鋼-混凝土組合(箱)梁橋建設(shè)成套技術(shù)研究

1、鋼-混凝土組合（箱）梁橋建設(shè)成套技術(shù)研究報(bào)告簡本1引言波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁是國外新興的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，它是由混凝土頂?shù)装?、體外預(yù)應(yīng)力筋和波紋鋼腹板三者構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)，是對傳統(tǒng)的混凝土橋梁的一種改進(jìn)。自從1986年在法國建成了世界上第一座波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁橋Cognac橋后，波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋作為一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)得到了國內(nèi)外工程界的廣泛關(guān)注，日本、德國、美國、英國、加拿大、韓國等國家先后針對此種橋型開展了相關(guān)的學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐。至今，法國、日本等國家先后有幾十座簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)和斜拉橋等不同結(jié)構(gòu)體系的波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁橋建成使用，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效

2、益。圖2-1 波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁結(jié)構(gòu)示意圖與普通混凝土腹板箱梁相比，它恰當(dāng)?shù)貙?、混凝土結(jié)合起來，應(yīng)用混凝土頂?shù)装蹇箯?、波紋鋼腹板抗剪，充分發(fā)揮了材料的使用效率，又由于波紋鋼腹板的折疊效應(yīng)，縱向預(yù)應(yīng)力的使用效率增加，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低了成本。該結(jié)構(gòu)自重輕，運(yùn)輸和吊裝方便，施工工期短，經(jīng)濟(jì)美觀，綜合優(yōu)勢突出，而且可以解決現(xiàn)在很多大跨連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)中出現(xiàn)的混凝土腹板開裂問題，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。目前，我國正處于公路橋梁建設(shè)的高峰期，同時(shí)建設(shè)資金又相對匱乏，波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋正具備縮短工期、降低成本、提高效益等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該說是我國橋梁建設(shè)中一種較好的選擇。但由于我國研究的

3、起步較晚、國外設(shè)置技術(shù)保護(hù)等原因，使得國內(nèi)該橋型的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。因此，開展“鋼混凝土組合（箱）梁橋建設(shè)成套技術(shù)研究”項(xiàng)目研究是及時(shí)的和必要的，它將為我國波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的推廣和應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持與可靠保障。 “鋼混凝土組合（箱）梁橋建設(shè)成套技術(shù)研究”系交通部2004年度西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目，由交通部公路科學(xué)研究院、清華大學(xué)、長安大學(xué)、北京交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院、青海省公路建設(shè)管理局共同承擔(dān)。項(xiàng)目于2004年4月經(jīng)投標(biāo)立項(xiàng)，并于2004年7月正式與交通部科教司簽訂了西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目鋼混凝土組合（箱）梁橋建設(shè)成套技術(shù)研究合同。項(xiàng)

4、目承擔(dān)單位與參加單位密切配合、通力合作，按照研究大綱確立的技術(shù)路線與實(shí)施方案，努力工作，經(jīng)過四年的協(xié)同攻關(guān)，完成了項(xiàng)目科研合同規(guī)定的各項(xiàng)研究任務(wù)。在征得交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目管理中心批準(zhǔn)同意后于2008年12月25日進(jìn)行鑒定驗(yàn)收。由交通運(yùn)輸部專家委員會主任鳳懋潤、設(shè)計(jì)大師王用中、葉見曙、李春風(fēng)、曾憲武等眾多國內(nèi)橋梁工程界權(quán)威組成的鑒定委員會充分肯定了本項(xiàng)目科研成果，并一致認(rèn)為該項(xiàng)目研究成果研究成果總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。2. 主要研究內(nèi)容及實(shí)施方案2.1 研究目標(biāo)本項(xiàng)目的總體目標(biāo)是：在詳細(xì)調(diào)研國內(nèi)外實(shí)橋資料與相關(guān)文獻(xiàn)和全面總結(jié)前期科研成果的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的理論

5、分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)和動靜載實(shí)測等一系列的研究工作，分析了波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的受力機(jī)理，建立了相關(guān)的分析理論和實(shí)用設(shè)計(jì)方法。并在依托工程中應(yīng)用本項(xiàng)目的研究成果，開發(fā)通用計(jì)算程序，編制設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南以及標(biāo)準(zhǔn)跨徑的通用圖，從而促進(jìn)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的推廣和應(yīng)用，并為今后的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供技術(shù)保障。2.2 主要研究內(nèi)容本項(xiàng)目按合同規(guī)定內(nèi)容分為十四個專題開展研究工作，各專題主要研究內(nèi)容如下：專題一：波紋鋼腹板的剪切屈曲分析及抗剪承載力的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究在波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁中，剪力幾乎完全由波紋鋼腹板承擔(dān)，梁的抗剪能力一般由波紋鋼腹板的剪切屈曲控制，因而確定波紋鋼腹板在剪切荷載作

