多样化的波形钢腹板PC箱桥梁建造技术

多样化的波形钢腹板PC箱梁桥建造技术波形钢腹板PC桥特点爬波形钢腹板结构型式的发展中小跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造新材料新技术应用凝土箱形梁桥的简称，就是用波形钢板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁，其显著特点是用10~30mm厚的钢板取代厚30～80cm厚的混凝土腹板。波形钢腹板PC桥源于法国，上世纪90年代初为日本接受并大力推广，至今已成为日本高速公路的推荐桥1.1波形钢腹板PC桥●波形钢腹板预应力混凝土桥的提出源自对预应力混凝土箱梁桥的改进混凝土箱梁高度随其跨度增大而增大，其顶底板厚度随其跨度、截面位置而略有不同。随跨度不同腹板所占整个截面重量大致在20~40%,相当大。腹板主要是承担剪力，而混凝土腹板却不宜承受主拉应力。另外与顶底板形成一体的混凝土腹板，因顶底板、箱梁内外温差及混凝土的收缩、徐变引起复杂的应力状况，导致出现各式各样的裂缝，从而严重影响混凝土箱梁的承载性能及耐久性。我国150m~270m大跨度预应力混凝土箱梁普遍存在两种病害：腹板开裂、跨中持续下挠。其根源亦在混凝土腹板的开裂。1.1波形钢腹板PC桥小钢腹板的纵向抗弯刚度，但不减少其抗剪刚度。于是提出用波形钢腹板代替直钢腹板，因为波形钢腹板只有抗剪刚度，致轴向压缩刚度几乎法国Cognac桥(31m+43m+31m)德国Altwipfergrund桥(81.5m+115m+81.4m)青木川桥(62m+110m+120m+125m+125m+80m,桥面宽21.65m)桥名结构形式跨径布置(m)梁高(m)建成年份Cognac桥(法国)3跨连续满堂支架Maupre高架桥(法国)7跨连续40.95+47.25+53.55+50.4+43.07.25+44.10+40.95顶推施工Dole桥(法国)7跨连续悬臂施工Altwipfergrund桥(德国)3跨连续悬臂施工8跨连续50.4+120+179+99.5+3@50+33.9悬臂施工Asterix(法国)2跨连续43(最大跨径)2.25支架施工Coniche(委内瑞拉)7跨连续80(最大跨径)3.5悬臂施工7跨连续部分斜96.2+188+103+2@39+23.571+66.2日见梦大桥(日本)部分斜拉桥悬臂施工波形钢腹板PC桥的特点1.1波形钢腹板PC桥结构优势我国是桥梁大国，又是钢铁大国，发展桥梁钢结构势在必行，对于公路、城市桥梁因涉及混凝土路面，发展钢-混组合结构更符合营运条件。而积极推广以波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥为典型代表的钢-混凝土新型组合结构更符合我国未来桥梁发展趋势。箱梁自重减轻提高预应力效率提高腹板抗剪能力施工方便快捷，缩短工期抗震性能好节能环保美观数量20-40米40-100米100-150米150-200米200米以上数量20-40米40-100米100-150米150-200米200米以上主跨径计图(部分)数量数量梁相差不大。图(部分)波形钢腹板PC桥特点中小跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造新材料新技术应用波形钢腹板结构型式的发展コンクリ一卜下床板波形鲷板ウェプ波形铜板ウェプPC橋の概念図波形钢腹板通过顶底板连接件与混凝土顶底板连接，国内外工程建设者对此进行了多项开发连接波形钢腹板结构型式的发展横隔板、转向器板、角钢或剪力钉(柱型螺栓),使筋(贯通钢筋),再在钢板的上、下端部焊接纵向钢筋(约束钢筋)并埋波形钢腹板结构型式的发展翼缘形连接件翼缘形连接件ァンクルジベ儿貫通鉄筋U字缺筋1-7翼缘形连接件波形铜板ウェプ貫通鉄筋翼缘形连接件翼缘形连接件翼缘形连接件スタッドジベ儿貫通铁筋波形铜板ウェ乙接合棒铜接合棒铜波形钢板ウェプ翼缘形连接件鉄筋孔连接种类结构特点适用范围接波形钢板直接埋入混凝土顶、底板；桥轴方向的水平剪力由波形钢板斜幅间混凝土块(亦称抗剪齿键)与焊接于钢板顶端的约束钢筋(亦称连接钢筋)及与桥轴成直角方向的贯穿钢筋和混凝土销承担；与桥轴成直角方向的弯矩由埋入波形钢腹板和与桥轴成直角方向的贯穿钢筋与混凝土销承担：由于系在混凝土中直接埋入钢板，故从耐久性观点考虑，在其界面上要注意实行适用与顶底板连接，但跨径较小角钢剪力在波形钢板上下端焊接翼缘板，再在翼缘板上焊接角钢和U形钢筋；桥轴方向剪力由角钢、U形钢筋承担。