大跨波形钢腹板连续刚构桥设计参数论文

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大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法

桥梁建设㊀２０２０年第５０卷第１期(总第２６１期)ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬＶｏｌ.５０ꎬＮｏ.１ꎬ２０２０(ＴｏｔａｌｌｙＮｏ.２６１)文章编号:１００３－４７２２(２０２０)０１－００７４－０６大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法彭元诚(中交第二公路勘察设计研究院有限公司ꎬ湖北武汉４３００５６)摘㊀要:为寻求常规连续刚构桥适用跨径和斜拉桥适用跨径之间的合理㊁经济桥型ꎬ在常规连续刚构桥的基础上结合拱桥的力学特点提出空腹式连续刚构桥型ꎮ该桥型在常规连续刚构桥的形式上加大箱梁根部高度ꎬ并对箱梁根部的腹板进行挖空ꎬ减轻自重ꎬ形成梁－拱组合力学效应ꎬ从而提高结构承载效率ꎬ增强桥梁跨越能力ꎮ空腹式连续刚构桥可布置为单主跨㊁多主跨以及单Ｔ的形式ꎬ也可与常规连续刚构组合ꎬ桥墩可采用双肢薄壁墩或箱形柱式墩ꎮ采用正交试验法对该桥型关键结构参数进行研究ꎬ并根据实际工程对总体结构参数取值提出建议ꎮ该桥型采用平衡悬臂方法施工ꎬ工程造价指标㊁运营维护技术要求及费用与常规连续刚构桥相当ꎬ适用跨径在２００~４００ｍꎬ可望填补常规连续刚构桥适用跨径和斜拉桥适用跨径之间的空白ꎮ关键词:空腹式连续刚构桥ꎻ梁－拱组合效应ꎻ总体布置ꎻ结构参数ꎻ正交试验法ꎻ结构设计ꎻ施工方法中图分类号:Ｕ４４８.２３ꎻＵ４４２.５文献标志码:Ａ收稿日期:２０１９－０７－０１作者简介:彭元诚ꎬ教授级高工ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｐｅｎｇｙｃ＠ｖｉｐ.１６３.ｃｏｍꎮ研究方向:桥梁结构设计ꎮＤｅｓｉｇｎＴｈｅｏｒｉｅｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＬｏｎｇ￣ＳｐａｎＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅＰＥＮＧＹｕａｎ￣ｃｈｅｎｇ(ＣＣＣＣＳｅｃｏｎｄＨｉｇｈｗａｙＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＷｕｈａｎ４３００５６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｏｆｉｎｄａｒａｔｉｏｎａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｙｐｅｔｈａｔｈａｓｔｈｅｓｐａｎｎｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅａｎｄｃａｂｌｅ￣ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅꎬｔｈｅｏｐｅｎ￣ｗｅｂｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄꎬｗｈｉｃｈａｂｓｏｒｂｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆａｒｃｈｂｒｉｄｇｅ.Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎ￣ｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅꎬｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒａｔｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｗｅｂｓｔｈｅｒｅａｒｅｈｏｌｌｏｗｅｄｏｕｔｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｌｆｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒꎬｔｈｕｓｔｏｇｅｎｅｒａｔｅａｇｉｒｄｅｒ￣ａｒｃｈｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｌｏａｄ￣ｂｅａｒ￣ｉｎｇｅｆｆｅｃｔꎬａｎｄａｓａｒｅｓｕｌｔꎬｔｈｅｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｔｈｅｓｐａｎｎｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅｉｓｅｎｈａｎｃｅｄ.Ｔｈｅｏｐｅｎ￣ｗｅｂｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅｃａｎｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅａｓｉｎｇｌｅｍａｉｎｓｐａｎｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｍａｉｎｓｐａｎｓꎬａｄｏｐｔｔｈｅｓｉｎｇｌｅＴ￣ｓｈａｐｅｄｍａｉｎｇｉｒｄｅｒａｎｄｍｅｒｇｅｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｅｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｅｄｐｉｅｒｓｏｒｔｈｅｂｏｘ￣ｓｅｃｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｐｉｅｒｓａｒｅａｌｌａｐｐｌｉｃａｂｌｅ.Ｔｈｅｏｒｔｈｏｇ￣ｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｋｅｙｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅｏｆｓｕｃｈｔｙｐｅꎬａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｂｒｉｄｇｅａｒｅｇｉｖｅｎｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｓ.Ｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｂｒｉｄｇｅｃａｎｂｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅｂａｌａｎｃｅｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｍｅｔｈｏｄꎬｗｉｔｈｔｈｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｃｏｓｔｓꎬｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｍａｎｄｓｆｏｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｆｅｅｓａｒｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｔｏｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅ.Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｓｐａｎｎｉｎｇｌｅｎｇｔｈｓｆｏｒｔｈｅｏｐｅｎ￣ｗｅｂｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅａｒｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２００ｔｏ４００ｍꎬｗｈｉｃｈｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅａｎｏｐｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｃａｂｌｅ￣ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｏｐｅｎ￣ｗｅｂｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅꎻｇｉｒｄｅｒ￣ａｒｃｈｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｅｆｆｅｃｔꎻｇｅｎｅｒａｌｌａｙｏｕｔꎻ４７大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法㊀㊀彭元诚ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒꎻｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄꎻｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎꎻｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ１㊀引㊀言连续刚构桥具有结构受力性能较好㊁能适应一定的平面线形变化㊁行车平顺舒适㊁后期养护工作量较小的特点[１]ꎮ该类桥梁