6、用下的屈曲模式和屈曲荷載，是此類結(jié)構(gòu)研究中一個很重要的問題。本專題針對波紋鋼腹板，對其在剪力作用下的屈曲模式進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出波紋鋼腹板抗剪強(qiáng)度的實(shí)用計(jì)算公式。由交通部公路科學(xué)研究院和清華大學(xué)共同完成。專題二：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋抗彎性能分析波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁是由預(yù)應(yīng)力、波紋鋼腹板和上下混凝土翼緣板三者構(gòu)成的高效組合結(jié)構(gòu)。由于采用波紋鋼腹板代替了傳統(tǒng)的混凝土腹板，波紋鋼腹板的縱向剛度與上下混凝土翼緣板相比非常小，波紋鋼腹板上的縱向應(yīng)變沿腹板高度方向的分布規(guī)律比較特殊，在分析梁的抗彎性能時(shí)需要對其進(jìn)行特殊處理。另一方面，鋼腹板組合結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力體系

7、多采用體外預(yù)應(yīng)力的形式，而體外預(yù)應(yīng)力除了在錨固和轉(zhuǎn)向位置處，預(yù)應(yīng)力筋與梁無接觸。因此在受到外荷載作用時(shí)，在同一截面位置處，體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)變與主梁的應(yīng)變并不協(xié)調(diào)，這樣在分析這種結(jié)構(gòu)的抗彎性能時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)變不能根據(jù)平截面假定由分析截面的變形協(xié)調(diào)條件來確定，而是應(yīng)該根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋與梁體變位之間的變形協(xié)調(diào)關(guān)系由預(yù)應(yīng)力鋼筋沿梁長的總變形來確定。本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，對波紋鋼腹板上縱向應(yīng)變分布規(guī)律進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)之上，建立受彎條件下波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁從加載到破壞整個過程其彎曲性能的分析方法，編制和開發(fā)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋全過程分析程序?qū)Σy鋼腹板的實(shí)際抗彎能力進(jìn)行評

8、價(jià)。分析受拉區(qū)普通鋼筋、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋、體外預(yù)應(yīng)力鋼筋及其布索和轉(zhuǎn)向形式等參數(shù)對梁極限狀態(tài)的影響。進(jìn)行波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋的抗彎破壞試驗(yàn)，驗(yàn)證前述的理論分析方法和計(jì)算程序。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題三：波紋鋼腹板組合箱梁截面的扭轉(zhuǎn)性能分析及空間受力分析與一般混凝土箱梁相比，由于波紋鋼腹板的剛度與混凝土翼緣相比很小，波紋鋼腹板組合箱梁在扭轉(zhuǎn)作用下截面變形比較復(fù)雜。本專題針對波紋鋼腹板組合箱梁，建立其空間扭轉(zhuǎn)分析模型，并進(jìn)行截面扭轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)來驗(yàn)證分析模型的正確性，分析組合箱梁的扭轉(zhuǎn)機(jī)理。由交通部公路科學(xué)研究院和清華大學(xué)共同完成。專題四：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋疲勞性能研究在波紋鋼腹板預(yù)

9、應(yīng)力組合梁橋中，采用了波紋鋼腹板這樣的一種柔性腹板結(jié)構(gòu)，同時(shí)體外預(yù)應(yīng)力也應(yīng)用在結(jié)構(gòu)當(dāng)中，因此確定由于波紋鋼腹板的使用對組合箱梁的疲勞性能的影響成為一個重要問題。本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，對其在循環(huán)荷載作用下的破壞形式及機(jī)理進(jìn)行研究，然后在此基礎(chǔ)上研究其疲勞強(qiáng)度的實(shí)用計(jì)算方法及影響因素，提出組合箱梁在疲勞荷載作用下的內(nèi)力和混凝土、鋼腹板以及剪力連接件等構(gòu)件的疲勞應(yīng)力和應(yīng)力幅的計(jì)算方法，研究提高波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命的措施的研究。由交通部公路科學(xué)研究院和長安大學(xué)共同完成。專題五：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋動力性能研究由于波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁結(jié)構(gòu)的自重較輕、剛度較