与桥轴成直角的弯矩由角钢、U形钢筋和穿过角钢的桥轴方向的贯通钢筋承担。适用与顶底板连接，其结合刚度大，大跨径桥梁在波形钢板的顶端焊接翼缘板再在其上焊接两块带孔钢板：桥轴方向水平剪力由填充在孔内的混凝土销及穿过孔的贯穿钢筋承担；与桥轴成直角方向的弯矩由填充孔的混凝土销与穿孔的贯穿钢筋抵抗。顶底板连接均适用，刚度大，常用于顶板连接件接波形钢板的顶端焊接翼缘板再在其上焊接一块带孔钢板并焊植栓钉；桥轴方向水平剪力由填充孔的混凝土销及穿过孔的贯穿钢筋以及栓钉承担；与桥轴成直角方向的弯矩主要由栓钉承担；顶底板连接均适用，为改良型连接件，开孔板属开敞构造，多采用与底板的连接。件通过栓钉与混凝土连接，抵抗拉拔，一般用于中小跨径桥梁，大跨径桥梁使用时一般用于顶板，且采用栓钉群进行连接托底钢板外包连接通过肋板的贯穿钢筋与混凝土底板连接，角隅弯矩由托底钢板及肋板承担只能用于底板连接件，其刚度大，具有优良的力学性能，并且适用各种施工方法。波形钢腹板结构型式的发展波形钢腹板结构型式的发展波形钢腹板结构型式的发展波形钢腹板结构型式的发展波形钢腹板PC桥特点不波形钢腹板结构型式的发展大跨径波形钢腹板PC桥的建造新材料新技术应用()1)少(无)支架施工(3)新型预制装配施工(4)高墩边跨现浇段钢腹(2)波形钢腹板承重的板承重浇筑施工顶推施工()1)少(无)支架施工(3)新型预制装配施工(4)高墩边跨现浇段钢腹(2)波形钢腹板承重的板承重浇筑施工顶推施工中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径桥梁施工国内通常采用的施工工法有顶推施工、支架施工、预制装配施工，当采用波形钢腹板PC桥梁时，其随着施工技术的发展，推出了以下几种新型的施工工法中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工本桥采用单箱单室等截面箱梁，梁高2.65m,顶板宽10.3m,底板宽6.08m,两侧为翼缘板悬臂长度2.11m,箱梁顶板厚28cm,底板厚25cm,波形钢腹板采用12、>本桥允许净空为5.5m,实际给施工的净空仅有50cm左右，常规的悬臂浇筑和拼装施工方法受施工空间限制而不适用。>曲率半径太小限制了顶推施工方法的应用。>桥梁上跨主干道南沙大道，桥下车流量大，不能封闭桥下交通，且应尽量缩短施工工期。中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工>利用波形钢腹板先行架设，架设完成后利用抗剪刚度高的波形钢腹板吊置箱>中跨32m采用预制顶板技术，利用角钢连接件连接预制顶板与波形钢腹板；在保证波形钢腹板与砼底板连接的同时，加快施工进度，且不妨碍桥下交>由于桥梁曲率半径小，按照常规的体外预应力布置需设置较多转向块，预应力损失大，且施工难度大，故本桥顶底板均按照体内预应力进行设计，不设中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工>主要是利用波形钢腹板工字梁作为临时承重构件，于工厂>交通量较小时(凌晨左右)将交通要道上的波形钢腹板工然后利用波形钢腹板工字梁作为承重构件，现场浇筑底板>施工中，桥下无需支架等措施，将施工对交通的影响减到中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工于临时支座上，及时安装钢梁于临时支座上，及时安装钢梁中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工时支座及永久支座，同时制作、拼装波形钢腹板钢梁3.1少(无)支架浇筑施工3.1少(无)支架浇筑施工中小跨径波形钢腹板PC桥的建造(6)底板钢筋绑扎(6)底板钢筋绑扎中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工(8)底板模板拆除计要求强度后张拉底板预应力束中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.1少(无)支架浇筑施工 中小跨径波形钢腹板PC桥的建造··CorrugatedSteel-llsunBridgeContinuousboxgirderbridge(2002.06-2005.10)-Spanlength:801m(50+10@60+50+2@50.5)Girdertype:PSCboxgirderwithcorrugatedsteelwebwidthof21.2m中小跨径波形钢腹板PC桥的建造该桥是日本第二东名高速公路上的一座桥梁，是世界上第一座混凝土肋梁搭配悬臂板斜撑断面的波形钢腹板预应力PC组合箱梁，跨径布置为4@54m,桥长216m,桥宽17.0m,梁高3.9m。