采用悬臂法施工ꎬ对机具㊁场地及运输条件的要求低ꎬ对于山高坡陡㊁施工场地狭窄的山区ꎬ具有很强的适应性ꎬ因而在我国西部山区交通建设中获得大量应用ꎬ成为我国山区大型桥梁的首选方案ꎮ截止目前ꎬ我国己建成的连续刚构桥主跨超过２００ｍ的已达８０余座ꎬ主跨小于２００ｍ的更是不胜枚举ꎮ但连续刚构桥跨越能力有限ꎬ材料利用率较低ꎬ跨径大于２００ｍ时ꎬ工程经济性急剧恶化ꎻ结构承载效率较低ꎬ跨径大于２００ｍ时ꎬ易出现开裂㊁下挠问题ꎬ技术风险增大ꎬ结构的安全性和耐久性劣化ꎻ上部结构重量大ꎬ导致桥墩㊁基础受力大ꎬ抗震性能较差ꎮ受制于其固有的力学特点㊁混凝土材料水平㊁施工技术与质量等因素ꎬ连续刚构桥跨越能力的发展比较缓慢ꎬ甚至因为某些大跨径桥梁出现跨中下挠㊁箱梁开裂等问题而限制跨径[２￣６]ꎮ目前ꎬ我国业内一般限制连续刚构桥跨径不超过２００ｍꎬ部分山区省份限制跨径不超过２２０ｍꎮ受山区公路路线总体和地形㊁地质条件限制ꎬ山区桥梁跨径被迫选择在２００~４００ｍꎬ而地形㊁地质条件不适于拱桥设置时ꎬ多采用非经济跨径的斜拉桥ꎬ甚至悬索桥ꎮ在此背景下ꎬ一种能填补２００~４００ｍ经济跨径的桥型成为桥梁建设的迫切需要ꎮ为此在常规连续刚构的基础上结合拱桥的力学特点提出空腹式连续刚构新桥型ꎮ２㊀结构体系空腹式连续刚构桥ꎬ亦称拱梁组合式连续刚构桥ꎬ是在常规连续刚构桥形式上将箱梁根部的腹板挖空ꎬ通过确定合理的根部高度㊁空腹区长度㊁上弦梁段高度和下弦梁段高度ꎬ形成下弦下缘与实腹梁段下缘曲线连续㊁平顺变化的空腹区ꎮ空腹式刚构桥的下弦㊁上弦与主墩相连接组成三角区ꎬ下弦主要起承压作用ꎬ可以充分发挥混凝土承压能力强的优势ꎬ同时减小实腹梁段的结构长度ꎬ优化结构受力ꎬ从而提高跨越能力ꎮ根据研究ꎬ空腹式连续刚构桥的经济适用跨径为２００~４００ｍꎬ可望填补常规预应力混凝土连续刚构桥(适用跨径<２２０ｍ)和大跨径斜拉桥(适用跨径>３５０ｍ)之间的空白ꎮ空腹式连续刚构桥结构主要包括墩柱(双肢或单柱式)㊁根部挖空区域的下弦和上弦以及常规实腹梁段㊁合龙段等ꎬ见图１ꎮ图１㊀空腹式连续刚构桥结构组成Ｆｉｇ.１ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ空腹式连续刚构桥ꎬ其总体结构特性仍然为预应力混凝土梁式桥ꎬ保留了预应力混凝土连续梁桥悬臂施工便捷㊁行车平顺㊁适应路线线形变化能力强㊁建养技术较成熟等特点ꎬ并大大提高了混凝土梁桥的跨越能力ꎮ与传统的连续刚构桥相比ꎬ空腹式连续刚构桥的结构体系具有以下特点: (１)挖空三角区的下弦受压为主ꎬ为拱的受力特征ꎻ上弦受拉为主ꎬ可以平衡下弦压力ꎻ主墩两侧的挖空三角区对称ꎬ两侧下弦压力和上弦拉力基本相互抵消ꎬ形成自平衡的受力体系ꎮ(２)承受巨大负弯矩的桥墩根部区段ꎬ改梁式截面受力模式为挖空三角区框架受力模式ꎬ提高了桥墩根部区段的结构承载效率ꎮ(３)挖空三角区ꎬ减小了跨中实腹梁段的长度ꎬ减少了跨中梁段的受力和挠度ꎮ(４)下弦的设置ꎬ减小了墩柱高度ꎬ提高了高墩的稳定和受力性能ꎮ(５)根部区域挖空ꎬ减小了结构自重ꎬ降低了下部构造与基础工程规模ꎬ提高了结构抗震能力[７]ꎮ空腹式连续刚构桥结构体系相对复杂㊁关键节点较多㊁构造设计难度较大㊁上下弦施工工序较多㊁施工难度相对较大ꎬ在设计验算㊁预应力配置㊁构造设计及施工组织与施工控制等环节需要给予充分的重视ꎮ３㊀总体布置空腹式连续刚构桥ꎬ可布置为单主跨㊁多主跨以及单Ｔ的形式ꎬ桥墩可采用双肢薄壁墩或箱形柱式墩ꎬ其桥跨布置见图２㊁图３ꎮ㊀㊀空腹式连续刚构桥ꎬ也可与常规连续刚构组合形成大㊁小跨的布置形式ꎬ从而增强适应地形的能力ꎬ见图４ꎮ５７桥梁建设㊀ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ２０２０ꎬ５０(１)图２㊀双肢薄壁墩空腹式连续刚构桥桥跨布置Ｆｉｇ.２ＳｐａｎＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｗｉｔｈＰｉｅｒｓＣｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＴｗｏＴｈｉｎ￣ＷａｌｌｅｄＬｅｇｓ图３㊀单柱式墩空腹式连续刚构桥桥跨布置Ｆｉｇ.３ＳｐａｎＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｗｉｔｈＭｏｎｏ￣ｃｏｌｕｍｎｅｄＰｉｅｒｓ图４㊀多主跨空腹式与常规连续刚构组合布置Ｆｉｇ.４ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＣｏｍｂｉｎｅｄＯｐｅｎ￣ＷｅｂａｎｄＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅｗｉｔｈＭｕｌｔｉｐｌｅＭａｉｎＳｐａｎｓ与常规连续刚构桥一样ꎬ空腹式连续刚构桥的桥墩与上部结构固结ꎬ不需要设置大型支座ꎬ桥墩承受上部结构传递的轴力㊁弯矩以及由于预加力㊁混凝土收缩徐变和温度变化所引起的梁体纵向位移ꎮ桥墩底部所承受的由上构梁体纵向位移产生的剪力随着墩高的增加和墩身刚度的减小而减小ꎬ因此ꎬ布置桥跨时ꎬ应选择适当的墩柱高度和墩身截面尺寸ꎬ根据工程经验ꎬ采用双肢薄壁墩的情况下ꎬ墩柱高度不宜小于其与上构梁体整体均匀升降温的纵向位移零点之间距离的１/５~１/４ꎮ空腹式连续刚构桥的桥跨布置与墩柱高度见图５ꎬ双肢薄壁墩的建议高度可表示为下式:Ｈｉȡ(１/５~１/４)Ｌｉꎬｉ＝１ꎬ２ꎬ３ꎬ ꎬｎ(１)式中ꎬＨｉ为墩柱高度ꎻＬｉ为墩柱与上构梁体纵向温度位移零点之间的距离ꎬ上构梁体纵向温度位移零点按桥墩的纵向抗推刚度ꎬ采用集成刚度法计算ꎮ图５㊀空腹式连续刚构桥桥跨布置与墩柱高度Ｆｉｇ.５ＳｐａｎＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔａｎｄＰｉｅｒＨｅｉｇｈｔｓｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ空腹式连续刚构桥中ꎬ桥墩除承受上部结构传递的轴力㊁弯矩以及由预加力㊁混凝土收缩徐变和温度变化等所引起的内力外ꎬ车辆制动力㊁上部结构地震力等亦将产生较大的效应ꎬ且向墩高较小㊁纵向抗推刚度较大的桥墩集中ꎬ因此ꎬ连续刚构体系中的桥墩高度ꎬ或者更准确地说ꎬ桥墩纵向抗推刚度的差异不宜过大ꎬ桥墩高度及其截面形式和尺寸的选择ꎬ要力求各墩及其基础的受力较为均匀ꎬ必要时ꎬ在高度较大的双肢之间设置纵向系联(图５)ꎬ可有效调整桥墩纵向抗推刚度ꎬ从而调整上部结构传递到桥墩６７大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法㊀㊀彭元诚的内力的分配ꎮ４㊀结构参数分析空腹式连续刚构桥的结构特点可以发现ꎬ主跨跨径Ｌ㊁空腹段下弦梁底与实腹段梁底曲线β㊁梁体根部总高度Ｈ㊁下弦梁高ｈ１㊁上弦梁高ｈ２㊁跨中梁高ｈ等为该桥型结构的关键参数(图６)ꎬ对结构受力的合理性㊁安全性和经济性都有重大影响ꎮ图６㊀空腹式连续刚构桥的关键结构参数Ｆｉｇ.６ＫｅｙＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ对上述关键参数进行研究的主要方法有拓扑优化和正交试验法ꎮ由于混凝土结构中的预应力㊁钢筋㊁混凝土以及设计验算的复杂性ꎬ难以精确定义拓扑优化的可行解的约束ꎬ因此拓扑优化适宜在概念层次进行验证ꎮ正交试验法可以结合结构的试设计ꎬ以建筑安装费用为优化对象ꎬ较好地研究上述关键参数的合理取值的规律ꎬ故结合贵州六盘水至盘县高速公路北盘江大桥ꎬ以主跨２９０ｍ空腹式连续刚构桥为研究对象ꎬ对梁体根部总高度㊁梁底曲线幂次㊁下弦梁高取不同值的８种组合(表１)进行试设计ꎮ㊀㊀通过正交分析ꎬ梁底曲线幂次和下弦梁高对桥梁建筑安装费用的影响显著ꎬ梁底曲线幂次的影响表１㊀主跨２９０ｍ空腹式连续刚构桥结构参数试设计Ｔａｂ.１ＴｒｉａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｗｉｔｈＭａｉｎＳｐａｎｏｆ２９０ｍ参数组合梁体根部总高度梁底曲线幂次下弦梁高１Ｌ/６２Ｌ/３０２Ｌ/６２.７５Ｌ/４０３Ｌ/６３.５Ｌ/５０４Ｌ/８２Ｌ/４０５Ｌ/８２.７５Ｌ/５０６Ｌ/８３.５Ｌ/３０７Ｌ/１０２Ｌ/５０８Ｌ/１０２.７５Ｌ/３０９Ｌ/１０３.５Ｌ/４０最为显著ꎮ参数组合５的建安费最少ꎬ以其参数作为最优参考ꎬ取梁体根部总高度为Ｌ/８㊁梁底曲线幂次为２.７５㊁下弦梁高为Ｌ/５０ꎮ根据贵州六盘水至盘县高速公路北盘江大桥(主跨２９０ｍ)和湖北云南庄特大桥(主跨２８０ｍ)的施工图设计与计算分析ꎬ建议空腹式连续刚构桥的总体结构参数取值如下:(１)空腹段下弦梁底与实腹段梁底宜按一致的幂次曲线变化ꎬ梁底曲线幂次β的取值范围为２.５~３.０ꎮ(２)空腹段下弦梁底与桥墩的相交点至墩顶桥面的距离ꎬ即梁体根部总高度Ｈꎬ宜取主跨跨径或名义主跨跨径的１/９~１/７ꎮ(３)空腹段下弦可采用等高度梁ꎬ梁高宜取主跨跨径或名义主跨跨径的１/５０~１/４０ꎮ(４)空腹段上弦梁高应综合考虑上弦结构受力及纵向预应力布置的需要ꎬ宜取空腹段上弦长度的１/１５~１/１０ꎮ(５)主跨跨中梁高宜取主跨跨径或名义主跨跨径的１/７０~１/５０ꎮ５㊀总体施工方法空腹式连续刚构桥上部结构的总体施工方法是先进行空腹区的施工ꎬ完成上㊁下弦汇合后ꎬ转入常规实腹梁段的挂篮对称浇筑ꎬ直至合龙ꎬ最终完成上部结构施工ꎮ该类桥梁的施工方法总体上与常规连续刚构桥类似ꎬ区别在于空腹区的实施ꎮ空腹区结构一般处于高墩之上ꎬ难以采用支架施工ꎬ其施工方法有一定的特殊性ꎬ对施工设备要求较高ꎬ施工过程中的受力㊁变形控制均需高度关注ꎮ在成桥及后期运营阶段ꎬ空腹区的下弦梁段主要为承压和抗剪构件ꎬ较少布置相应的纵向预应力ꎻ上弦梁段虽为预应力构件ꎬ但其截面尺寸及抗弯刚度均较下弦梁段小ꎮ施工过程中上㊁下弦结构均无法独立承受长悬臂的挂篮施工荷载ꎬ需采用临时支撑或扣索等辅助手段完成挂篮悬浇施工ꎮ根据空腹式连续刚构桥的结构特点ꎬ目前可采用的施工方法主要有４种:双层挂篮双层扣挂施工法[８]㊁下弦扣挂结合上弦支架梁段现浇法㊁下弦扣挂结合支架支撑的上弦挂篮悬浇法㊁下弦扣挂结合上弦支架整体现浇法ꎬ见图７ꎮ４种方法各有特点ꎬ设计与施工要结合跨度规模㊁结构特点㊁施工机具㊁工期安排等因素综合比较ꎬ合理选择ꎮ６㊀工程实施情况空腹式连续刚构桥的首个实施工程是贵州六盘７７桥梁建设㊀ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ２０２０ꎬ５０(１)图７㊀空腹式连续刚构桥总体施工方法Ｆｉｇ.７ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ水至盘县高速公路北盘江大桥ꎬ其主桥跨径布置为(８２.５＋２２０＋２９０＋２２０＋８２.５)ｍꎬ主跨采用预应力混凝土空腹式连续刚构ꎬ边跨采用预应力混凝土Ｔ梁ꎮ主桥桥型立面布置见图８ꎮ图８㊀北盘江大桥主桥桥型立面布置Ｆｉｇ.８ＥｌｅｖａｔｉｏｎＶｉｅｗｏｆＭａｉｎＢｒｉｄｇｅｏｆＢｅｉｐａｎｊｉａｎｇＢｒｉｄｇｅ该桥于２０１３年８月建成通车ꎮ从已经完成的数次箱梁线形㊁挠度检测情况看ꎬ结构运营期状况良好ꎮ目前在建的空腹式连续刚构桥有贵州贵阳至黄平高速公路甘溪大桥㊁重庆礼嘉嘉陵江大桥㊁湖北鹤峰云南庄大桥等ꎬ空腹式连续刚构桥型的设计理念受到业内的广泛关注ꎮ７㊀结㊀语空腹式连续刚构桥为桥梁设计人员从工程出发提出的一种新型桥梁结构ꎬ特别适用于山区高墩大跨度桥梁ꎬ初步研究表明ꎬ其经济适用跨径在２００~４００ｍꎻ该桥型采用平衡悬臂方法施工ꎬ工程造价指标㊁运营维护技术要求及费用及常规连续刚构桥相当ꎬ可望填补常规预应力混凝土连续刚构桥(适用跨径<２２０ｍ)和大跨径斜拉桥(适用跨径>３５０ｍ)之间的空白ꎮ但该桥型结构的工程实践处于起步阶段ꎬ要促进该桥型结构技术的推广应用ꎬ丰富桥梁建设的选型ꎬ需要桥梁科研㊁设计㊁施工㊁管理各方通力合作ꎬ深入研究该桥型的关键性结构构造[９￣１０]㊁完善结构体系㊁研究适应性施工方法和质量管控方法ꎬ共同推动这种新型桥梁结构的健康发展ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]㊀ＷａｎｇＨꎬＸｉｅＣꎬＬｉｕＤꎬｅｔａｌ.ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｓｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].ＰｒａｃｔｉｃｅＰｅ￣ｒｉｏｄｉｃａｌｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ２４(２):０５０１９００２￣１－０５０１９００２￣１０.[２]㊀ＴａｎｇＭＣ.ＳｅｇｍｅｎｔａｌＢｒｉｄｇｅｓｉｎＣｈｏｎｇｑｉｎｇꎬＣｈｉｎａ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１５ꎬ２０(８):Ｂ４０１５００１￣１－Ｂ４０１５００１￣１０.[３]㊀ＨｕａｎｇＨꎬＨｕａｎｇＳＳꎬＰｉｌａｋｏｕｔａｓＫ.ＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＡｓ￣ｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＬｏｎｇ￣ＴｅｒｍＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＢｏｘ￣ＧｉｒｄｅｒＢｒｉｄｇｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２３(３):０４０１８００２￣１－０４０１８００２￣１５.[４]㊀ＧｕｏＴꎬＣｈｅｎＺＨ.ＤｅｆｌｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＬｏｎｇ￣ＳｐａｎＰＳＣＢｏｘ￣ＧｉｒｄｅｒＢｒｉｄｇｅＢａｓｅｄｏｎＦｉｅｌｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＰｒｏｂａ￣ｂｉｌｉｓｔｉｃＦＥＡ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＦａｃｉｌｉｔｉｅｓꎬ２０１６ꎬ３０(６):０４０１６０５３￣１－０４０１６０５３￣１０.[５]㊀ＧｕｏＴꎬＣｈｅｎＺꎬＬｉｕＴꎬｅｔａｌ.Ｔｉｍｅ￣ＤｅｐｅｎｄｅｎｔＲｅｌｉａｂｉｌｉ￣ｔｙｏｆＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄＰＳＣＢｏｘ￣ＧｉｒｄｅｒＢｒｉｄｇｅＵｓｉｎｇＰｈａｓｅｄａｎｄＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＳｔａｔｉｃＡｎａｌｙｓｅｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｔｒｕｃ￣ｔｕｒｅｓꎬ２０１６ꎬ１１７:３５８－３７１.[６]㊀马振栋ꎬ刘安双.控制大跨连续刚构桥梁过度下挠的技术措施[Ｊ].桥梁建设ꎬ２０１５ꎬ４５(２):７１－７６.(ＭＡＺｈｅｎ￣ｄｏｎｇꎬＬＩＵＡｎ￣ｓｈｕａｎｇ.ＴｅｃｈｎｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｓｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌｏｆＥｘｃｅｓｓｉｖｅＤｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆＧｉｒｄｅｒｓｏｆＬｏｎｇＳｐａｎＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｓ[Ｊ].ＢｒｉｄｇｅＣｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬ２０１５ꎬ４５(２):７１－７６.ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[７]㊀房慧明ꎬ龙晓鸿ꎬ樊㊀剑ꎬ等.空腹式连续刚构桥抗震性能评价[Ｊ].武汉理工大学学报ꎬ２０１３ꎬ３５(７):８９－９３.(ＦＡＮＧＨｕｉ￣ｍｉｎｇꎬＬＯＮＧＸｉａｏ￣ｈｏｎｇꎬＦＡＮＪｉａｎꎬｅｔａｌ.ＳｅｉｓｍｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１３ꎬ３５(７):８９－９３.ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[８]㊀彭元诚.拱梁组合式连续刚构桥双层底篮双层扣挂施工装置及方法:ＺＬ２０１７１０２２４２.０[Ｐ].２０１７－０４－０７.(ＰＥＮＧＹｕａｎ￣ｃｈｅｎｇ.ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＤｏｕｂｌｅＢｏｔｔｏｍＢａｓｋｅｔａｎｄＤｏｕｂｌｅＢｕｃｋｌｅＨａｎｇｉｎｇｆｏｒＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅｓｗｉｔｈＡｒｃｈａｎｄＢｅａｍＨｙｂｒｉｄＳｔｒｕｃ￣ｔｕｒｅ:ＺＬ２０１７１０２２４２.０[Ｐ].２０１７－０４－０７.ｉｎＣｈｉ￣ｎｅｓｅ)８７大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法㊀㊀彭元诚[９]㊀宋恒扬ꎬ胡㊀俊ꎬ彭元诚.空腹式连续刚构桥设计参数的正交试验研究[Ｊ].世界桥梁ꎬ２０１５ꎬ４３(１):５５－５８.(ＳＯＮＧＨｅｎｇ￣ｙａｎｇꎬＨＵＪｕｎꎬＰＥＮＧＹｕａｎ￣ｃｈｅｎｇ.ＳｔｕｄｙｏｆＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＴｅｓｔｆｏｒＤｅｓｉｇｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ[Ｊ].ＷｏｒｌｄＢｒｉｄｇｅｓꎬ２０１５ꎬ４３(１):５５－５８.ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１０]㊀房㊀明.空腹式连续刚构桥适应性与角隅节点模型试验研究(硕士学位论文)[Ｄ].济南:山东大学ꎬ２０１５.(ＦＡＮＧＭｉｎｇ.ＳｔｕｄｙｏｎＴｅｓｔｉｎｔｈｅＣｕｂｅＣｏｒｎｅｒＪｏｉｎｔａｎｄＡｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆａｎＯｐｅｎ￣ＷｅｂＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ(ＭａｓｔｅｒＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ)[Ｄ].Ｊｉｎａｎ:Ｓｈａｎ￣ｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１５.ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)ＰＥＮＧＹｕａｎ￣ｃｈｅｎｇ彭元诚１９６４－ꎬ男ꎬ教授级高工１９８６年毕业于上海交通大学工程力学专业ꎬ工学学士ꎬ１９８９年毕业于上海交通大学工程力学专业ꎬ工学硕士ꎬ２００６年毕业于华中科技大学桥梁与隧道工程专业ꎬ工学博士ꎮ研究方向:桥梁结构设计Ｅ￣ｍａｉｌ:ｐｅｎｇｙｃ＠ｖｉｐ.１６３.ｃｏｍ(编辑:叶㊀青)９７。

