波形钢腹板组合梁桥的发展状况及特点

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1、波形钢腹板组合梁桥的发展状况及特点　　(1.阿拉善盟交通设计研究有限公司；2.阿拉善盟公路工程局有限责任公司，内蒙古巴彦浩特750306) 　　摘要：文章阐述了波纹钢腹板组合梁桥的建设情况，详细介绍了该类桥型的特点以及连接方式。 关键词：波形钢腹板；组合梁桥；连接方式 　　中图分类号：U449文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)01—0070—03 　　波形钢腹板(CorrugatedSteelWeb)预应力混凝土组合梁结构是一种新型的钢-预应力混凝土组合结构。这种组合梁结构的特点是：用12mm左右厚的弯折钢板取代厚3

2、0cm～80cm的混凝土腹板，使箱梁自重减轻了20%左右，从而降低了材料用量和造价。其结构构造见图1，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。 　　740)this.width=740"border=undefined#111nmousewheel="returnzoom_img(event,this)"> 1波形钢腹板组合梁桥的构造特点 1.1构造特点综述 　　目前，建成的波形钢腹板组合梁桥，主要截面形式分为两种：①箱型截面，此时两片波形腹板倾斜放置。②工字形截面，此时一片波

3、形钢腹板竖直放置。其余构造特点类似，绝大多数波形钢腹板预应力组合梁桥采用了箱型截面，即波形钢腹板PC组合箱梁，在此以箱梁为例来介绍波形钢腹板组合梁的结构构造特点。 　　从表1所示的波形钢腹板组合梁桥来看，结构体系大多为连续体系。兼有简支、刚构等体系。在架设时大致采用的施工方法有支架施工法、顶推施工法、悬臂施工法、逐跨施工法，相对于支架施工法与顶推施工法，悬臂施工法使用的比较多，在实现大跨度上比较有利。另外，除少数桥采用预制梁整跨吊装或预制节段梁逐跨支架施工外，绝大多数桥梁都是现浇结构形式。 1.2波形钢腹板形状 　　波形钢腹板一般是

4、在工厂通过冷弯加工制作成形，原则上要保证弯曲半径为板厚的15倍以上，当不能达到要求时，应确保钢材应有的冲击吸收功，并且控制氮元素的含量。另外，腹板波形的形式选择主要考虑以下几个方面：①加工工艺难易程度；②应力状况，是否引起应力集中；③是否易于参数化建模，以利于后继的ANSYS进行优化设计。 　　综合以上几方面的因素，我们目前一般采用转角弯折成弧度的梯形波形(图2)。 　　740)this.width=740"border=undefined#111nmousewheel="returnzoom_img(event,this)">

5、 　　波形钢腹板的主要几何参数有板厚tw、平板长度aw、斜板长度bw、波形钢腹板的高度H、波高h、弯折角度θ以及腹板波折处连接弧线的半径R等。其形状是按照剪切屈曲前不能发生剪切屈曲、极限荷载作用时不能发生剪切屈服的条件设计的。当满足上述条件后，波形高度极其小的情况下常会发生剪切屈服，这时必须考虑到桥梁横向刚度以及对疲劳性能的影响等综合因素来确定各尺寸。 　　桥梁波形钢腹板的形状和尺寸具有如下特点：①除去采用预制节段梁并要求与相邻桥梁等高的锅田高架桥之外，所有桥的波形钢腹板直板段与斜板段的宽度都相同；②除去锅田高架桥及其最早建成的Cogna

6、c桥，波形高度与直板段或斜板段的宽度的比大致在0.4~0.6之间；③腹板厚通常要满足钢板最小厚度的要求，一般使用的最小厚度为8mm或9mm。④波形腹板厚度、梁截面高度与最大跨径的变化关系。除去极少数桥梁的跨中与墩上的截面高度、腹板厚度相同外，跨中板厚与波形高度比约为005；而墩上板厚与波形高度比的变化较大。截面高度与波形高度比，在跨中处为10~20；在墩上为20~35。 2波形钢腹板组合梁桥的特点 2.1与预应力混凝土箱梁桥相比的优点 　　①自重降低，抗震性能好。腹板采用较轻的波形钢板，其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁桥相比大为减

7、轻，地震激励作用效果显著降低，抗震性能获得一定的提高。②节约建筑材料，改善经济指标。采用波形钢腹板代替厚重的混凝土腹板，大幅度减轻了上部结构的自重，增大了桥梁的跨径并使下部结构的工程量获得减少，从而降低了工程总造价。③改善结构性能，提高预应力效率。波形钢腹板的纵向刚度较小，几乎不抵抗轴向力，因而在导入预应力时不受抵抗，纵向预应力束可以集中加载于上、下翼缘板，从而有效地提高预应力效率。④各种材料各尽所能，充分发挥其效率。在波形钢腹板PC箱梁桥中，混凝土用来抗弯，而波形钢腹板用来抗剪，几乎所有的弯矩与剪力分别由上、下混凝土翼缘板和波形钢腹板承担，

8、而且其腹板内的应力分布近似为均布图形，而非传统意义上的三角形，有利于材料发挥作用。⑤增加了截面回转半径，提高了结构效率。波形钢腹板PC箱梁桥中的混凝土均集中在上下翼