10、小，在動力荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)將會很明顯，有必要對其動力特性和動力響應(yīng)進(jìn)行深入研究。本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，采用有限元的方法對其進(jìn)行模擬并計(jì)算其動力特性，測試并分析室內(nèi)模型梁和依托工程的動力特性，以此驗(yàn)證有限元模擬的準(zhǔn)確性，分析波紋鋼腹板在地震荷載作用下的穩(wěn)定性，建立車輛橋梁耦合振動計(jì)算方法，給出波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁沖擊系數(shù)合理取值范圍。由交通部公路科學(xué)研究院和北京交通大學(xué)共同完成。專題六：鋼腹板與上下混凝土翼緣板的剪力連接構(gòu)造研究波紋鋼腹板同混凝土頂、底板的結(jié)合部直接關(guān)系到整個橋梁的承載，是設(shè)計(jì)該類橋梁中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本專題針對鋼腹板與上下混凝土翼緣板的剪力連接構(gòu)造

11、，在總結(jié)國外設(shè)計(jì)形式和理念的基礎(chǔ)上，對連接處的詳細(xì)構(gòu)造和理論計(jì)算方法進(jìn)行研究，并采用室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，將研究成果應(yīng)用于依托工程。由交通部公路科學(xué)研究院和清華大學(xué)共同完成。專題七：預(yù)應(yīng)力鋼筋轉(zhuǎn)向裝置和錨固體系的設(shè)計(jì)研究對于波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合橋梁，其預(yù)應(yīng)力通常采用外部預(yù)應(yīng)力體系，預(yù)應(yīng)力在梁體之內(nèi)與混凝土無粘結(jié)，采用鋼筋混凝土中間隔板式結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，在錨固端處完全靠錨具傳遞給結(jié)構(gòu)，這樣轉(zhuǎn)向肋與鋼腹板局部以及錨固端的受力比較復(fù)雜。本專題針對體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的轉(zhuǎn)向裝置和錨固體系，重點(diǎn)研究其轉(zhuǎn)向裝置和錨固體系的設(shè)計(jì)和局部應(yīng)力仿真分析，并進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)和仿真分析的合理性。由交通部公路科學(xué)研究院

12、和哈爾濱工業(yè)大學(xué)共同完成。專題八：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋施工工藝與技術(shù)研究本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁，對其施工工藝與技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和研究。依據(jù)依托工程著重研究波紋鋼腹板的軋制和制造，現(xiàn)場安裝、定位、拼裝以及防腐等施工工藝。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題九：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁橋室內(nèi)模型試驗(yàn)研究波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁作為一種力學(xué)性能比較復(fù)雜的新結(jié)構(gòu)，有必要對其進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)從而為實(shí)橋設(shè)計(jì)提供必要的參考和依據(jù)。本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，根據(jù)依托工程對模型梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確其試驗(yàn)加載方法、測試項(xiàng)目和手段，然后對其進(jìn)行試驗(yàn)，并將與理論計(jì)算結(jié)果的分析比較，根據(jù)模型試

13、驗(yàn)的實(shí)測結(jié)果對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)提出修改和優(yōu)化建議。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題十：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁橋設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁實(shí)橋，在室內(nèi)模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國外的實(shí)橋設(shè)計(jì)資料，通過前述的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和程序進(jìn)行依托工程結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，完成施工圖的局部和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。在依托工程的建造過程中，對施工過程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，并在成橋后，對其進(jìn)行成橋動靜載試驗(yàn)。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題十一：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南的編制本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋，通過總結(jié)其理論分析、模型試驗(yàn)、實(shí)橋設(shè)計(jì)、施工及動靜載實(shí)測分析的成果，整理和完善波紋鋼腹

14、板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法，給出結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位構(gòu)造設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性建議。提出波紋鋼腹板的制作工藝和組合橋梁的施工工藝并指出施工注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制要求。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題十二：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑通用圖的編制本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋，分別對40m和50m跨徑的簡支梁橋進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)，并編制了40m和50m跨徑的簡支梁橋的通用圖。由交通部公路科學(xué)研究院完成。專題十三：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋綜合計(jì)算程序的編制和開發(fā)本專題根據(jù)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完善前期科研工作中已經(jīng)開發(fā)的計(jì)算程序，對程序的界面設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，完成程序的實(shí)際應(yīng)用和調(diào)試。

15、專題十四：波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋經(jīng)濟(jì)性能評價(jià)分析本專題針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，分析依托工程造價(jià)的組成，進(jìn)行施工后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能綜合評價(jià)和總結(jié)，并與普通混凝土箱梁、普通鋼混凝土組合箱梁以及普通混凝土T梁造價(jià)上的差別進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合連續(xù)箱梁橋與普通混凝土連續(xù)箱梁橋的造價(jià)進(jìn)行了預(yù)測對比分析。由交通部公路科學(xué)研究院完成。2.3 實(shí)施方案本項(xiàng)目采取的實(shí)施方案是：在廣泛收集國內(nèi)外相關(guān)資料和調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行各種構(gòu)造形式的鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土頂?shù)装逍滦拖淞航Y(jié)構(gòu)的比選和綜合評價(jià)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)進(jìn)行波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的建設(shè)成套技術(shù)研究。在結(jié)構(gòu)計(jì)算理論方面，在總結(jié)項(xiàng)目組