波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥

波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥引言波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥是现代桥梁结构设计领域中的一种重要桥梁类型。

它采用波形钢腹板加固箱形梁，加入预应力混凝土后形成一种坚固的连续梁桥。

其桥梁结构设计优越，性能稳定，施工简单，适用范围广泛，尤其是在大跨径、高通行要求、地震及风区等复杂环境下更具优势。

本文将介绍波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥的主要构造特点、优点、应用领域及施工技术，并对其未来的发展进行探讨。

主要构造特点波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥主要由箱形梁、波形钢腹板、钢筋和混凝土等要素组成。

箱形梁的主要作用是承受桥面荷载，同时保障桥面的平整稳定。

波形钢腹板则起到强化箱形梁的作用，使桥梁的整体承载力增强，同时抗弯刚度也大大增加。

钢筋和混凝土则形成了桥梁的预应力系统，起到强化桥梁整体力学性能的作用。

波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥还采用了中空弦角板连接器，使各箱形梁之间形成一体化结构，保证了桥梁整体的连通性和稳定性。

同时，利用波形钢腹板弯曲性能，为桥梁各部件约束提供多样性，使得桥梁具有更加灵活的强度分配。

优点波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥具有以下优点：1.桥梁自重轻、刚度高，使得桥梁运行更加稳定，减小了运营费用；2.结构设计合理，施工简单快捷，降低了工程建设成本和时间；3.预应力混凝土技术使得桥梁具有更好的耐用性和抗震能力；4.适用范围广泛，可以用于大跨径梁、钢箱梁、斜拉桥等多种场合；5.对桥面荷载的承载能力和强度分配具有更好的性能。

应用领域波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥可以应用于以下多种领域：1.铁路、轻轨、公路桥梁；2.矿山、机场、港口等工业和民用设施的桥梁；3.水利、电力等基础设施建设中的桥梁；4.建筑物之间的天桥、走廊等类型的桥梁。

在这些应用领域中，波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥都具有优异的性能和稳定可靠的品质。

施工技术波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥的施工主要用到的技术包括：1.模板制作技术：用于准确制作梁体模板；2.钢筋加工和固定技术：用于保障预应力钢筋的正确布置和固定；3.混凝土施工技术：用于混凝土的浇筑与密实；4.波形钢腹板的固定技术：用于固定波形钢腹板；5.中空弦角板连接器的磨合技术：用于桥梁各部件连接和调整；这些技术非常关键，对于桥梁的施工质量、工期和运营安全都具有至关重要的作用。

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PC连续刚桥和PC连续刚构桥受力性能分析

波形钢腹板PC连续刚桥和PC连续刚构桥受力性能分析卢伟荣付清华马光花(甘肃交通职业技术学院甘肃兰州730070)摘要：PC连续刚构桥的箱梁腹板用波形钢板替代，形成一种新型组合结构，利用波形钢腹板能够较好地弥补预应力混凝土连续刚构桥受力的不足。

