波形钢腹板PC组合箱梁桥构造简述.pdf

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!些垒篁!墅叁篁!坚塑!：：：：：鋈堕壅垫奎鋈三堡波形钢腹板PC组合箱梁桥构造简述■罗鹏一山西省交通科学研究院。山西太原030006摘要：本文以运宝黄河大桥副桥为工程实例，借鉴国内外已修建(在建)的波形钢腹板PC组合箱梁桥，阐述该种箱粱桥构造措施及结构设计要点，为今后该种桥型的设计提供参考。关键词：波形钢腹板Pc组合箱梁结构构造施工方法上世纪80年代末期，法国工程师提出波形钢板代替平钢板的设想，即将原来平钢腹板改为沿桥轴方向可伸缩变形的波形钢腹板。从而形成了一中新型的桥梁结构——波形钢腹板Pc组合梁桥，并建成了首座波形钢腹板PC组合梁桥Cognac桥。相比较传统箱梁．波形钢腹板Pc组合粱相主要的优点有：自重减轻10％～25％，跨径增大，结构抗震性能好；提高预应力效率，体外索可以后期更换，提高结构耐久性；充分发挥混凝土抗压波形钢腹板抗剪特性；造型美观，缩短施工工期[IjE21㈠。1波形钢腹板PC组合箱梁构造设计波形钢腹板Pc箱梁由混凝土顶、底板、波形钢腹板、横隔板、内衬混凝土、波形钢腹板剪力连接件、体内预应力束、体外预应力束等构成。1．1混凝土顶、底板的设计构造波形钢腹板PC组合箱梁混凝土的顶底板厚度主要由结构布置形式及跨度决定的桥梁承载力计算、应力计算、抗裂计算、和变形计算多方面验算决定的，此外还要考虑结构的构造要求，以达到桥梁设计的标准及施工的可实施性。结构验算决定顶底板厚度是利用软件建立杆系有限元分析时，不考虑钢腹板对梁体的抗弯作用，认为弯矩及轴向力完全由顶底板提供，该种桥型的应力。变形和承载力等计算结果均以该假定为基础。1．2波形钢腹板设计构造由于波形钢腹板是从工厂按阶段预制，运输到施工现场进行吊装、拼装。目前波形钢腹板纵桥向连接连接主要有三种：焊接，高强螺栓连接，焊接与高强螺栓连接相组合。波形钢腹板一般由卷材或板材弯折形成，其厚度一般不小于10mm，考虑到加工工艺一般不大于40mm。波形钢腹板形状尺寸主要如图2所示三种标准型号(1600型，1200型，1000型)。对于小跨径组合桥梁采用1000型或者1200型，对于大跨径桥梁大都采用1600型。波形钢腹板高度及厚度主要由结构整体计算决定，假定波形钢腹板承担全部竖向剪力作用，计算主要内容有强度验算和屈曲验算_lJ。波形钢腹板与地板混凝土连接形式有两种：内插式和外包式。内插式构造简单，受力明确是现在波形钢腹板Pc组合箱梁桥主要应用形式；外包式钢腹板最近从国外引进，具有施工便捷快速，底板耐久性好的优点。1，3横隔板的设计构造波形钢腹板PC组合箱梁使结构自重减轻，在相同跨径下顶底板混凝土的厚度都随之减小，则波形钢腹板组合箱梁的抗扭刚度及抗剪刚度分别降低大到混凝土腹板Pc梁的大约40％和10％，纵向及横向抗弯刚度分别降低到约90％和75％。波形钢腹板PC组合梁相比较混凝土腹板组合梁抗扭刚度及横向抗弯刚度都减少了，所以不仅要在支座处设置横隔板，同时也要在跨径适当布置横隔板，以提高箱梁的抗扭刚度，有利于荷载的横向分布F3-“。跨内宜设置不少于两道，中横隔板间距一般为10～20m，曲线桥可适当加密。具体横隔板的间距根据受力要求进行计算，计算原则是维持波形钢腹板PC组合梁与混凝土箱梁扭转刚度相一致。1．4内衬混凝土的设计构造当桥梁跨径较大时，箱梁根部截面梁高相应较高，此时需要在钢腹板内侧浇筑混凝土形成组合结构。混凝土能够提高波形钢腹板的抗屈曲能力，并且可以有效的把腹板承受的剪力传递给下部结构。根部截面高度达到6m以上的几座在建波形钢腹板PC组合箱梁桥基本都采取了这一措施：设置内衬混凝土的原则是使作用在中间支点截面的截面力圆滑地向波形钢腹板截面传递⋯。考虑到混凝土浇筑的可行性，内衬混凝土的厚度宜大于20em。具体厚度应根据承担的剪力值，计算内衬混凝土的主拉应力，对弯起钢筋及箍筋进行计算，验算斜截面抗剪承载力，使其满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG1962--2004)的规范要求。1．5波形钢腹板剪力连接键设计构造波形钢腹板与混凝土连接键位置主要由三处：钢腹板与顶板混凝土结合部位，钢腹板与底板结合部位，钢腹板与横梁混凝土连接。