析
1.计算结构在自重（一期恒载+二期恒载）作用下支座反力和截面力（弯矩、剪力）
1.1在自重荷载作用的的支座反力
=
F
2495.7KN,
=
F
z
x
1.2自重荷载作用下的弯矩力图
1.3自重荷载作用下的剪力力图
3.计算结构在公路-II级荷载作用下的力包络图（弯矩、剪力）3.1弯矩包络图
3.2剪力包络图
4.对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行算； 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土最大压应力应符合下式规定：
ck pt kc f 5.0≤+σσ
其中：kc σ为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力；pt σ为由预加力产生的混凝土拉应力，其中MPa ck 4.32f =
4.1上缘验算
-6866.9kPa
=kc σ
-1831.1kPa
=pt σ
KPa f KP ck pt kc 1620010004.325.05.0a -86981831.16866.9-=⨯⨯=≤=+=+（压））（σσ满足条件
4.2下缘验算
10510.2kPa =kc σ
a
-16368.2kP =pt σKPa f KP ck pt kc 1620010004.325.05.0a -585816368.2-10510.2=⨯⨯=≤==+（压）σσ满足条件
5.对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算，设计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算：
][ττ≤d ，
其中：d τ—— 设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应，T Q d τττ+=，
Q τ为由竖向剪力引起的剪应力，T τ为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令0.0=T τ；ht
Q
Q =
τ，其中Q 为竖向剪力，h 为波形钢腹板的高度，t 为波形钢腹板的厚度）；MPa 120][=τ。
其中，h=137cm,t=18mm,Q 为正常使用极限状态下支点处的剪力（即支座反力） 如下，
由于波形钢腹板结构剪力全由腹板承受，顶底板只承受正应力，所以
MPa MP d 120][a 80.4662181371003968.6=≤=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯=ττ 满足要求
总结：经验算，跨中上下缘均为压应力，且满足相应的安全系数，结构为全预应力结构，预应力钢束布置合理，结构受力安全。
参考文献：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》 《公路桥涵设计通用规(JTG D60-2004)》。