根据国内外研究资料，利用有限元软件从静力性能和动力特性两个方面比较分析了波形钢腹板PC连续刚桥（SPC）与普通PC连续刚构桥（PC）的受力性能，探讨波形钢腹板PC连续刚桥设计中的优势具有比较大的实际意义，能够为该类桥在国内的工程应用提供参考。

关键词：波形钢腹板PC连续刚构桥有限元受力性能分析中图分类号：U443文献标识码：A文章编号：1672-3791(2021)12(a)-0074-04Analysis on Mechanical Properties of PC Continuous Rigid Bridge and PC Continuous Rigid Frame Bridge with CorrugatedSteel WebsLU Weirong FU Qinghua MA Guanghua(Gansu Vocational and Technical College of Communications,Lanzhou,Gansu Province,730070China) Abstract:The box girder web of PC continuous rigid frame bridge is replaced by corrugated steel plate to form a new composite structure.The use of corrugated steel web can make up for the lack of stress of prestressed concrete continuous rigid frame bridge.According to the research data at home and abroad,the mechanical properties of PC continuous rigid bridge with corrugated steel web(SPC)and ordinary PC continuous rigid frame bridge(PC)are compared and analyzed from two aspects of static performance and dynamic characteristics by using finite element software.It is of great practical significance to explore the advantages in the design of PC continuous rigid bridge with corrugated steel webs,which can provide reference for the engineering application of this kind of bridge in China.Key Words:Corrugated steel web;PC continuous rigid frame bridge;Finite element;Mechanical properties analysis普通箱梁的钢筋混凝土腹板用8 25mm的波形钢板替代，形成波形钢腹板PC组合箱梁。

大跨径刚构一连续组合梁结构设计与论文

大跨径刚构一连续组合梁结构设计与探讨【摘要】本文介绍了布跨138＋240＋240＋240＋138＝996m的刚构一连续组合梁桥的结构设计情况，并以之为例探讨了该类型桥在结构方案比选、设支座主缴的结构型式、支座力的平衡措施、计算模式以及一些其他方面的问题。

【关键词】大跨径；刚构一连续组合梁；结构设计；探讨【中图分类号】tu175【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0292-01一、前言在大跨径桥型方案比选中，连续梁桥型仍具有很强的竞争力。

连续梁桥型在结构体系上通常可分为连续梁桥、连续刚构桥和刚构一连续组合梁桥。

后者是前两者的结合，通常是在一联连续梁的中部一孔或数孔采用墩梁固结的刚构，边部数孔解除墩梁团结代之以设置支座的连续结构。

在结构上又可分为在主跨跨中设铰、其余各跨梁连续和全联不设铰的组合梁桥两种形式，通常称后者为刚构一连续组合梁。

在我国已建成的该桥型的比较典型的例子有东明黄河大侨，跨径比之更大的该类型桥现已初见尝试。

二、刚构一连续组合梁桥的结构受力特点及应用1、结构特征及受力特点在连续梁桥中，将墩身与主梁团结而成为连续刚构桥。

由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展[2].具有一个主孔的单孔跨径已达 270m，具有多个主孔的单孔跨径也达250m，最大联长达1060m.随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步，具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。

2、在我国的应用情况东明黄河大桥开创了刚构一连续组合梁桥在我国应用的先例。

由于放松了多跨连续刚构桥对边主墩高度的要求，因此刚构一连续组合梁桥适用于不同的地形、地质条件、通航要求等。

下面将介绍的武汉军山长江公路大桥初步设计刚构一连续组合梁桥方案就是一个典型的设计实例。

目前国内在建的典型的大跨径刚构一连续组合梁有杭州饶城公路东段钱江六桥，其技术设计阶段主桥为127＋ 3 x 232＋ 127= 950m的五跨预应力混凝土刚构一连续组合梁体系，中、边主墩均为双壁墩，中主墩墩身与主梁固接，边主墩墩身与主梁分离，分别设置4个65000kn的支应与主梁连接，悬臂施工中墩梁通过预应力粗钢筋临时固接。

大跨度预应力混凝土连续刚构桥波形钢腹板施工技术

0前言九绵高速公路平武涪江特大桥地处四川省绵阳市平武县龙安镇境内,全长1771m,主桥上部结构设计为85m+2×160m+85m 波形钢腹板预应力混凝土的连续刚构结构,下部结构采用空心薄壁墩。

主跨布置情况如图1所示,采用分幅式单箱独室结构,箱梁顶宽为12.6m,底宽为7.5m,翼缘悬臂为2.55m,箱梁顶板厚为30cm,悬臂根部厚为80cm,翼缘端厚为20cm。

边跨现浇段和箱梁跨中梁高4.0m,桥墩与箱梁连接处和桥墩顶部0号梁段,梁的高度为10.0m;箱梁底板厚从箱梁根部至跨中及边跨支点截面厚度的由120cm 到35cm 渐近变化,箱梁底板厚度、梁高呈1.8次抛物线的趋势变化,具体的现浇梁结构尺寸如图2所示。

图1涪江特大桥主跨布置情况图图2现浇梁典型横断面示意图1桥梁总体施工方法0#块施工支架采用预埋牛腿+满堂支架的结构,在施工墩身或盖梁时将牛腿预埋件安装至设计位置,拆模后进行牛腿焊接,牛腿验收合格后进行分配梁铺设和满堂支架搭设,搭设完毕进行预压,检验托架受力情况及消除非弹性变形,预压合格后立模灌注0#块。

待0#块张拉完成后安装挂篮,并进行预压,再对称向两侧顺序灌注其他标准梁段。

主梁1#~17#梁段采用菱形挂篮悬浇施工,挂篮设计自重,小于设计挂篮控制重量22.6t。

经合理优化,主梁1#~17#大跨度预应力混凝土连续刚构桥波形钢腹板施工技术摘要:波形钢腹板预应力连续箱梁桥具有预应力控制好、受力明确、自重较轻、造型优美等优点,但此类桥梁施工复杂,波形钢腹板的安装和预应力的张拉控制等关键技术影响着桥梁施工质量。

本文依托平武涪江特大桥波形钢腹板预应力混凝土现浇连续梁施工,对波形钢腹板的制作、吊装以及连接工艺进行分析,结合总体施工方法,解决了波形钢腹板纵横向连接困难的问题,同时,分别对钢筋的绑扎、混凝土的浇筑、预应力张拉控制工艺进行了研究,提出了相应的质量控制要求。

关键词:波形钢腹板;PC 混凝土;混凝土连续箱梁;施工技术苏诚，管小慧(宜春公路勘察设计院,江西宜春336000)作者简介:苏诚(1984-),男,江西宜春人,本科,工程师,主要从事公路桥梁、岩土设计工作。

波形钢腹板刚构-连续组合梁桥的设计及分析

波形钢腹板刚构-连续组合梁桥的设计及分析任慧【摘要】运宝黄河大桥副桥桥跨结构采用(48+9×90+48)m波型钢腹板预应力混凝土刚构-连续组合梁桥,结合运宝黄河大桥副桥介绍波形钢腹板刚构-连续组合梁桥的设计及分析.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P47-50)【关键词】波形钢腹板;设计;结构分析;施工工艺【作者】任慧【作者单位】山西省交通规划勘察设计院,山西太原 030012【正文语种】中文【中图分类】U448.216波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种钢、混凝土结合的新型桥梁结构形式。

这种结构以波形钢腹板替代混凝土腹板，并采用了箱内体外预应力技术，实现了上部结构的轻型化，进而优化了下部结构设计。

相对于传统的PC箱梁桥，波形钢腹板抗剪强度高，有效解决了传统PC箱梁桥腹板的开裂问题，而且由于波形钢腹板具有褶皱效应，纵向刚度较低，对顶、底板混凝土徐变、收缩产生的变形约束较小，从而提高了预应力的效率。

