波形鋼腹板箱梁橋的設(shè)計

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第37卷第2期貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vo1．37No．22008年4月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGYApril．2008NaturalScienceEdition文章編號：1009—0193(2008)02—0085一O4波形鋼腹板箱梁橋的設(shè)計張偉華，鄒啟勇(1．貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽550008；2．貴州省公路橋梁工程總公司，貴州貴陽550001)摘要：結(jié)合國外幾座波形鋼腹板箱梁橋的建設(shè)，對波形鋼腹板箱形梁橋的發(fā)展及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了詳

2、細(xì)介紹，并對波形鋼腹板箱形梁橋的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點進(jìn)行了簡要介紹，在此基礎(chǔ)上介紹了國外三座波形鋼腹板箱形梁橋的設(shè)計，可為國內(nèi)波形鋼腹板橋梁的設(shè)計和建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞：波形鋼腹板；組合梁橋；設(shè)計；體外預(yù)應(yīng)力中圖分類號：U442．5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1背景長期以來，減輕PC箱梁的重量一直是工程界十分關(guān)注的問題。各國的橋梁工程師都在探討箱梁橋輕型化的方法。1975年法國學(xué)者提出用波形鋼腹板代替箱梁混凝土腹板形成一種新型的鋼一混凝土組合梁。自從1988年ACSI協(xié)會將波形鋼腹板PC組合箱梁作為橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹后，在波形鋼腹板Pc組合箱梁技術(shù)的應(yīng)用方面，法國和

3、日本處于世界領(lǐng)先的地位¨-2]。1986年法國建造了世界上第一座波形鋼腹板Pc組合連續(xù)箱梁橋——coac大橋，見圖1．1998年建成一座七跨三角形箱形截面連續(xù)梁橋——Maupre橋，見圖2．80年代末初，日本從法國引進(jìn)了波形鋼腹板梁橋建造技術(shù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究。1999年日本建成了世界上首座波形鋼腹板Pc組合箱梁連續(xù)剛構(gòu)橋——本谷公路大橋。日本到2002年末為止，已建18座。在建11座，從橋型來看，有簡支梁橋(2座)、連續(xù)梁橋(10座)、連續(xù)剛構(gòu)橋(14座)、矮塔斜拉橋(2座)及其斜拉橋(1座)。到目前為止，國外已建成波形鋼腹板Pc組合

4、箱梁橋近幾十座?，詳見表1．關(guān)于波形鋼腹板箱形梁橋的經(jīng)濟(jì)性問題，也是值得關(guān)注的問題之一。Combault在1988年對波紋鋼腹板在建筑和橋梁上應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了評價，結(jié)果是令人滿意的。實際情況也是如此，通過對已建成的數(shù)座波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的經(jīng)濟(jì)性評價和分析，與相同跨長的傳統(tǒng)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土橋相比，成本可降低約30％．圖1法國Cognac橋照片圖2法國Maupre橋(1988年建成)我國波形鋼腹板箱梁的設(shè)計實踐中則顯得相對落后，目前僅有部分學(xué)者對此進(jìn)行過研究，在工程實踐上目前還處于空白引。本文將簡要介紹這種新型合成橋梁的受力特點、設(shè)

5、計方法以及存在的問題，并就我國收稿日期：2007—11—20作者簡介：張偉華(1975一)，男，廣東梅州人，i~N,zNN，從事路橋?qū)I(yè)設(shè)計及教學(xué)工作。維普資訊http://www.cqvip.com86貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2008年未來波形鋼腹板箱粱橋的建設(shè)進(jìn)行了探討，以期能夠引起國內(nèi)橋梁工程師對這種橋型的關(guān)注。表1已建及在建波折腹板組合箱梁橋截面尺寸的實例2結(jié)構(gòu)體系特點波折腹板組合箱梁是由混凝土頂?shù)装濉⒉ㄕ垆摳拱?、橫隔板、體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力索等構(gòu)成，通過采用波折形狀的鋼腹板，構(gòu)成鋼板與混凝土組合箱梁截面體系，能夠更加有效地施加預(yù)應(yīng)力。

6、該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁相比，降低了自重。對于普通的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，腹板約占總重的25％一30％左右。用僅l0rnrtl左右的波紋鋼腹板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土腹板，大大降低了結(jié)構(gòu)的自重，增大了橋梁的跨徑并使下部結(jié)構(gòu)的工程量減少，由此增加的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。在跨度為40m的條件下，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的混凝土用量為0．55m／m，采用體外預(yù)應(yīng)力的混凝土箱梁的混凝土用量為0．45m／m，而波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的混凝土用量僅為0．35m’／m．同時避免了在灌注高腹板混凝土?xí)r常遇到的困難，相應(yīng)地減少了鋼筋和模板的拼裝和拆除作業(yè)，縮短了工期

7、，加快了施工進(jìn)度。例如在節(jié)段施工中，現(xiàn)場澆注混凝土箱梁的時間是波紋鋼腹板箱梁時間的三倍。同時，與傳統(tǒng)的縱向加勁平面鋼腹板組合梁相比，波紋鋼腹板具有以下幾方面優(yōu)點：(1)鋼腹板厚度得到降低，實際中采用的鋼腹板厚度為8—12n'lm．而且避免了全部的縱向加勁肋，減輕了鋼腹板自重。(2)因為波紋鋼腹板的縱向剛度很低，這樣就避免吸收施加于上下翼緣的縱向預(yù)應(yīng)力。而傳統(tǒng)的平鋼腹板吸收縱向預(yù)應(yīng)力約20％一25％，這是一種很大的浪費，同時需要采用縱向和勁肋來防止其發(fā)生屈曲。(3)傳統(tǒng)的平鋼腹板組合箱梁，由于上下翼緣混凝土的塑變特性，隨著時間的推移，由于混凝土

8、的收縮徐變，翼緣處的預(yù)應(yīng)力有進(jìn)一步向鋼腹板轉(zhuǎn)移的趨勢，這將大大影響其長期使用性能。而波紋鋼腹板對收縮徐變產(chǎn)生的變形不起約束作用，可以很好地避免上述缺點。(4)波紋鋼