B3深说机s9.500L=18.000mP2E本P図·1全体一般凶中小跨径波形钢腹板PC桥的建造>因桥宽达17.8m,设计单箱单室横向设计很困难，单箱双室又嫌浪费，故在桥面板内配置了横向肋梁和斜撑，缩小箱室的横向宽度及桥墩断面面积。>为减轻顶推施工中上部结构的自重，采用了中央箱室及斜撑、桥面板横肋先行顶推到位，悬臂桥面板后浇工艺，如此设计较常规设计减轻了50%的重量，大大降低了施工难度。>将预制的RC板架设于肋梁间，当做后浇桥面板的底模，然后在上面浇筑混凝土桥面板。此种施工方法可以缩短工期并且节省施工人力。中小跨径波形钢腹板PC桥的建造PC板中小跨径波形钢腹板PC桥的建造顶推施工所使用的临时预应力体外束顶推到位后转换为永久体外预应力使用。箱梁在顶推施工阶段和成桥阶段的断面内力及方向有相当大的差别，一般传统做法是在施工阶段配置施工临时钢束，顶推到位后再予以拆除，此法将浪费一定的钢束用量。本桥在施工阶段将体外束以直线形式分别配置与箱梁顶底侧，完工后转化为类似腹板束的弯起形状，当做永久体外束使用。STEPSTEP-3:完成時再紧强STEP-1:押出L架设時临时顶板体外束临时顶板体外束转化为永久体外束AAB不足后补永的久体外束排出渠设毒响中小跨径波形钢腹板PC桥的建造提来工法(PC箱桁の抑出L工法)口了断面に上石押出L架龄押出L望意時(主福重量完或雕(死有重中小跨径波形钢腹板PC桥的建造橘長554,000押出し施工部=495,450400停事埋截3.2顶推桥梁施工-—波形钢腹板导梁顶推1、采用波形钢腹板及超高强度纤维加强混凝土组合结构作为顶推导梁(导梁内置)。2、采用永久体外预应力作为临时预应力使用。临时体外预应力的配置方式是直线配置，分别锚固于顶板顶缘和底板顶缘。优点是便于安拆，缺点是需要预埋临时锚固件，浪费钢材。混凝土中掺入2%的加强用钢纤维，进行蒸汽养护，材料的抗压强度可达180Mpa,抗拉强度可达8Mpa。中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.2顶推桥梁施工--波形钢腹板导梁顶推中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径波形钢腹板PC桥的建造本桥为了充分发挥波形钢腹板的作用，参考日本岛崎川桥的做法，将首跨梁体的前端35m长度作为导梁段，该段先只安装波形钢腹板，对该腹板进行适当处理后作为顶推阶段的导梁，顶推到位后再浇筑顶底板混凝土，形成波形钢腹板PC组合永久结构。使用波形钢腹板替代传统的外置临时导梁，不仅会节省导梁的材料高强纤维砼现场施工部(连接段)中小跨径波形钢腹板PC桥的建造3.2顶推桥梁施工—-波形钢腹板导梁顶推中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径波形钢腹板PC桥的建造通过将波形钢腹板PC箱梁截面先“化整为零”为两个波形钢腹板PC工字梁单元，再将预制的两两波形钢腹板PC工字梁单元通过湿接缝连接，"化零为整"横向拼装形成波形钢腹板PC箱梁。中小跨径波形钢腹板PC桥的建造→工厂化预制波形钢腹板PC工字梁；→浇筑顶、底板混凝土湿接缝形成组合箱梁(或仅浇筑顶板湿接缝);中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径波形钢腹板PC桥的建造②四②中小跨径波形钢腹板PC桥的建造●新たな側径間部の施工方法中小跨径波形钢腹板PC桥的建造◆新たな側径間部の施工手順中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径波形钢腹板PC桥的建造中小跨径波形钢腹板PC桥的建造小里程交界边墩高50m,边跨现浇段长6.84m。