16、前期科研工作成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善波紋鋼腹板的剪切屈曲、整個波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)的抗彎、截面抗扭等關(guān)鍵問題的理論分析方法。結(jié)合模型梁和實(shí)橋設(shè)計(jì)，重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究，并且補(bǔ)充必要的室內(nèi)模型試驗(yàn)來驗(yàn)證理論分析和實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法。此外對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋的動力和疲勞特性進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究，并按照新橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的要求和基于性能設(shè)計(jì)的思想，為實(shí)橋設(shè)計(jì)提供依據(jù)和建議。對波紋鋼腹板與上下混凝土翼緣板的剪力連接構(gòu)造以及預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)造形式等其他一些問題進(jìn)行分析，解決實(shí)際工程應(yīng)用中的難點(diǎn)問題。結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)，在波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋施工工藝與技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，在西部

17、地區(qū)的依托工程中建造波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁實(shí)橋，并編寫波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南，為這種新型橋梁在西部地區(qū)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。3. 取得的主要研究成果本項(xiàng)目在詳細(xì)調(diào)研和全面總結(jié)前期科研成果的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的理論分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)、實(shí)橋設(shè)計(jì)和動靜載實(shí)測等一系列的研究工作，取得了如下一批具有創(chuàng)新性和實(shí)用價(jià)值的研究成果。(1) 在充分考慮了初始缺陷及焊接殘余應(yīng)力的影響下，在國內(nèi)外首次提出了考慮局部屈曲、整體屈曲與塑性強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系的波紋鋼腹板抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式，式3-1，并通過波形腹板抗剪試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，可推廣用于工程實(shí)際，能夠保證設(shè)計(jì)對于安全度的要求。 (3-1)式中：和分

18、別為局部屈曲強(qiáng)度和整體屈曲強(qiáng)度，n根據(jù)局部屈曲系數(shù)和整體屈曲系數(shù)來確定。圖3-1為抗剪試驗(yàn)裝置和圖3-2為試件最終破壞形態(tài)。 (a) 加載裝置(b) 側(cè)向支撐圖3-1 抗剪試驗(yàn)裝置圖 (a) (b) (c) (d) 圖3-2 試件最終破壞形態(tài)圖(2) 在克服了Mo.L.Y方法中三點(diǎn)明顯不合理之處基礎(chǔ)上，在國內(nèi)外首次建立了充分滿足平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和材料本構(gòu)方程的波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的純扭性能分析模型。完成了波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁靜力純扭試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果的對比分析表明計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。 圖3-3 波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁純扭分析流程圖(3) 在國內(nèi)首次針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁，研究了

19、疲勞強(qiáng)度的影響因素以及波紋鋼腹板的幾何參數(shù)、波紋鋼腹板與混凝土頂?shù)装暹B接方式對其疲勞性能的影響。并完成了波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁疲勞試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)梁在200萬次加載循環(huán)后均未發(fā)生疲勞破壞。(4)針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的動力特性，在國內(nèi)首次分析了波紋鋼腹板箱梁幾何參數(shù)對其動力特性的影響，揭示了其在幾何參數(shù)變化的情況下動力特性的變化規(guī)律。同時(shí)還分析了預(yù)應(yīng)力對橋梁自振特性的影響，對如何計(jì)算波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的自振特性提出了建議。(5)在國內(nèi)外首次采用三維汽車模型，將車輛波紋鋼腹板橋視為相互作用的動力系統(tǒng)，并考慮車輛在橋上的不同位置以及不同車輛數(shù)目和不同車速等復(fù)雜情況，推導(dǎo)了車-橋體

20、系的動力平衡方程組，用逐步積分法求解。針對實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的多種不同工況，進(jìn)行了大量的數(shù)值計(jì)算，對沖擊系數(shù)提出建議。(6)在國內(nèi)外首次分析扭轉(zhuǎn)對其抗震性能的影響以及進(jìn)行了腹板剪切抗震穩(wěn)定性分析。(7) 針對栓釘連接件，在國內(nèi)首次提出了混凝土受拉狀態(tài)下栓釘承載能力的計(jì)算公式。(8) 針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁結(jié)構(gòu)，在有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上給出了適用于該結(jié)構(gòu)的混凝土塊式、鋼制塊式及混凝土肋式三種轉(zhuǎn)向裝置的構(gòu)造要點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則，并提出了與現(xiàn)行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（JTG D62-2004）相適應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，在依托工程中得以了應(yīng)用。(9)在國內(nèi)外首次研究了波紋鋼腹板剪力連接鍵

