波形钢腹板预应力混凝土桥设计及施工

PC钢材
kg/m
2
68.00 （100%）
49.00 （72%）
30 （44%）
单位长度重量 t/m 45.2 （100%） 35.2 （78%） 23.7 （52%）
上部构造造价
1.0 （100%） 0.92 （92%） 1.2 （120%）
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组合结构设计理念
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目录
波形钢腹板PC箱梁桥的定义与技术优点 波形钢腹板PC箱梁桥在国内外的应用 波形钢腹板PC箱梁桥的力学特性与结构要点 波形钢腹板PC箱梁桥的设计、计算 鄄城黄河桥计算成果 波形钢腹板PC箱梁桥的施工与效益分析
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波形钢腹板PC箱梁桥的定义
顾名思义，波形钢腹板PC箱梁桥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8-30mm厚的钢板取代厚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 腹板预应力混凝土箱梁的第二个特点。
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波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的提出
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波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的提出
法国于1986年提出用弯成波折形状的薄壁钢板，来代替混凝土腹 板，建成跨度31m+43m+31m、首座连续波折腹板组合箱梁桥。
混凝土顶板
体内索
波折腹板
体外索 体内索
腹板 横隔板 混凝土底板
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波形钢腹板PC箱梁桥的优点（与一般PC箱梁桥比较）
波形钢腹板PC箱梁桥这一独特的组合结构桥梁有着比传统PC箱梁桥更好 的力学性能和优点：
顶板
锚固端
预制腹板 预应力筋
底板 固定端
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波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的提出
法国的La Ferte Saint-Aubin桥，用钢腹板来代替混凝土腹板的 简支箱梁桥，采用了体外索施加纵向预应力。
钢腹板与混凝土顶底板之间通过连接件比较容易结合在一起，但 是在施加纵向预应力时，钢腹板承担了部分预应力，从而降低了 顶底板有效预应力，并且为防止腹板发生局部屈曲必须焊接纵向 加劲肋。
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波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国外的应用（1/17）
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、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，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。
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波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的提出
法国的Vecchio桥，预制混凝土腹板互不相连、腹板与顶底板的连 接是通过在腹板中设置预应力钢筋来实现。
预制混凝土腹板通常是在工厂浇注，质量容易确保，因在施工时其 干燥收缩变形基本上已稳定,故能在保持抗剪性能、减轻自重的同时 避免腹板温度、收缩变形对顶底板应力的影响。
混凝土箱梁桥的弊病与改进
混凝土箱梁腹板厚度、自重较大， 需要设置弯起或竖向预应力筋。 腹板与顶底板形成一体，顶底板的温差及其腹板的干燥收缩引起的应力
问题比较突出，混凝土腹板承受主拉应力，会出现各种各样的裂缝，严 重地影响了承载性能及其耐久性。 预应力筋外移、即采用体外索后，自重能得到部分减轻，腹板开裂问题 未根本解决。 法国的桥梁工程界在这方面作了许多开创性的工作，即通过用预制混凝 土腹板、平板钢腹板或波折钢板腹板，来改善力学性能及其减轻上部结 构自重的目的。
◇部分体外索的应用，有利于结构整体承载力，调整提升与病害处理，从 这个方面讲，可提高结构耐久性；
◇ 造型美观、施工方便，提高了建设速度等。
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波形钢腹板PC箱梁桥的优点（与混凝土钢板箱梁桥比较）
波形钢腹板PC箱梁桥这一独特的组合结构桥梁有着比混凝土钢板箱 梁桥更好的力学性能和优点：
◇整体受力更接近于传统的预应力混凝土箱梁，更便于连续梁桥采用； ◇腹板抗剪承载力加大：波形钢腹板的抗剪承载力大概是加劲的平钢 板的2倍； ◇ 横向刚度加大：无须纵向、横向加劲肋，故腹板折算厚度较小； ◇ 顶、底板预应力效率更高：因波形钢腹板不承受预应力，故顶底板 预应力效率高； ◇混凝土收缩、徐变效应降低：混凝土顶底板收缩徐变、温度效应对 腹板影响很小； ◇ 腹板加工、安装更方便：腹板的三维韧性便利了施工，减少了几何 缺陷的敏感性。
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三种结构上部材料及造价比较表
（桥宽按13.5m，跨径120m估算）
项目
单位
PC箱梁桥
波形钢腹板 PC箱梁桥
钢-混凝土 组合梁桥
砼
m3/ m2
1.29（100%） 0.98 （76%）
0.52 （40%）
料 材 钢材
用
量
钢筋
kg/m
2
kg/m
2
--
225.00 （100%）
85.00
400
138.00 （61%） 82 （36%）
波形钢腹板预应力混凝土 箱形连续梁桥
王用中 河南大建钢构股份有限公司 董事长
2010年7月
王用中简介
中国工程设计大师 国家有突出贡献专家 享受政府特殊津贴专家
河南省优秀专家 河南省交通规划勘察设计院 原院长 现首席顾问
深圳市市政设计研究院有限公司 顾问 河南大建钢构股份有限公司 董事长
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目录
波形钢腹板PC箱梁桥的定义与技术优点 波形钢腹板PC箱梁桥在国内外的应用 波形钢腹板PC箱梁桥的力学特性与结构要点 波形钢腹板PC箱梁桥的设计、计算 鄄城黄河桥计算成果 波形钢腹板PC箱梁桥的施工与效益分析
◇箱梁自重减轻10~30%，从而减少了恒载，降低了地震力，减小了恒载 内力，上、下部工程造价均有降低；
◇ 波形钢腹板的折绉效应一是降低了腹板抗压刚度，从而提高了顶底板预 应力效率，二是加大了腹板抗屈曲刚度，节省了钢村，提高了腹板搞剪能力；
◇ 充分发挥各种材料的性能：混凝土抗弯、波形钢腹板抗剪，截面回转半 径最大，结构受力更加合理；
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波形钢腹板预应力砼箱梁桥在国外的应用（2/17）
国外具有代表性波形钢腹板预应力砼箱梁桥（不含日本）
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桥名
结构形式 跨径布置（m） 梁高（m） 施工方法
Cognac桥（法国） 3跨连续
Maup`re高架桥 （法国）