本桥利用波形钢腹板自身具有一定1.在2号墩顶用支架现浇端横梁。步骤一1.安装边跨现浇段钢腹板以及横向连接体系，形成临时自承重骨架。1.浇注上述节段的底板、顶板混凝土。2.张拉边跨现浇段钢束，完成边跨合龙。3.拆除临时横向连接3#主中小跨径波形钢腹板PC桥的建造波形钢腹板PC桥特点波形钢腹板结构型式的发展中小跨径波形钢腹板PC桥的建造新材料新技术应用大跨径波形钢腹板PC桥的建造②張出し施工大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造利用波形钢腹板作承重构件悬臂浇筑(Rap.con/RW工法)这种工艺实际上是在原悬臂施工技术的基础上改进后的一种方法，具体做法是将波形钢腹板顶增设30cm宽左右的翼缘板(兼作连接板),使之具有较大的纵向抗弯和侧向抗弯能力，以及一定的抗扭能力。作业车推出后，支撑在已安装到位的第N段波形钢腹板上，主要依靠波形钢腹板承受底板、顶板砼的重量；砼达到强度、张拉后，利用挂篮悬臂安装第N+1段波形钢腹板；作业车进入下N+1节段，开展下一阶段的施工。采用该工艺，作业车悬臂长度较长，通常为2个悬臂节段最大长度+1.5m。大跨径波形钢腹板PC桥的建造44.1波形钢腹板承重悬浇施工①体外索张拉大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工5大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造鬼怒川桥施工挂篮大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工·传统工法作业区仅限n节段波形板安装，立模、配筋、混凝土、预应力均在n节段进行，施工作业(110t),挂篮受时力担施工荷载n-1、n、n+1三个大跨径波形钢腹板PC桥的建造种对案是形用重检应层，虽装法倒形，但重心也对意放注高进疗施面。独精另一种方案是采用波形钢腹板行为挂篮主本重梁在吸篮，将同一节段的顶底板异步浇筑W工法)。目前内间无采用这种方案的先大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工顶底板异步浇筑德国Altwipfergrund桥mm大跨径波形钢腹板PC桥的建造头道河大桥是一座跨径组合为4×30m+(72m+130m+72m)+2×30m的波形钢腹板连续刚构加简支T梁的大型桥梁，桥梁全长470m。该桥最大墩高66m,属旱地桥，是四川省首座波形钢腹板连续刚构桥，也是国内首次在山区高速公路上的应用。其主桥上部构造设计为波形钢腹板连续刚构，采用分幅式单箱单室结构，波形钢腹板采用Q355NHC(耐候钢),波长1.6m,波高22cm,腹板钢板厚度为16～24mm。该桥在国内首次采用SCC工法施工，其节段划分示意图如下：大跨径波形钢腹板PC桥的建造头道河大桥装配式牛腿施工0号块大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造波腹板安装A类支架、B类支架的安装大跨径波形钢腹板PC桥的建造配重荷载测配重荷载测量监控大跨径波形钢腹板PC桥的建造采用波形钢腹板板作为承重结构，为检验整个系统在各种工况下的结构受力以及机具设备的运行情况，确保系统在施工过程中绝对安全和正常运行，对挂篮系统必须进行静载试验。实验结果挂篮系统在各个工况下的各个主要构件的最大挠度为2mm,满足结构安全性和大跨径波形钢腹板PC桥的建造底板钢筋绑扎浇筑1号段底板混凝土大跨径波形钢腹板PC桥的建造挂篮前移至2号段安装1号段顶板模板挂篮前移至2号段初步形成节段循环大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造③三被南站③三被南站大跨径波形钢腹板PC桥的建造波腹板刚构一连续组合梁桥引桥主桥副桥波腹板矮塔斜拉桥预应力连续T梁桥桥梁全长1690m桥梁全长1690m6车道高速公路大跨径波形钢腹板PC桥的建造错位法施工，设计专用挂篮>波腹板采用塔吊安装 