(1)钢腹板与顶、底板}昆凝土剪力键。波形钢腹板与顶板混凝土结合是保证组合梁整体受力的基础，剪力键主要抵抗两者之间的纵向剪力，防止两者产生相对滑移。目前国内外大跨径波形钢腹板PC组合梁桥钢腹板与顶板连接剪力键主要形式有：栓钉剪力键，型钢剪力键，嵌入型剪力键，组合型剪力键。(2)钢腹板与混凝土横梁连接剪力键。波形钢腹板与横梁之间的连接也是非常重要的连接部位，要确保波形钢腹板所承担的剪力能有效的传递给下部结构，两者之间的连接形式与波形钢腹板根混凝土顶底板连接形式基本相同，只不过两者结合部位是用来传递竖向剪力的，因而剪力键是与波形钢腹板竖向边相接合的[4。2工程实例应用运宝黄河大桥副桥采用48+9×90+48m跨径组合的波形钢腹板PC组合箱梁桥(剐构一连续组合体系)，单幅全长906m。上部采用波形钢腹板形式，下部桥墩F4～F7主墩采用双肢薄壁实心墩，Fl～B、F8～F10主墩、F1I过渡墩采用等截面空心墩，基础均采用钻孔灌注桩。桥型布置如图1所示。图1桥型布置示意图该桥上部箱梁单箱单室截面，腹板采用波形钢腹板，箱梁顶面宽15．5m，底宽8．5m，悬臂长度为3．5m；箱梁根部梁高为5．5m，跨中梁高为1．7m；梁高及底板厚度均按1．8次抛物线变化，顶板厚度为0．32m，在腹板处设置倒角；底板厚度由0．3m渐变到0．8m；箱梁采用纵横向预应力设置，纵向预应力采用体内束和体外束相结合，体外束设置转向块；半跨内设置两道横隔板，横隔板间距14．4m；在1号块内侧设置内衬混凝土，厚度33era，见图2。波形钢腹板采用1600型，板厚度有14mm和16mm两种，顺桥向钢腹板连接为高强螺栓与焊接组合型连接方式见图3，波形钢腹板与底板采用外包式见图4。图2内衬混凝土图1钢腹板纵向连接图4钢腹板外包式波彤钢腹板与顶板连接处的剪力键型号为型钢剪力键，如图5所示；与底板结合处剪力键型号为组合型剪力键，如图6所示；波形钢腹板与横隔板连接处的剪力键形式为型钢型剪力键，如图7所示。(下转第154页)·151· 4．6下部结构配筋设计桥梁下部结构配筋主要包括桥墩配筋、桥台配筋、桩基础配筋等方面的内容，在对配筋进行设计时，需要根据内力计算结果进行分配。在进行分析时，一般是以极限状态下的受力情况进行设计的。如在进行桩筋设计时，由于在设计过程中涉及到的内容比较多，因此一般选择极限法设计桩体抗弯筋，在计算截面配筋时需要对桩内弯矩包络图进行设计，并在最大弯矩处进行配筋，即在桩顶l／2最大弯矩处需要采用全筋配置的方法进行配置。对于全筋结束区到弯矩零点段需要将配筋数量减少一半，并将弯矩零点一下设置为素混凝土段，设计如下：(1)桥墩桩基钢筋配筋设计。桥梁墩桩基设计为摩擦桩，沉淀厚度在20cm以内，在钢筋笼的内侧布置N3加强筋，不设N2筋段落每隔1．5m布置一根，设N2筋的段落每隔2m设置l根，在钢筋笼外侧布置N4定位筋，沿N3筋周边进行均匀布置，每一个断面要布置4根。(2)承台钢筋设计。设计使用N3架立筋按照纵、横间距60cm平面布置，承台底面铺设一层D12防裂钢筋网，网片净保护层5cm，网片含量17．75k∥m2。(3)桥墩墩身钢筋布置。使用N7、N8、N9钢筋网按照15cm的间隔距离进行竖向布置，N7和主筋N2、N2a焊接，N8和主筋NI焊接。立柱最外层箍筋末端要焊接闭合，双面焊缝焊接长度为5d，单面焊缝焊接长度为10d。5结论综上所述，桥梁工程下部结构对项目的整体质量有着较大的影响，考虑到不同桥梁工程的实际情况不一致，所以在设计时要求设计人员因地制宜，结合工程的实际情况进行设计，对桥墩、桥台等分别进行合理的设计，并对桥梁下部结构配筋计算合理的设计，在计算过程中充分考虑桥梁的实际情况，保证桥梁工程下部结构设计的美观性、科学性和实用性。参考文献[1]高奖．大城市快速路规划与设计关键问题研究[D]．南京：东南大学．2006．[2]卫超，李运，武咸公路改造工程高架桥总体设计[J]．城市道桥与防洪，2012(06)：93—96．作者简介：何成中(1983年10月生)，男，江苏淮安人，中级工程师，本科，从事桥梁设计工作。·+一—-一—·卜一—。．卜一—。_卜一—+_“—·+-一—卜一—。