钢桁腹预应力混凝土箱梁桥的设计应用.pdf

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1、第5期(总第162期)2012年10月中国’盛z靠CHINAMUNICIPALENGlNEERlNGNo．5(SeriaINo．162)0ct．2012DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．05．012钢桁腹预应力混凝土箱梁桥的设计应用阎卫国(江苏省交通科学研究院长大桥健康检测与诊断技术交通行业重点实验室，江苏南京211112)摘要：钢桁腹预应力混凝土箱梁桥是采用桁式钢腹杆代替混凝土箱梁中混凝土腹板而形成的一种新型组合结构桥梁。介绍了这种桥型的发展、应用、结构特点及节点构

2、造，并举例介绍了国内第l座钢桁腹预应力混凝土连续箱梁桥的设计情况，供工程设计人员参考。关键词：组合结构；钢桁腹；设计；节点中图分类号：U448．213文献标志码：A文章编号：1004—4655(2012】05—0035—041概述钢桁腹预应力混凝土箱梁桥是用桁式钢腹杆代替传统的预应力混凝土箱梁桥中混凝土腹板而形成的一种新型组合结构桥梁。1985年法国建成了世界上第l座钢桁腹预应力混凝土连续箱梁桥——Arbois桥，跨径组成为29．85m+40．4m+29．85m，梁高3m。随后这种桥型在日本、加拿大等

3、国得到了一些应用。尤其是日本，自2003年建成Kinokawa钢桁腹预应力混凝土高架桥以来，几乎每年都有1座这种桥梁建成。其优势正逐渐得到国际土木工程界的广泛认同。由于采用了这种创新的组合结构技术，法国BrasdelaPlaine桥获得2003年度的国际桥梁及结构工程协会(IABsE)最佳结构奖，日本的志津见大桥获得日本土木学会2007年度的土木工程设计奖。美国目前虽然还没有建造该类桥梁，但在佛罗里达州所确立的中等跨径桥梁发展方向的建议中，也把这种桥型列为一种经济的解决方案¨。j。总的来说，这种桥型在

4、国际上还处于研究与发展阶段，国内还没有已建成桥梁的先例，目前只有l座高速公路跨线桥在建中。2结构特点及优势钢桁腹预应力混凝土箱梁构造主要包括混凝土顶板、钢桁腹杆、混凝土底板、体外和(或)体内预应力束等(见图1)。与国内已建的带有完整弦杆的板桁混凝土组合梁桥不同之处在于，钢桁腹预应力混凝土箱粱桥的腹收稿日期：2012一03—23作者简介：阎卫国(1975一)，男，江苏南京人，高级工程师，硕士研究生，主要从事特殊结构桥梁设计工作。图1钢桁腹预应力混凝土箱梁构造部桁架没有上、下弦杆，桁架腹杆仅通过节点与混凝

5、土顶底板相结合。与其他梁式桥相比，其自身的结构特点和优势表现为以下几点。1)与传统的预应力混凝土箱梁桥相比，这种箱梁构造在采用钢桁杆替代混凝土腹板后，主梁自重明显降低，跨越能力提高；同等规模下，桥梁下部结构及基础工程量相应减小；现场作业量减少，省去了常规混凝土腹板钢筋及模板的作业流程，施工工期相应缩短，也避免了混凝土腹板的开裂等问题。随着制造工业化技术的发展，可以取得良好经济效益。2)与波形钢腹板梁桥相比，这种箱梁构造的钢桁腹杆节点集中，制造安装方便，现场焊接工作量小；钢管桁腹可通过充填混凝土增大屈曲

6、强度，屈曲临界荷载一般也大于波形钢腹板；从日本的经验来看，波形钢腹板梁桥的适宜跨径一般为60—loom，而钢桁腹桥的适宜跨径可达到80—150m。因此它更适合于中等跨径与大跨径的桥梁结构。3)与钢箱一混凝土组合梁桥相比，这种桥型现场焊接的工作量大大减少，且能避免使用厚钢板带来的一些技术问题。同时，桁式腹杆构造的通透性，既可35中l囝亏丛，档阎卫国：钢桁腹预应力混凝土箱梁桥的设计应用2012年第5期以减少风力作用和提高结构的抗风性能，也能给体外预应力钢束的张拉、检测、维护、更换带来方便。4)与板桁混凝土

7、组合梁桥相比，这种箱梁构造无上、下弦杆，混凝土上、下翼板通过与桁腹杆件节点的连接，实现共同工作，故一般采用体外预应力体系；而板桁混凝土组合梁桥中的混凝土面板常用来分担部分荷载作用，受力性能更接近于桁架结构。综上所述，钢桁腹预应力混凝土桥具有受力明确、自重轻、造型美观、施工方便等特点，并可结合腹杆的工厂化制造、节段预制拼装、体外预应力等新技术的运用，取得良好的经济技术效益，是中等跨径与大跨径桥梁中一种很有竞争力的桥型H。J。3节点构造由于这种桥型的钢桁杆端部节点直接嵌固在混凝土翼板中，因此节点构造是最为

8、关键的部位，开展的相关科研也最多。节点应具有一定的强度和刚度，传力要明确，既要确保力流的有效传递，又要保证箱梁截面的整体协同受力。除了保证力学特性外，节点构造还应当施工便捷，便于混凝土的浇注，易于吸收施工中的误差等。日本工程实践中应用较广泛的节点构造主要有钢盖箱节点、双套管节点和PBL节点(见图2)。36c)PBI．节点图2典型节点构造3种节点构造在受力性能和可施工性方面各有特点：钢盖箱节点因采用钢盖箱构造，影响混凝土的浇注密实度，施工质量较难验证，而且