波形鋼腹板PC組合箱梁橋構(gòu)造簡述.pdf

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1、!些壘篁!墅叁篁!堅(jiān)塑!：：：：：鋈墮壅墊奎鋈三堡波形鋼腹板PC組合箱梁橋構(gòu)造簡述■羅鵬一山西省交通科學(xué)研究院。山西太原030006摘要：本文以運(yùn)寶黃河大橋副橋?yàn)楣こ虒?shí)例，借鑒國內(nèi)外已修建(在建)的波形鋼腹板PC組合箱梁橋，闡述該種箱粱橋構(gòu)造措施及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為今后該種橋型的設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：波形鋼腹板Pc組合箱梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造施工方法上世紀(jì)80年代末期，法國工程師提出波形鋼板代替平鋼板的設(shè)想，即將原來平鋼腹板改為沿橋軸方向可伸縮變形的波形鋼腹板。從而形成了一中新型的橋梁結(jié)構(gòu)——波形鋼腹板Pc組合

2、梁橋，并建成了首座波形鋼腹板PC組合梁橋Cognac橋。相比較傳統(tǒng)箱梁．波形鋼腹板Pc組合粱相主要的優(yōu)點(diǎn)有：自重減輕10％～25％，跨徑增大，結(jié)構(gòu)抗震性能好；提高預(yù)應(yīng)力效率，體外索可以后期更換，提高結(jié)構(gòu)耐久性；充分發(fā)揮混凝土抗壓波形鋼腹板抗剪特性；造型美觀，縮短施工工期[IjE21㈠。1波形鋼腹板PC組合箱梁構(gòu)造設(shè)計(jì)波形鋼腹板Pc箱梁由混凝土頂、底板、波形鋼腹板、橫隔板、內(nèi)襯混凝土、波形鋼腹板剪力連接件、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束、體外預(yù)應(yīng)力束等構(gòu)成。1．1混凝土頂、底板的設(shè)計(jì)構(gòu)造波形鋼腹板PC組合箱梁混凝土的

3、頂?shù)装搴穸戎饕山Y(jié)構(gòu)布置形式及跨度決定的橋梁承載力計(jì)算、應(yīng)力計(jì)算、抗裂計(jì)算、和變形計(jì)算多方面驗(yàn)算決定的，此外還要考慮結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，以達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)及施工的可實(shí)施性。結(jié)構(gòu)驗(yàn)算決定頂?shù)装搴穸仁抢密浖U系有限元分析時(shí)，不考慮鋼腹板對梁體的抗彎作用，認(rèn)為彎矩及軸向力完全由頂?shù)装逄峁?，該種橋型的應(yīng)力。變形和承載力等計(jì)算結(jié)果均以該假定為基礎(chǔ)。1．2波形鋼腹板設(shè)計(jì)構(gòu)造由于波形鋼腹板是從工廠按階段預(yù)制，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝、拼裝。目前波形鋼腹板縱橋向連接連接主要有三種：焊接，高強(qiáng)螺栓連接，焊接與高強(qiáng)

4、螺栓連接相組合。波形鋼腹板一般由卷材或板材彎折形成，其厚度一般不小于10mm，考慮到加工工藝一般不大于40mm。波形鋼腹板形狀尺寸主要如圖2所示三種標(biāo)準(zhǔn)型號(1600型，1200型，1000型)。對于小跨徑組合橋梁采用1000型或者1200型，對于大跨徑橋梁大都采用1600型。波形鋼腹板高度及厚度主要由結(jié)構(gòu)整體計(jì)算決定，假定波形鋼腹板承擔(dān)全部豎向剪力作用，計(jì)算主要內(nèi)容有強(qiáng)度驗(yàn)算和屈曲驗(yàn)算_lJ。波形鋼腹板與地板混凝土連接形式有兩種：內(nèi)插式和外包式。內(nèi)插式構(gòu)造簡單，受力明確是現(xiàn)在波形鋼腹板Pc組合箱