另外由于体外预应力易于更换，方便后期维护与补强，波纹钢腹板在施工过程中可以预先预制再装配，减少模板和支架的使用量，施工简便，缩短了工期。

自法国于1986年建成世界上第一座波形钢腹板箱梁桥Cognac桥以来，这种结构形式的应用越来越广泛，尤其是在日本和法国。

运宝黄河大桥初步设计概算结果比较，相同跨度的波形钢腹板刚构-连续组合梁桥比传统的PC箱梁桥节约成本约10%，有效实现了桥梁的经济合理性。

1 项目概况运城至灵宝高速公路运宝黄河大桥位于“西纵”右玉杀虎口-芮城刘堡的最南端，在芮城县陌南镇柳湾村附近跨越黄河进入河南，接三门峡至淅川高速公路晋豫省界至灵宝段起点。

该桥全长1 690 m，由引桥、主桥、副桥3部分组成。

副桥全长906 m，桥跨上部结构采用（48+9×90+48）m波型钢腹板预应力混凝土刚构-连续组合梁桥，下部结构F1～F3、F8～F11号墩采用空心墩，F4～F7号墩采用双薄壁墩，桥梁分左右幅，桥面净宽2×14.5 m，设计防洪标准为300年一遇洪水，地震基本加速度0.182g。

大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术

大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术摘要：对桥梁施工来说，属于横跨河流和城市的构造物，它也是国家公路交通的重要基础设施。

但对于大跨径波形钢腹板的连续箱梁而言，是近些年所涌现的新型桥型，这一桥型也真正发挥出了钢材混凝土的性能，在一定程度上对自身的重量进行了减轻。

不过，也正因为这一工程的施工难度会比其他普通的桥梁施工更加复杂，因此我们也就需要对其进行更加深入的探讨。

基于此，本文主要对某一大跨径波形钢腹板连续箱梁桥施工进行了分析，并探索了施工的关键技术，以利于为今后的桥梁施工提供参考，促进我国桥梁建设事业的长远发展。

关键词：大跨径；波形钢腹板；关键技术引言：在改革开放以来，中国桥梁事业取得了质的飞跃，尤其是大跨度桥的迅速发展。

在中国大桥的整体荷载中，还存在着巨大的恒载。

而制约桥跨度的因素主要是桥自身，所以也就必须减轻现代桥的自重，从而增强现代桥的跨能。

也正是因为这样，在20世纪80年代法国CB公司就对将平面型钢以波形钢材所代替的构想进行了提出，从而形成一个全新的箱梁结构，也就是波形钢腹板式连续箱桥梁结构。

对于这一架构而言，由于主要是钢筋砼所组成的结构，可以发挥出抗压强度比较高的优点，提高材料的利用效率，与其他结构相比较会更加经济以及合理。

因此，我们也就有必要对这一结构的设计以及关键施工技术进行探究，进而使得建筑事业得到长足的发展。

一、工程概况某大桥属于大跨径波形钢腹板连续箱梁桥，跨径比较大，单箱也会更宽。

对这一桥梁来说，其主跨的跨径为88+156+88m，桥面的宽度为16.25×2m。

在这一桥梁当中，会将三跨波形的钢腹板预应力混凝土当做连续箱梁，并同时使用单箱单室断面结构来设置单幅的主桥箱梁。

在这一大桥的主梁顶的底层当中，会对C60混凝土进行使用，而钢腹板当中也会更加注重对Q345qC钢材进行使用。

在对这座大桥进行设计的过程当中，主要会以波形钢腹板当做节断腹板，而且钢板的厚度为1-3.4cm[1]。

大跨径波形钢腹板刚构桥设计研究

大跨径波形钢腹板刚构桥设计研究
何光
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土腹板形成的一种新型钢-混组合结构。

使用过程中容易出现梁根部混凝土腹板开裂、跨中部持续下挠等问题。

以一座主跨140m波形钢腹板刚构桥为例,从结构设计方案、结构受力分析验算等方面进行研究分析。

结果表明:波形钢腹板与混凝土顶、底板的连接是保证箱梁整体性的关键构造,应注意保证其纵向抗剪、横向抗弯性能;波形钢腹板主要承受剪切力,因腹板剪切应力较大且箱梁剪切刚度较小,设计中应注意剪切变形对纵向弯曲挠度的影响。

【总页数】3页(P242-244)
【作者】何光
【作者单位】山东省滨州公路工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U442.5
【相关文献】
1.大跨径波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥施工技术
2.波形钢腹板高墩大跨径连续刚构桥动力特性及地震反应谱分析
3.大跨径波形钢腹板刚构桥施工监控技术研究及应用
4.大跨径波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥施工技术
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波形钢腹板连续刚构桥设计参数统计与选取

波形钢腹板连续刚构桥设计参数统计与选取（1. 湖州交通规划设计院浙江湖州 313013; 2. 湖州交通规划设计院浙江湖州 313013;3. 西南交通大学土木工程学院四川成都 610031; 4. 广东水利电力职业技术学院广东广州 510925）【摘要】通过对已建波形钢腹板梁桥设计参数的统计与整理，研究桥梁高跨比、梁高与波折高度之比、钢腹板厚度与波高之比、钢腹板波高与直板段比值四个参数随最大跨径的变化规律，为拟建桥梁设计提供参考。

【关键词】波纹钢腹板梁桥设计参数鉴于波形钢腹板桥在国内设计与建造数量较少且未形成桥梁初步设计的整套体系，本文通过对国内外已建波形钢腹板设计参数的统计与整理，将某拟建波纹钢腹板连续刚够桥与整理数据进行对比，从而对拟建桥梁提供参考。

1参数选取桥梁的高跨比、梁高与波折高度之比、钢腹板厚度与波高之比、钢腹板波高与直板段比值等参数对于波形钢腹板桥梁的受力性能有影响较大。

2拟建桥梁参数桥梁跨度组成为100+190+100，连续刚构桥。

中间墩顶梁高度11.2m，最大跨中梁高3.3m，采用的钢腹板厚度最大为25mm，最小为12mm，波高为0.22m，钢腹板直板段长度为0.43m。

本桥设计主跨190m，为统计资料中连续刚构桥中跨度最大，故有必要对其墩上梁高、跨中梁高、钢腹板厚度、波高等参数的取值进行深入分析。

现统计了国内外已建成的波纹钢腹板连续梁桥及连续刚构桥的主要设计参数，并将其绘制成表格,如表1、表2所示。

其中，表1为波形钢腹板组合箱梁桥立面布置实例；表2为波形钢腹板连续刚构桥形状与板厚实例。

以下假定hwmax、hwmin分别指墩顶梁高和跨中梁高，波形钢腹板的尺寸参数见图1。

3参数比较及分析3.1高跨比与最大跨度的关系将表1中墩顶高跨比与最大跨径之间的关系拟合成公式1，中墩上高跨比分布在0.04~0.08范围内，几乎均匀分布于0.06的两侧：式中，x为最大跨径，y为墩顶高跨比。

本桥拟采用的参数为：最大跨径为190m，由式1计算可得，中墩顶梁高为9.92m，高跨比为0.0522。

波形钢腹板连续刚构桥极限跨度研究

72桥梁建设2017年第47卷第4期（总第245期）Bridge Construction, Vol. 47, No. 4, 2017 (Totally No. 245)文章编号：1003 — 4722(2017)04 — 0072 — 06波形钢腹板连续刚构桥极限跨度研究宋随弟，陈克坚，袁明(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)摘要：针对现有波形钢腹板连续刚构桥跨度偏小的情况，分析影响该类桥梁极限跨度的主要因素，并提出解决限制其跨度增长的关键问题的相应技术措施。

