波形钢腹板PC组合箱梁设计方法探讨.pdf

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1、交通建设建材与装饰2013年6月波形钢腹板PC组合箱梁设计方法探讨徐欣乐绍松（中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056）摘要：波形钢腹板PC组合箱梁结构具有自重轻、抗震性能好、预应力效率高、耐久性高、受力明确、施工方便以及造型美观等特点。结合前山河特大桥的设计过程，对波形钢腹板PC组合箱梁结构的设计方法做了探讨，为以后同类型结构的设计提供参考。关键词：波形钢腹板；箱梁；设计；体外预应力中图分类号：U448.21+6文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013）18-0288-02传统的PC箱梁结构以其良好的受力性能以及施工方法在主梁采用单箱单室截面，根据

2、结构计算，中墩支点梁高取大跨连续刚构桥中得到了广泛的应用，然而由于其自重占整个9.5m，高跨比1/16.84，边墩支点及跨中梁高4m，高跨比1/40。梁荷载的比重很大，施加的预应力大部分都用来克服自重产生的高按1.8次抛物线变化。主梁对称悬臂施工，合龙前节段划分为影响，从而造成了较大的材料浪费；同时由于梁式结构在支点处12.8m（0号节段）+6伊3.2m+11伊4.8m。边、中跨合龙段长均为3.2m。存在极大的剪力且混凝土材料的抗拉能力较弱，已建成PC箱梁边跨搭架现浇段长8.4m。桥支点附近的腹板经常会出现开裂的情况，而这一常见的病害主梁为单箱单室截面，顶板宽15.75m，翼

3、缘3.375m，箱室宽也成为制约PC箱梁结构跨径发展的重要因素之一。9m，设2%横坡。顶板底面折线布置，箱室中心线位置厚28cm，经基于以上两个问题，法国工程师于上世纪80年代提出采用2.25m变为40cm后，再经1.5m变至箱室顶板根部的85cm。箱室波形钢腹板代替箱梁混凝土腹板形成一种新型的钢-混凝土组底板厚度跨中至中墩处按1.8次抛物线由32cm变至120cm。合结构。此后，该类结构在世界多地都有一定程度的发展，且在2.2波形钢腹板设计日本尤为迅速，目前已建成大小桥梁逾200座[1]，应用到的桥型目前常用的波形钢腹板有1200型、1400型以及1600型。相包括连续梁桥

4、、连续刚构桥、矮塔斜拉桥以及斜拉桥。波形钢腹较于1200型以及1400型，1600型波形钢腹板具有缩短工期的板PC组合箱梁结构在我国的发展尚处于起步阶段，应用到的桥优点，目前在国内外在建和已建成的同类型工程中，除了少部分型主要为梁式结构，本文以前山河特大桥为背景，对波形钢腹板跨径很小的桥梁，其余均采用1600型波形钢腹板，因此本结构波组合箱梁桥的设计方法做了探讨。形钢腹板设计采用1600型波形钢板，材料为Q345C钢，采用模1工程背景压法成形。钢腹板波形水平段长430mm，斜段长430mm，斜段水前山河特大桥桥区所在地隶属广东省珠海市香洲区前山河平方向长370mm，波高220

5、mm，弯折半径不小于15倍板厚。波形水闸北。主桥为跨越前山河的一座特大型桥梁，桥型为波形钢腹钢腹板跨中至中墩厚度根据计算结果一次采用12mm、16mm、板预应力混凝土连续箱梁桥，主桥全长340m，桥跨布置为：90+22mm、25mm、28mm。160+90m。主桥分幅布置，单幅桥宽15.75m，荷载等级按公路-玉由于1600型波形钢腹板单片长1.6m，因此在悬浇节段的划级（双向8车道）设计。分上综合考虑单片长度以及节段重量将节段长度设计为3.2m和主桥桥型布置图如图1所示。4.8m。2.3剪力连接件设计由于波形钢腹板PC组合箱梁结构在我国起步较晚，目前针对剪力连接件的形式以及

6、验算方法并没有已出台的全国性规范，而在这方面日本已做了大量的理论和试验研究。日本《高速公路设计要领》给出了四种受力性能得到试验确认的剪力连接件形式，依次为：埋入式连接、角钢剪力键连接、双PBL键连接以及单PBL键+栓钉连接。目前国内同类型工程设计大部分采用埋入式连接，虽然埋入图1前山河特大桥主桥桥型布置图式连接制造施工方便，但是由于其防腐性能最弱，而本项目地处2结构设计沿海，属海洋性气候，因此埋入式连接最先被排除。考虑到满足剪2.1截面设计力连接件抗剪承载能力的要求以及混凝土振捣方便，最终波形钢波形钢腹板PC组合箱梁截面刚度较混凝土腹板箱梁截面腹板与顶板间设计采用双PBL键连

7、接，与支点附近部分节段底弱，因此为了保证结构具有足够的刚度，波形钢腹板PC组合箱板间设计采用双PBL键连接，与跨中附近部分节段底板间设计梁截面高度往往较同跨径PC箱梁截面高。采用单PBL键+栓钉连接。·288·2013年6月建材与装饰交通建设顶、底板同钢腹板间剪力连接件如图2所示。图2顶、底板抗剪连接件示意图图3偏载作用下箱梁节段变形云图2.4预应力体系设计统的PC箱梁结构类似，这里不再赘述。预应力采用体内预应力与体外预应力结合的设置方式。关于各类剪力连接件抗剪承载能力以及荷载作用下结构水同传统的PC箱