波形钢腹板桥梁主要特点

波形钢腹板桥梁主要特点

摘要：波纹钢腹板预应力组合箱梁桥恰当的将钢、混凝土结合起来，提高了材料的使用效率，这种结构外形美观、应用前景广阔，本文对波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的构造及受力特点作了简要介绍。

关键词：波形钢腹板；桥梁；特点

1．概述

传统的混凝土箱梁以其良好的受力性能，在大跨连续刚构桥中得到了广泛的应用。但是，其自重占整个荷载的比重很大，结构恒载对控制截面产生的内力一般占到了总内力的80%以上，并且跨度越大、桥面越宽，则此比例越高，另外，腹板与顶底板连成一体，顶底板的温差以及混凝土腹板的干燥收缩引起的应力问题比较突出，会导致各种各样的裂缝，而且降低了预应力的效率，严重影响结构的承载能力和耐久性。在如何解决传统混凝土箱梁上述问题的背景下，波形钢腹板组合箱梁桥便应运而生了

波纹钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢一混凝土组合结构桥梁，箱梁的顶、底板一般为混凝土，而腹板则为波折形状的钢腹板，钢腹板和混凝土顶底板之间有剪力连接键连接，它对于减轻箱梁自重、降低混凝土的温度和收缩徐变应力以及提高预应力效率等都是十分有效的。

2．波形钢腹板桥梁的特点

2.1构造特点

波形钢腹板箱梁桥的顶、底板一般为混凝土，而腹板则为波折形状的钢腹板，钢腹板和混凝土顶底板之间有剪力连接键连接。因为预应力钢索不能在腹板内实现转向，所以波形钢腹板箱梁桥中都配有体外预应力索。此外，因为波形钢腹板箱梁的横向刚度较弱，故比一般的混凝土箱梁多设置了横隔板。

2.1.1几何参数

波纹钢腹板是在工厂经过冷弯加工压制成型的构件，波纹钢腹板的主要几何参数为波纹板厚、波高、波纹钢腹板的单个波长、高度、平板的长度、斜板长度以及斜板投影长度。

2.1.2 预应力配束方式

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁由于使用了波纹钢腹板，从而省去了腹板束。波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁的预应力配束方式有两种：一是将预应力束筋全部配成体外束，在梁体内通过转向块或横隔板转向，并锚固于端横隔板上；

另一种是采用体内、体外预应力束筋并用的方式，即在混凝土顶、底板中配置纵向预应力筋，用以抵抗施工时的荷载及自重;在箱内配置外部预应力束筋，通过梁体内的转向块或横隔板来转向并锚固于端横隔板上，以实现曲线或折线配筋，用来抵抗活载。

2.1.3结构中的连接

在波纹钢腹板组合箱梁桥中存在三种连接构造:波纹钢腹板沿纵向的连接、波纹钢腹板与混凝土顶底板的连接、波纹钢腹板与横隔板的连接。波纹钢腹板沿纵向的连接通常是采用焊接连接或采用高强度螺栓连接。波纹钢腹板与混凝土顶底板之间的连接方式大致有二种:一是在波纹钢腹板的上下两端焊接翼缘板并配置连接件的翼缘型;二是将腹板直接伸入到混凝土顶底板中，在腹板上设有圆孔，配合使用贯通钢筋的嵌入型。波纹钢腹板与横隔板方式有翼缘型和嵌入型两种。

2.2受力特点

2.1.1轴向变形特性

波形钢腹板在纵向如风琴一样可以自由变形，在轴向力的作用下，轴向变形很大，因而其表观弹性模量很小。波形钢板在纵向（X轴方向）的表观弹模与波高、板厚以及波纹的形状系数有关。

2.1.2弯曲特性

由于波形钢板具有三维柔性，因而可以近似认为不抵抗弯矩。当梁弯曲变形时，弯曲计算中所用到的各种断面几何特性可以不考虑腹板，也就是说弯矩仅由上、下混凝土板构成断面的抗弯刚度来抵抗。

2.1.3扭转特性

由于腹板厚度的减薄使得截面抗扭刚度相对降低，同时波形钢腹板的面内挠曲刚度与上、下混凝土板相比小很多，使得限制变形的横向框架所起的作用有所降低，加上波形钢腹板的纵向刚度较差，对翘曲应力产生的弯矩基本上不起抵抗作用，应设置较多的横向联结钢构件或横隔板来限制扭转，并使其与用来使预应力束转向的转向块合为一体。

2.1.4应力计算

波形钢腹板主要承受剪应力，设计中偏安全的认为结构所有的剪力都有钢腹板承担，忽略混凝土顶、底板对剪力的抵抗作用，从而计算出波形钢腹板所需要的最小厚度。钢腹板不仅承担纵向弯曲所引起的弯曲应力，同时也承担横向弯曲所引起的弯曲应力，因此必须对合成应力进行验算。

2.1.5剪切屈曲稳定性

波形钢腹板除了满足剪应力的要求外，还要满足剪切屈曲稳定性，包括局部屈曲、总体屈曲、合成屈曲。

3．结束语

与传统的预应力混凝土结构相比,体外预应力波形钢腹板组合箱梁具有自重轻、预应力加载效率高、受力明确、无腹板斜裂缝、美观等突出优点,解决了结构轻型化、混凝土腹板开裂问题,具有很好的应用前景。该结构在国外应用广泛,而我国起步较晚,实际工程项目相对较少。但近年来,波形钢腹板PC组合箱梁结构在我国的桥梁工程中的应用工作正迅速展开。随着我国对波形钢腹板PC组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的成熟,它将在我国的桥梁工程中得到愈来愈广泛的应用。