N-1段顶板大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工1#、2#波形钢腹板大跨径波形钢腹板PC桥的建造挂篮上构及底篮安装大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工大跨径波形钢腹板PC桥的建造施工至9#,浇筑9#底板混凝土，挂篮前移，浇筑9#顶板混凝土，大跨径波形钢腹板PC桥的建造施工至9#,浇筑9#底板混凝土，挂篮前移，浇筑9#顶板混凝土，大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工装，浇筑9#底大跨径波形钢腹板PC桥的建造错位法施工，设计专用挂篮>波腹板采用塔吊安装 N-1段顶板大跨径波形钢腹板PC桥的建造挂篮底板提升挂篮上构安装挂篮底板提升2#钢腹板安装1#钢腹板安装2#钢腹板安装挂篮安装翼板1#底板砼浇筑挂篮安装翼板1#底板砼浇筑大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工挂篮底板预压挂篮底板预压大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造波形钢腹板吊装利用常规工具起吊安装大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—波形钢腹板吊装大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造SCC挂篮上安装龙门吊，利用龙门吊进行波形钢腹板安装大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—细部处理钢腹板焊接挂篮行走前，对波形钢腹板上、下连接构件处进行焊接加固处理，加强挂篮行走的安全性。式大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—细部处理挂篮行走前，对波形钢腹板上、下连接构件处进行焊接加固处理，加强挂篮行走的安全性。本图下翼缘板为外包式，下部托底钢板与上以翼缘板处理一致，焊接。大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—细部处理在钢腹板内侧安装A、B类钢横撑，固定于两侧钢腹板内，保证挂篮在波形钢腹板上稳定行走。设置必要的工作平台设置必要的工作平台大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—细部处理大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工-—细部处理大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工操作性和安全性分析挂篮锚固在顶底板上预留锚固点，及预留锚固孔。利用钢腹板作为承重结构操作简便预埋件及预埋孔大量减少，节省材料、人工、提高安全性。后锚使用已浇筑梁段进行锚固。挂篮移动时需要多次交叉锚固无需后锚，行走时整体移动节省后锚材料，简化交叉后锚繁杂程序，SCC挂篮行走不考虑砼龄期，避免挂篮倾覆风险挂篮行走在已浇筑梁段铺设专用轨道，需要多次加固-—拆除-—加固利用钢腹板翼缘板作为行走轨道,无需进行多次锚固转换挂篮直接在波形钢腹板翼缘板上行走，节省材料，行走安全,方便快捷。大跨径波形钢腹板PC桥的建造项目细目施工周期作业循环考虑7天龄期钢筋架设一个工序节省2天波形钢腹板安装不占用循环时间在节段循环中不考虑占用时间。工期对比结果：每个节段节省工期2d。工期对比结果：每个节段节省工期2d。大跨径波形钢腹板PC桥的建造4.1波形钢腹板承重悬浇施工细目SCC细目SCC挂篮普通挂篮节段示意SCC挂篮节段示意大跨径波形钢腹板PC桥的建造盖富士富士宫由比核加责川因定式固定式固定式支保工部支保工部固定式支保工部波形银板发形镇项(速结部)财)支保工(速粘部)先行家段部先行策胶部因定式支保工部10900025400摄出し施工部179000312005700038500强出し施工部22500052000强出し施工部1450018800橘梁侧面図A2側側径間部V9590强出し施工部904800-43200264001120014400强出LP9橋脚からの張出し架設部分大跨径波形钢腹板PC桥的建造 大跨径波形钢腹板PC桥的建造大跨径波形钢腹板PC桥的建造Q橋梁側面図波形钢腹板PC桥特点四波形钢腹板结构型式的发展中小跨径波形钢腹板PC桥的建