波形鋼腹板講稿

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土

橋及其在我國(guó)的應(yīng)用中國(guó)工程設(shè)計(jì)大師王用中2012年11月中國(guó)工程設(shè)計(jì)大師國(guó)家有突出貢獻(xiàn)專家享受政府特殊津貼專家河南省優(yōu)秀專家河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院原院長(zhǎng)現(xiàn)首席顧問(wèn)深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司顧問(wèn)河南大建橋梁鋼構(gòu)股份有限公司首席顧問(wèn)河南海威工程咨詢有限公司王用中簡(jiǎn)介董事長(zhǎng)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的力學(xué)性能波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例目錄概述波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的力學(xué)性能波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例概述波形鋼腹板那預(yù)應(yīng)力混凝土橋及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用法國(guó)于1986年提出用彎成波折形狀的薄壁鋼板，來(lái)代替混凝土腹板，建成跨度31m+43m+31m、首座連續(xù)波折腹板組合箱梁橋。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的提出

顧名思義，波形鋼腹板PC箱梁橋就是用波形鋼板取代預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁。其顯著特點(diǎn)是用8-30mm厚的鋼板取代厚30-80cm厚的混凝土腹板。由于頂?shù)装孱A(yù)應(yīng)力束放置空間有限，而使用體外索則是波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的第二個(gè)特點(diǎn)。波形鋼腹板PC箱梁橋的定義

波形鋼腹板PC箱梁橋這一獨(dú)特的組合結(jié)構(gòu)橋梁有著比傳統(tǒng)PC箱梁橋更好的力學(xué)性能和優(yōu)點(diǎn)：

箱梁自重減輕10~30%，從而減少了恒載，降低了地震力，減小了恒載內(nèi)力，上、下部工程造價(jià)均有降低；

波形鋼腹板的折縐效應(yīng)一是降低了腹板抗壓剛度，從而提高了頂?shù)装孱A(yù)應(yīng)力效率，二是加大了腹板抗剪切屈曲剛度，節(jié)省了鋼村，提高了腹板抗剪能力；

充分發(fā)揮各種材料的性能：混凝土抗彎、波形鋼腹板抗剪，截面回轉(zhuǎn)半徑最大，結(jié)構(gòu)受力更加合理；

部分體外索的應(yīng)用，有利于結(jié)構(gòu)整體承載力調(diào)整提升與病害處理，從這個(gè)方面講，可提高結(jié)構(gòu)耐久性；

造型美觀、施工方便，提高了建設(shè)速度等。波形鋼腹板PC箱梁橋的優(yōu)點(diǎn)（與一般PC箱梁橋比較）組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念項(xiàng)目單位PC箱梁橋波形鋼腹板PC箱梁橋鋼-混凝土組合梁橋材料用量砼m3/m21.29（100%）0.98（76%）0.52（40%）鋼材kg/m2--85.00400鋼筋kg/m2225.00（100%）138.00（61%）82（36%）PC鋼材kg/m268.00（100%）49.00（72%）30（44%）單位長(zhǎng)度重量t/m45.2（100%）35.2（78%）23.7（52%）上部構(gòu)造造價(jià)1.0（100%）0.92（92%）1.2（120%）

三種結(jié)構(gòu)上部材料及造價(jià)比較表（橋?qū)挵?3.5m，跨徑120m估算）波形鋼腹板PC橋CO2總排量比鋼橋與一般PC橋少結(jié)論：

波形鋼腹板PC橋比一般PC橋輕20%。在同一預(yù)應(yīng)力效應(yīng)條件下波形鋼腹板PC橋較一般PC橋需要的預(yù)應(yīng)力束少20%，因此波形鋼腹板PC橋較常規(guī)PC橋一般更經(jīng)濟(jì)。波形鋼腹板PC橋二氧化碳總排放量比一般PC橋、鋼橋均少20%以上，故波形鋼腹板PC橋?yàn)榈吞冀Y(jié)構(gòu)更加環(huán)保。

法國(guó)在80年代末期首先把鋼腹板運(yùn)用于橋梁結(jié)構(gòu)，并建成了第一座波形鋼腹板箱梁橋Cognac橋。隨著這種結(jié)構(gòu)成功的運(yùn)用，各國(guó)都相繼建造了數(shù)座此類型的橋梁。如法國(guó)的Maup`re橋、Asterix橋、Dole橋、挪威的Tronko橋、委內(nèi)瑞拉的Caracas橋、Corniche橋。日本在引進(jìn)這種新結(jié)構(gòu)后，很快就在1993年成功建造了日本第一座波形鋼腹板箱梁橋—新開橋。隨著科研和實(shí)踐的進(jìn)一步的深入，日本建造了一系列的此類橋，成為目前修建此類橋型最多的國(guó)家，在建和已建成的橋已超過(guò)200座。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用橋梁名施工方法構(gòu)造形式橋長(zhǎng)(m)跨徑布置(m)備注Cognac橋（法國(guó)）滿堂支架3跨連續(xù)10531+43+31法國(guó)第一座Altwipfergrund