分析表明：波形钢腹板的整体稳定性、箱梁的扭转及畸变会极大地限制波形钢腹板箱梁桥的跨度，其最大跨度应该能够达到甚至超过混凝土腹板箱梁桥的跨度。

对于30 m m厚的1600型波形钢腹板，当钢腹板整体屈曲失稳分别发生在屈服区和非弹性区时，波形钢腹板箱梁连续刚构桥的最大跨度可分别达到162 m和238 m;增大波高或采用复合波形钢腹板时，该类桥梁的跨度能超过300 m。

当波形钢腹板箱梁桥的跨度超过160 m时，可以考虑采用复合波形钢腹板；当跨度超过230 m时，应该采用复合波形钢腹板。

设置适当数量的横隔板可以提高波形钢腹板箱梁的抗扭转及抗畸变能力，可采用钢桁架等轻型横隔板以减轻其自重。

关键词：连续刚构桥；波形钢腹板；组合箱梁；屈曲稳定；复合波形钢腹板；极限跨度中图分类号：U448. 216;U448. 23 文献标志码：AStudy of Ultimate Spans of Continuous Rigid-Frame Bridges with Corrugated Steel WebsSONG Sui-di, CHEN Ke-jian , YUAN Ming(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031, China)Abstract：In view of the fact that the spans of the existing continuous rigid-fram e bridges w ith corrugated steel webs are a bit sh ort, the m ajor factors that m ight have influences on the ultim ate spans of the bridges are analyzed and the corresponding technical m easures that can provide solution to the critical problem s that restrict the increase of the spans are proposed. T he results of the analysis suggest that the facto rs, such as the global stability of the corrugated steel webs and the torsion and distortion of the box girders of the rigid-fram e bridges, can greatly restrict the spans of the bridges and the longest spans of the bridges should be able to reach or even exceed those of the concrete web box girder bridges. For the type 1600 corrugated steel webs of 30 mm thickness, w hen the global buckling instability of the webs occurs respectively in the yielding and non-elastic zones, the longest spans of the bridges can respectively reach 162 m and 238 m. W hen the corrugation height is increased or the com posite corrugated steel webs are utilized, the spans can be even longer than 300 m. W hen the spans of the bridges are longer than 160 m, the utilization of the com posite corrugated steel webs can be considered. W hen the spans are longer than 230 m, the webs should be utilized. T he arrangem ent of the appropriate am ounts of the diaphragm s in the box girders can improve the torsion and distortion resistance capacity of the girders and the utilization of the lightw eight diaphragm s like the steel trusses can reduce the dead w eight of the girders.Key words：continuous rigid-fram e bridge；corrugated steel w eb；com posite box g irder；buckling stability；com posite corrugated steel w eb；ultim ate span收稿日期：2016 —10 —08作者筒介：宋随弟，教授级高工，E-mail:911353253®。

大跨度波纹钢腹板连续刚构桥局部应力分析

大跨度波纹钢腹板连续刚构桥局部应力分析波形钢腹板组合箱梁是桥梁结构发展的主要方向之一,它能够分别充分利用混凝土和钢材的力学性能。

零号块、转向块、锚固块是刚构—连续组合梁桥的相对关键部位,故对这些部位进行详细的应力计算分析,从而为设计出合理的、安全的零号块、转向块和锚固块提出合理建议已成为一个重要的工程问题。

以兰州北环小砂沟大桥为工程背景,对大跨度波形钢腹板箱梁桥的主要特性进行了理论研究。

首先介绍有限元基本原理以及建模方法,之后利用有限元软件ANSYS建立零号块、转向块、锚固块有限元模型,对其进行施工阶段短暂工况以及运营阶段持久工况应力分析。

Zuihou给出分析结论及建议,对施工设计提供一定的参考。

计算结果表明：零号块的主要受拉区域为横隔板,且横隔板处于三向拉应力状态,零号块的顶板、腹板、底板主要表现为受压,其中较大压应力分布在顶板和腹板上半部分,顶板处于三向压应力状态,结构受力性能较好；对于转向块,除了转向孔洞削弱以及转向块四个角点因此产生应力集中以外,其余结构均满足规范要求；除应力集中以外,转向块较大应力主要分布在上下缘,所以应做好局部加强；锚固块除锚固槽口棱角附近和体外预应力孔道边缘产生应力集中,其余地方均满足规范要求。

锚固块较大拉应力主要分布在箱梁突变截面的预应力孔道周围,较大的压应力主要分布在锚垫板下面以及槽口底面锚垫板周围,该部位在设计时应特别注意局部加强。

大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工控制

大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工控制施工控制是保证桥梁在施工过程中使其符合原有设计标准的重要举措，本文将使用某81m+152m+82m的大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥为例，对其参数敏感性、线形、应力等方面进行探讨，首先利用参数敏感性研究箱梁自重对主梁应力和变形的影响程度，然后对其施工过程中的线形与应力控制进行了简要的分析，标签：施工控制;波纹钢腹板;参数敏感性;线性;应力一、施工控制概述目前大多数连续箱梁采用分节段现浇施工，由于施工过程中可能因为各种复杂因素的影响而使要对相应的施工数据进行调整，以适应下一阶段的施工要求，从而保证施工效果符合原有设计的要求，这就是进行施工控制的目标。

例如其中比较重要的立模标高便是如此。

目前，施工控制的方法多种多样，其中运用较为广泛的当属自适应方法。

其基本模式为利用施工过程的测量数据反馈，不断的根据反馈数据对现有的施工数据进行调整，以达到计算分析程序适应实际施工过程的目的。

二、波纹钢腹板连续梁桥应用情况波形钢腹板梁桥区别于传统的钢筋混凝土梁桥之处就在于腹板的不同，传统桥梁腹板采用钢筋混凝土结构，而波形钢腹板梁桥采用轻质高强的有波浪形式的钢板代替原有的传统混凝土腹板，其优点就是使腹板结构更加轻便，大幅度的减少了梁体的重量，由于上部自重减少，下部可以相应降低标准，从而实现了成本的减少。