卜一—+-一‘-卜-+一+一+一+”+“+一+“+一+一+“+一十-·+··+一+*+”+··+··+··+”+”+··+“+一+一+一+一+一+一+一+一+··+一+一+一+-(上接篱151页、合梁桥在国内会得到更长足的发展。图5与】页板连接剪力键图6与底板连接剪力键图7与横梁连接剪力键3展望未来波形钢腹板Pc组合箱梁桥以其特有的结构特点在国外已经得到广阔的应用，自引进我国以来，各大高校及科研单位投入的力量不断加大，各种成熟的计算理论及构造措施已经得到完善，波形钢腹板Pc组参考文献[1]河南省地方标准．公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范[M]．北京：人民交通出版社，1998．[2]王福敏．钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的发展及其应用现状[J]．公路交通技术，1999(2)：52—65．[3]李淑琴，万水，乐斐．波形钢腹板PC组合箱梁桥结构分析与实例[M]．人民交通出版社，2015．[4]陈宝春，黄卿维．波形钢腹板PC箱梁桥应用综述[J]．公路，2005(7)：45—53．作者简介：罗鹏(1987年6月10Et生)，男，汉族，工学硕士，助理工程师，山西省交通科学研究院．‘+。卜”—’卜。—卜。1。_卜。—●。。—_卜。—。．_。—’+_“—’_卜。—■一-—’卜*+一+一+一+··+··+一+一+”+··+一+··+··+”+··+一+一+”+··+-+一+一+一+一十一+·-+一+··+“+-+-+一+一+“+-+一+·(上接第152页)布灰产生的不均匀性；(2)有效解决了某些土块由于塑性指数较高而不易被破碎的问题。4．3表面起皮松散现象这一现象指的是：结构层施工完成后，石灰土表面起皮，呈现松散状。4．3．1原因分析(1)碾压施工时含水量没达到要求。(2)碾压过程中为了达到规定厚度或标高，而采取了薄层贴补的措施。(3)碾压施工完成后，没有按要求及时养护。4．3．2防治措施(1)严格按规范施工，保证在最佳含水量情况下碾压，如若表面太干燥，应立即洒上适量的水。(2)严禁薄层贴补，如遭遇局部低洼，不应马上填补，而应该等待施工上层时再做处理，反之，若在碾压后才发现不平整，则应该把高的地方刮平，低的地方翻松、补料摊平后，再压实。如果在碾压过程中出现起皮现象，就应该马上翻松、重新拌及碾压。(3)施工时时刻关注气象编号，尽量避开雨雪、冰冻气候。(4)在发现灰土表面已经起皮后，应该马上予以铲除，而由此产生的厚度标高不足等问题，可暂时放置不管，等修筑上层结构时再解决。4．4碾压时出现“弹簧”现象该现象指：在碾压施工时，石灰土出现“弹簧”现象。4．4．1原因分析(1)碾压施工过程中，石灰土含水量不达标往往比标准高：(2)路基本身不够硬，压实度没有达到要求．在石灰土施工前没有经过处理。4．4．2防治措施(1)拌和时严格控制各种原材料的含水量，如果土料湿度太大应暂·154·停拌和，先进行翻晒，为了争取时间，可以用生石灰粉替代，最终达到降低混合料的含水量的目的。(2)施工过程中应注意天气变化，摊铺完成后应马上进行碾压，以防止出现摊铺后碾压前遭遇雨水浸湿，尽量缩短两个工序的时间，这样可有效避免含水量太高而引起“弹簧”现象。(3)碾压施工时严格遵循先轻后重的原则。(4)石灰土摊铺前，应该再次检查路基，保证其压实度，如若此时发现弹簧现象则应停止摊铺，处理后再施工。5总结石灰土在施工过程中出现的质量问题，不但影响项目的施工进度，而且会因此影响路面的质量，因此，寻找一套对石灰土施质量问题的防治的措施就显得尤为重要，本文以邳州市$250与$251连接线项目石灰土施工过程中遇到的实际问题为切人点，寻找问题产生原因，并对原因做了进一步的分析，以求减少类似施工条件下石灰土施工出现的问题，最终达到保证公路建设工程质量的目的。参考文献[1]陆平．石灰土路基填筑施工及质量控制[J]．科技风，2013年(19)：131．[2]黎卿．石灰在软土路基中的应用及施工方法[J]．公路交通科技(应用技术版)，2014(07)．[3]杨健，沈强．石灰稳定土基层处理施工技术研究[J]．山东工业技术，2015(14)．[4]JTGF10-2006公路路基工程施工技术规范[S]．