5、梁橋主要應(yīng)用形式；外包式鋼腹板最近從國外引進(jìn)，具有施工便捷快速，底板耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。1，3橫隔板的設(shè)計(jì)構(gòu)造波形鋼腹板PC組合箱梁使結(jié)構(gòu)自重減輕，在相同跨徑下頂?shù)装寤炷恋暮穸榷茧S之減小，則波形鋼腹板組合箱梁的抗扭剛度及抗剪剛度分別降低大到混凝土腹板Pc梁的大約40％和10％，縱向及橫向抗彎剛度分別降低到約90％和75％。波形鋼腹板PC組合梁相比較混凝土腹板組合梁抗扭剛度及橫向抗彎剛度都減少了，所以不僅要在支座處設(shè)置橫隔板，同時(shí)也要在跨徑適當(dāng)布置橫隔板，以提高箱梁的抗扭剛度，有利于荷載的橫向分布F3

6、-“?？鐑?nèi)宜設(shè)置不少于兩道，中橫隔板間距一般為10～20m，曲線橋可適當(dāng)加密。具體橫隔板的間距根據(jù)受力要求進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算原則是維持波形鋼腹板PC組合梁與混凝土箱梁扭轉(zhuǎn)剛度相一致。1．4內(nèi)襯混凝土的設(shè)計(jì)構(gòu)造當(dāng)橋梁跨徑較大時(shí)，箱梁根部截面梁高相應(yīng)較高，此時(shí)需要在鋼腹板內(nèi)側(cè)澆筑混凝土形成組合結(jié)構(gòu)?；炷聊軌蛱岣卟ㄐ武摳拱宓目骨芰?，并且可以有效的把腹板承受的剪力傳遞給下部結(jié)構(gòu)。根部截面高度達(dá)到6m以上的幾座在建波形鋼腹板PC組合箱梁橋基本都采取了這一措施：設(shè)置內(nèi)襯混凝土的原則是使作用在中間支點(diǎn)截面的截

7、面力圓滑地向波形鋼腹板截面?zhèn)鬟f?。考慮到混凝土澆筑的可行性，內(nèi)襯混凝土的厚度宜大于20em。具體厚度應(yīng)根據(jù)承擔(dān)的剪力值，計(jì)算內(nèi)襯混凝土的主拉應(yīng)力，對彎起鋼筋及箍筋進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算斜截面抗剪承載力，使其滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG1962--2004)的規(guī)范要求。1．5波形鋼腹板剪力連接鍵設(shè)計(jì)構(gòu)造波形鋼腹板與混凝土連接鍵位置主要由三處：鋼腹板與頂板混凝土結(jié)合部位，鋼腹板與底板結(jié)合部位，鋼腹板與橫梁混凝土連接。(1)鋼腹板與頂、底板}昆凝土剪力鍵。波形鋼腹板與頂板混凝土結(jié)合是

8、保證組合梁整體受力的基礎(chǔ)，剪力鍵主要抵抗兩者之間的縱向剪力，防止兩者產(chǎn)生相對滑移。目前國內(nèi)外大跨徑波形鋼腹板PC組合梁橋鋼腹板與頂板連接剪力鍵主要形式有：栓釘剪力鍵，型鋼剪力鍵，嵌入型剪力鍵，組合型剪力鍵。(2)鋼腹板與混凝土橫梁連接剪力鍵。波形鋼腹板與橫梁之間的連接也是非常重要的連接部位，要確保波形鋼腹板所承擔(dān)的剪力能有效的傳遞給下部結(jié)構(gòu)，兩者之間的連接形式與波形鋼腹板根混凝土頂?shù)装暹B接形式基本相同，只不過兩者結(jié)合部位是用來傳遞豎向剪力的，因而剪力鍵是與波形鋼腹板豎向邊相接合的[