我国是一个桥梁建设大国，若通过对波形钢腹板的施工技术进行研究并取得一定进展，必将会大幅度降低桥梁建设费用，从而实现巨大的经济效益。

三、工程概况此桥总长度为260米，直线布置，桥型是（81+152+81）m波形钢腹板预应力混凝土连续梁。

采用单箱双室截面，箱梁根部梁高8.0m，跨中梁高3.8m，箱梁高度和底板厚度按1.8次抛物线变化。

四、有限元模型此项目选择桥梁有限元分析软件Midas Civil对桥梁实施了有限元分析。

在桥梁模型中，将桥梁总体分成17个施工阶段，每个施工阶段又分为立模、砼和预应力三个子部分。

大跨度波形钢腹板连续梁桥施工控制技术研究

大跨度波形钢腹板连续梁桥施工控制技术研究近年来，大跨度波形钢腹板连续梁桥在桥梁工程中得到了广泛的应用。

其具有自重轻、刚度大、挠度小的优点，适用于大跨径、大超高、大载荷的桥梁。

为了确保大跨度波形钢腹板连续梁桥的施工质量和工期，提高施工的安全性和效率，需要进行施工控制技术的研究。

1.施工前准备在进行大跨度波形钢腹板连续梁桥施工之前，需要进行详细的工程测量和设计，确定施工参数和施工方法。

同时，还需要准备好施工所需的材料和设备，确保施工的顺利进行。

2.施工过程控制（1）梁段的制作：在制作梁段时，需要控制梁板的尺寸和质量，确保梁段的几何形状和截面性能满足设计要求。

同时，还需要控制梁板的加工工艺，包括切割、弯曲和焊接等。

（2）预应力张拉：预应力张拉是大跨度波形钢腹板连续梁桥施工中的重要环节。

在进行预应力张拉时，需要控制预应力钢束的张拉力和变形，确保预应力的施加与设计要求相符。

同时，还需要进行预应力的监测和检测，及时发现和处理问题。

（3）拼装和架设：在大跨度波形钢腹板连续梁桥的施工过程中，还需要进行梁段的拼装和架设。

在拼装过程中，需要控制拼装缝隙的尺寸和位置，确保梁段的拼接质量。

在架设过程中，需要控制架设的水平度和垂直度，确保梁段的整体稳定性。

3.施工安全控制大跨度波形钢腹板连续梁桥施工过程中，为了保证施工安全，需要进行施工安全控制。

包括施工现场的安全管理、设备的安全使用和操作人员的安全培训等。

同时，还需要对施工过程中的风险进行评估和控制，确保施工的安全性。

总结来说，大跨度波形钢腹板连续梁桥施工控制技术是确保梁桥施工质量和工期的关键。

通过施工前准备、施工过程控制和施工安全控制等措施，可以提高施工的安全性和效率，确保梁桥的施工质量。

在今后的研究中，还需要加强对大跨度波形钢腹板连续梁桥施工控制技术的研究和应用，为桥梁工程的发展做出更大的贡献。

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大跨波形钢腹板连续刚构桥设计参数研究摘要：目前国内对大跨径波形钢腹板连续刚构桥的建设还刚刚起步，对其设计参数的研究技术还不是很成熟，本文通过研究，希望为以后的设计应用提供参考。

本文以新滩桥为工程背景，在相同跨径（75+130+75m），相同宽度（16.5m）的情况下设计一座波形钢腹板连续刚构桥，对其进行几何参数研究。

关键词：波形钢腹板连续刚构桥几何参数有限元
abstract: the domestic corrugated steel webs of long-span continuous rigid frame bridge construction has just started, the design parameters of research techniques is not very mature, through research, to provide a reference for future design applications. in this paper, the new beach bridge engineering background in the same span (75 to +130 +75 m), the same width (16.5m) design of a corrugated steel webs continuous rigid frame bridge, its geometric parameters of key words: corrugated steel webs, continuous rigid frame bridge, geometric parameters, finite element
中图分类号： tu528 文献标识码：a文章编号：
the research of design parameters of the steel webcontinuous rigid frame bridge
kanglian
波形钢腹板pc 箱梁桥无论与传统的预应力混凝土箱梁桥相比
还是与加劲的平钢腹板pc 箱梁桥相比，它在结构性能、减少工程量、缩短工期以及降低成本等方面具有很大的优势，而且在施工性能和美观方面也具有很大的吸引力，是一种值得推广的新桥型。

本文以重庆綦江新滩大桥为原型，用波形钢腹板代替普通的混凝土腹板进行设计，结合国内外已建桥梁的参数，确定其形状参数、预应力配置、连接类型等，并通过有限元程序midas建立模型进行分析验算。

通过空间软件fea建立局部模型，对波形钢腹板连续刚构桥的结构参数如梁底曲线、高跨比和几何参数如平板长度、折叠角度、板厚、腹板倾角等进行分析，确定其对波形钢腹板连续刚构桥的影响规律，希望能为波形钢腹板连续刚构桥的设计提供参考。

1 新滩桥的试设计及有限元分析
1.1 立面设计
新滩桥为75+130+75m，为一座三跨波形钢腹板连续刚构桥，边中跨比为0.58，梁底采用2.0次抛物线。

1.2 横断面设计
主梁的横断面采用单箱单室的截面形式，截面宽16.5m，顶板厚30cm，悬臂端厚25cm，跨中梁高3m，跨中底板厚25cm支点梁高7m，支点底板厚100cm，钢腹板与混凝土顶、底板采用直角形式。

1.3 钢腹板设计
钢腹板设计参数见图1。

图1 新滩桥钢腹板设计参数
1.4 预应力设计
纵向顶板体内预应力钢束采用17-15.24钢绞线成束，每一节段配2束，底板束采用15-15.24钢绞线成束，边跨共8束，中跨6束，并分别于合拢段施工完成后张拉。

边跨及中跨顶板合拢束均采用15-15.24钢绞线成束，中跨顶板12束，边跨顶板8束，于合拢段施工完成后张拉。

体外预应力钢束用母材为19-15.24钢绞线做成的环氧涂层无粘结成品索，边跨布置6束、中跨布置10束体外索，均锚于端横梁与墩顶横梁处，锚具采用可换式体外束专用夹片式锚具。

1.5 结构验算
主梁最大压应力为11.9mpa，未出现拉应力，挠度56mm，应力、变形满足要求，该试设计可行。

2 波形钢腹板连续刚构几何参数研究
2.1 梁底曲线研究
由表2可见：自重作用下，随着梁底抛物线次数的增加,主梁根部截面挠度有微小减小的趋势。

在边跨跨中、中跨1/4截面、中跨跨中截面处挠度随着梁底抛物线次数增加而增加。

大跨度刚构桥梁底曲线的选取不应仅局限于1.5～2.0次，高次梁底曲线幂次并非不能接受，在本文模型条件下，3.0次也可尝试。

2.2 高跨比研究
注：跨中高跨比，工况1-4分别为1/43.3，1/37.1，1/32.5，1/28.8。

根部高跨比，工况5-8分别为1/18.6，1/17.3，1/16.3，1/15.3。

综合考虑结构受力和经济的因素，根部高跨比取值在1/15～
1/20之间较为合适，跨中高跨比取值在1/20～1/45之间都可行，考虑到减轻主梁自重的因素，建议跨度较大时取1/30～1/45，跨度较小时取1/20～1/30。

2.3 截面特性参数分析
2.3.1 腹板波纹形状的参数分析
波形钢腹板的波纹形状对箱梁的扭转性能、翘曲应力是有影响的。

在满足其他受力要求前提下，若同时考虑减小箱梁的扭转和畸变对结构的不利影响时，应尽可能增大折叠角度，或者说波高。

但这样也会增加材料用量，需要权衡考虑。

2.3.2 腹板板厚的参数分析
在波形钢腹板箱梁桥的设计中，在满足施工方便的原则下，我们应该尽可能的选取一个比较大的腹板倾角，建议大于25o为宜。

3 结语
本文介绍了梁底曲线、高跨比的变化以及波形钢腹板平板长度、折叠角度、钢板板厚、腹板倾角变化对连续刚构桥的受力影响。

主要有：
①大跨度刚构桥梁底曲线的选取不应仅局限于1.5～2.0次，高次梁底曲线幂次并非不能接受，在本文模型条件下，3.0次也可尝试。

②根部高跨比取值在1/15～1/20之间较为合适，跨中高跨比取值在1/20～1/45之间都可行，考虑到减轻主梁自重的因素，建议跨度较大时取1/30～1/45，跨度较小时取1/20～1/30。

③增大波形钢腹板折叠角度，或者说波高可以有效地减小箱梁的扭转和畸变对结构的不利影响。

④对已建波形钢腹板连续刚构桥分析知，波形钢腹板板厚应不小于12mm，设计时应保证中跨截面顶板与底板厚度的最小值和钢腹板的厚度的比值接近于20。

4 参考文献：
[1]徐君兰,顾安邦.波形钢腹板组合箱梁桥的结构与受力分析.重庆交通学院学报.2005(3).1-4
[2] 胡旭辉,顾安邦,徐君兰等.腹板倾角对波形钢腹板箱梁受
力性能的影响.重庆交通学院学报.2006(1).1-3
[3] 刘玉擎.组合结构桥梁.北京.人民交通出版社.2005
[4]李宏江,叶见曙,万水等.波形钢腹板箱梁横隔板间距的研究.公路交通科技.2004.21(10). 51-54.61
[5] kazuyuki mizuguchi,norio terada,kenichiro ashizuka.design and construction of hondai bridge.pcbridge with corrugated steel webs.fib 99.pp.725-730
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。