波形钢腹板桥的应用与发展

1、波形钢腹板桥的应用与开展 波形钢腹板桥的应用与开展 摘要：波形钢腹板桥是一种新型桥梁，本文主要从该桥型在国内外的应用现状，结构的构造形式，以及同普通预应力混凝土箱形梁比照的优势来介绍分析该桥型的应用价值，同时也探讨目前各研究机构在该桥型领域的研究方向以及开展趋势。 关键词：波形钢腹板、受力特点 中图分类号：U448文献标识码： A 波形钢腹板桥作为一种新桥型现已在世界范围内全面推广，近几年来得到长足的开展。混凝土梁桥的结构承载力大局部用于抵抗桥梁自重，而车辆及人群荷载只是很小的一局部，所以减小桥梁自重有助于增加桥梁跨径以及减少工程造价。波形钢腹板桥是用波形钢板替代混凝土腹板参与桥梁结构受力，能

2、够有效的减轻梁体自重，并在结构受力方面有优良的表现。 一、波形钢腹板桥在国内外的应用 1975年法国CB公司提出将平面钢板改为沿轴向可自由伸缩变形的波形钢板，从而产生了一种新型的，结构更加合理的箱梁形式，即波形钢腹板预应力组合箱梁。并与1986年建造了世界上第一座波形钢腹板梁桥cognac桥，该桥为连续箱梁桥，跨径为31m+43m+31m。随后又在国内建造三座波形钢腹板组合箱梁桥。 日本于20世纪80年代末将波形钢腹板组合箱梁桥技术从法国引入国内，并对这种新桥型进行全面的开发研究，于1993年建造了日本第一座波形钢腹板简直梁桥新开桥，随后日本工程师将该技术从简支梁桥拓展到连续梁桥、刚构梁桥、局

3、部斜拉桥和斜拉桥，并建立完善的设计和施工标准，使得波形钢腹板组合箱梁桥技术得到极大的开展。 我国于20世纪90年代才了解波形钢腹板组合梁桥的技术，经过国内工程师的研究开展，2005年在国内建造了首座波形钢腹板箱梁桥泼河大桥。近几年该桥型也得到局部桥梁设计师的重视，已建和在建的桥梁到达20多座。 二、波形钢腹板桥的受力特点 由于腹部钢板为波纹形，当梁体受到轴向力或者施加预应力时，钢板可以自由收缩，不会阻碍顶底板混凝土的受力变形，不会引起组合箱梁的应力重分布。波纹钢板的纵向表观弹性模量较低，在设计上可以不考虑钢腹板对轴向力的奉献，仅由顶底板承当。波形钢板具有较小的纵向刚度，可近似认为其在箱梁中不抵

4、抗弯矩。波形钢腹板具有很高的剪切强度，在箱梁受剪时近似认为剪力全部由钢腹板承当。 三、波形钢腹板桥的优点 波形钢腹板组合箱梁桥，使用波形钢板替代混凝土腹板，减轻梁体自重。一般箱形梁其腹板要配置钢筋及预应力束，截面积往往较大，约占总面积的20%30%。如果使用波型钢板代替混凝土腹板，将很大程度上减轻上部结构的重量，同时能减小下部结构所需要的承载力，从而减少工程造价，并且能够增加桥梁的跨越能力。 通过桥梁检测的大量数据资料可知，箱梁的裂缝大量出现在腹板和底板处，由于波形钢板具有很大的剪切强度，那么采用波形钢腹板的箱梁在正常使用阶段就能减少裂缝的发生，防止了一般箱梁腹板产生斜裂缝的问题。 在施工阶段

5、，波形钢腹板箱梁的钢腹板为工厂预制件，能够很好的保证腹板的质量，现场施工顺序为先固定钢腹板位置，然后再浇筑上下混凝土板，最后张拉预应力钢束。该施工过程省去了支护腹板模板，绑扎钢筋，浇筑腹板混凝土的工序，预应力一般采用体内和体外结合的方式，节省了局部预留管道的时间。使得整个施工过程效率更高，时间更短。 由于波形钢腹板纵向可伸缩性，在张拉预应力钢束时能够提高预应力的效率，同时体外预应力钢束对以后的桥梁加固维修提供了便利条件。 波形钢腹板桥很好的发挥了材料的优势，受力方面上下混凝土板抵抗弯矩，钢腹板抵抗剪力，使桥梁受力更加合理。同时使桥梁在外观上更加轻盈美观。 四、波形钢腹板桥的构造特点 波形钢腹板

6、的几何参数 目前建成的波形钢腹板桥，其主梁截面多为箱梁形式，且多采用梯形波形钢板作为腹板，钢腹板多为工厂轧制而成，其几何参数有板厚t、水平面板宽度b、波形钢腹板的高度H、波高h以及折叠角。中等跨径的桥梁中，钢腹板节段长一般为7m12m。 波形钢腹板与顶底板间的连接 波纹钢腹板与混凝土顶底之间的连接是最重要的接合部位，要确保桥梁纵向 水平剪力能够有效地传递，同时要确保箱梁横截面各局部能够构成一体承当荷载。钢腹板与上下混凝土板的连接形式现在大致分为两种：一种是在钢腹板上下两端焊接钢板，并在钢板上焊接剪力键，同混凝土浇筑在一起，形成可靠连接。另一种是在钢腹板上钻孔，穿入钢筋，并将钢筋同上下混凝土板的

7、钢筋网形成整 体，再浇筑混凝土形成连接。此两种抗剪连接形式在实践中证明，均有可靠的工作性能。 预应力钢束的布置 波形钢腹板组合箱梁桥用钢腹板代替了传统箱梁的混凝土腹板，所以不能像传统箱梁一样在腹板内配置预应力筋来抵抗剪力。波形钢腹板桥通常采用体内、体外预应力相结合的方式来进行预应力筋的布置，在顶底混凝土板中布置体内预应力钢束，在箱体内布置体外预应力钢束，共同承当外部荷载及上部结构自重。 五、波形钢腹板桥的开展 波形钢腹板桥这种新型桥梁已经得到了普遍的认可，国内外的研究机构对该桥型做了大量的试验、研究和分析，并且对于设计和施工都编制了相应的标准和标准，研究的深度根本和普通PC箱梁一致。 日本目前

8、已建和在建的波形钢腹板桥梁已达百余座，在这方面积累了大量的设计、施工经验，做出了丰硕的研究成果，值得我们去借鉴。我国各大研究机构如东南大学、西南交大、长安大学、河南交通勘察设计研究院等单位对这种箱梁结构的抗弯、抗剪、扭转与畸变、波形钢腹板参数设计、屈曲特性、抗剪连接件设计与分析、桥面板的有效分布宽度、剪力滞效应、结构动力学特性和桥梁设计与建造等专题做过研究，取得了重大的进展。 波形钢腹板组合箱形梁桥作为一种新式桥梁，正逐渐在桥梁建设中占据重要地位，它合理的结构形式、经济的工程造价、轻盈动感的外观、高效的施工流程是今后能够长足开展的重要条件。随着中国对波形钢腹板PC组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的成熟，它将在中国的桥梁工程中得到愈来愈广的应用。 参考文献： 【1】 万水，李淑琴，马磊.波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