21、對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的整體工作性能的影響，通過試驗(yàn)證明了埋入式的連接鍵的可靠性和工程實(shí)用性。(10)針對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋，在國內(nèi)首次開發(fā)了針對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的三維建模與計(jì)算模塊，為此類橋梁的計(jì)算和精細(xì)化設(shè)計(jì)提供了有效的手段和保障，此模塊應(yīng)用在本項(xiàng)目大量參數(shù)分析和依托工程的計(jì)算分析之中，效果良好。 圖3-4 模型創(chuàng)建主菜單圖3-5 求解處理主菜單圖3-6 計(jì)算模塊在依托工程中的應(yīng)用(11)在國內(nèi)外首次研究了波紋鋼腹板單箱多室箱梁的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)理論，并應(yīng)用于實(shí)體工程三道河中橋，并通過施工監(jiān)控和成橋試驗(yàn)，驗(yàn)證了波紋鋼腹板單箱多室箱梁應(yīng)用于寬橋的可行性和適用性。 圖3-7 現(xiàn)場的監(jiān)控過程(

22、12)建成了波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋三道河中橋，其50m的跨度在已建成的國內(nèi)簡支橋型里是最大的。圖3-8 波紋鋼腹板簡支箱梁(13)在總結(jié)本項(xiàng)目和國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本項(xiàng)目的依托工程，提出了波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南和40m、50m標(biāo)準(zhǔn)跨徑通用圖，可為此類工程提供借鑒和技術(shù)參考，同時(shí)也為其在國內(nèi)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。(14)在國內(nèi)首次對波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行了分析。本項(xiàng)目立項(xiàng)四年以來在各參研單位的共同努力下圓滿完成了合同規(guī)定的各項(xiàng)科研任務(wù)，提交的研究報(bào)告如下：(1)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋國內(nèi)外課題調(diào)研報(bào)告(2)波紋鋼腹板的剪切屈曲分析及抗剪承載

23、力的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究報(bào)告(3)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋抗彎性能分析研究報(bào)告(4)波紋鋼腹板組合箱梁截面的扭轉(zhuǎn)性能分析研究報(bào)告(5)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋空間受力分析及疲勞性能研究報(bào)告(6)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋動力性能研究報(bào)告(7)鋼腹板與上下混凝土翼緣板的剪力連接構(gòu)造研究報(bào)告(8)預(yù)應(yīng)力鋼筋轉(zhuǎn)向裝置和錨固體系的設(shè)計(jì)研究報(bào)告(9)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋施工工藝與技術(shù)研究報(bào)告(10)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁橋室內(nèi)模型試驗(yàn)研究報(bào)告(11)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力簡支箱梁橋設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究報(bào)告(12)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋?qū)崢騽屿o載實(shí)測報(bào)告(13)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指

24、南(14)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑通用圖(15)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋結(jié)構(gòu)分析與綜合計(jì)算程序(16)波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋經(jīng)濟(jì)性能評價(jià)分析報(bào)告4. 項(xiàng)目的效益分析及推廣應(yīng)用前景波紋腹板組合箱梁橋的結(jié)構(gòu)和技術(shù)優(yōu)勢在本項(xiàng)目依托工程的實(shí)施過程中得到了很好的體現(xiàn)，解決了高腹板混凝土澆注時(shí)常遇到的難題，波紋腹板和體外預(yù)應(yīng)力的采用加快了施工進(jìn)度，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，其經(jīng)濟(jì)和社會效益的體現(xiàn)是長久的。同時(shí)通過對于波紋腹板連續(xù)梁橋的方案設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性能分析表明，這種結(jié)構(gòu)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢在大跨度的連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋梁上將能夠得到更好的體現(xiàn)和發(fā)揮，且這種結(jié)構(gòu)可以解決現(xiàn)在很多大跨連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)中出現(xiàn)的腹板開裂問題，也提高結(jié)構(gòu)的耐久性。因此這種結(jié)構(gòu)在大跨度連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋梁中有很好的應(yīng)用前景，目前國內(nèi)已經(jīng)正在開展相關(guān)的工程實(shí)踐工作，本項(xiàng)目的研究成果可以為此類工程實(shí)踐提供理論支持、