橋（德國(guó)）懸臂施工3跨連續(xù)81.5+115+81.4其景觀效果見圖2矢作川橋（日本）懸臂施工4跨預(yù)應(yīng)力斜拉橋820.0173.4＋2×235.0＋173.4最大跨斜拉橋日見夢(mèng)大橋（日本）懸臂施工3跨部分斜拉橋36591.8＋180＋91.8最大跨部分斜拉橋安威川橋懸臂施工八跨連續(xù)鋼構(gòu)632.850.4+120+179+99.5+3@50+33.9最大跨連續(xù)鋼構(gòu)橋豐田巴川橋（日本）懸臂施工5跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁640.084.9+155+164+152+81.9最大跨連續(xù)梁橋?qū)m家島高架橋（日本）懸臂施工23跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁143251.2＋7×53.0＋54.0＋85.0＋53.0＋3×52.0＋58.5＋60.0＋101.5連續(xù)長(zhǎng)度1432m伊朗BR-06橋（中國(guó)援建）懸臂施工3跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁325.083+153+83深圳市政設(shè)計(jì)表1

國(guó)外具有代表性波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用第一座波形鋼腹板組合梁橋法國(guó)Cognac橋（31m+43m+31m）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用Dole橋（48m+5×80m+48m）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用德國(guó)Altwipfergrund橋（81.5m+115m+81.4m）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用本谷橋（44m+97.2m+44m連續(xù)剛構(gòu)橋）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用

矢作川斜拉橋：173.4m+2×235.0m+173.4m,已建成的最寬的波形鋼腹板橋，橋?qū)?3.8m波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用（日本）日見夢(mèng)低塔斜拉橋：91.8m+180m+91.8m波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用銀山御幸橋（耐候鋼）白澤橋（耐候鋼）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)外的應(yīng)用Rap.con/RW工法津久見川施工方案橋梁簡(jiǎn)介：工程名稱：東京—九州高速公路，津久見川橋橋長(zhǎng)：49.6+2@75+47+42.6總寬：10.7m施工方法：懸臂施工（Rap.con/RW工法）PC鋼材：主梁縱向預(yù)應(yīng)力：SWR7B19S15.2

頂?shù)装鍣M向預(yù)應(yīng)力：SWPR191S21.8Rap.con/RW工法津久見川橋施工方案1.橫向體外索張拉2.移動(dòng)作業(yè)車，推進(jìn)預(yù)制件安裝3.PC板架設(shè)，橫板架設(shè)，波形鋼腹板安裝4.頂?shù)装屙艥仓w外束安裝，橋面板橫向預(yù)應(yīng)力張拉用波形鋼腹板作導(dǎo)梁的頂推施工方法——島崎川橋施工島崎川橋全長(zhǎng)554m，橋跨布置為：51.8m+4X54.5m+56m+3X50m+40m+35.8m導(dǎo)梁總圖導(dǎo)梁斷面圖導(dǎo)梁下弦采用高強(qiáng)纖維砼（UFC），本橋應(yīng)用的砼中配有2%的補(bǔ)強(qiáng)鋼纖維，用90℃蒸氣養(yǎng)生，48小時(shí)拉壓強(qiáng)度達(dá)180N/mm2，剪切強(qiáng)度達(dá)8N/mm2。用波形鋼板上翼緣板作為導(dǎo)梁的上弦用波形鋼腹板作導(dǎo)梁的頂推施工方法——島崎川橋施工跨徑布置：52.7+54+54+52.7帶斜撐的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，采用頂推的施工方案用帶斜撐的波形鋼腹板作導(dǎo)梁的頂推施工方法

——桂島高架橋設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)斷面頂推時(shí)的斷面用帶斜撐的波形鋼腹板作導(dǎo)梁的頂推施工方法

——桂島高架橋帶斜撐的波形鋼腹板PC箱梁橋核心斷面頂推帶斜撐的波形鋼腹板PC橋預(yù)制構(gòu)件的采用架設(shè)時(shí)的預(yù)應(yīng)力束布置用帶斜撐的波形鋼腹板作導(dǎo)梁的頂推施工方法

——桂島高架橋施工內(nèi)容：基礎(chǔ)、墩身施工，于墩頂安裝臨時(shí)支座及永久支座，同時(shí)工廠制作波形鋼腹板鋼梁波形鋼腹板橋逐孔澆注施工方案步驟1/4施工內(nèi)容：逐孔吊裝波形鋼腹板鋼梁支于臨時(shí)支座上，及時(shí)安裝鋼梁間臨時(shí)橫向支撐波形鋼腹板橋逐孔澆注施工方案步驟2/4施工內(nèi)容：在鋼梁上懸掛模板，澆筑混凝土頂?shù)装濉２ㄐ武摳拱鍢蛑鹂诐沧⑹┕し桨覆襟E3/4波形鋼腹板橋逐孔澆注施工方案步驟4/4施工內(nèi)容：澆筑頂板混凝土并養(yǎng)生，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后張拉預(yù)應(yīng)力束，做橋面系施工。施工步驟波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁法波形鋼腹板·混凝土組合箱梁法施工說(shuō)明與簡(jiǎn)圖施工說(shuō)明與簡(jiǎn)圖1現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝或少支架現(xiàn)澆波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼工字梁?，F(xiàn)場(chǎng)制作、安裝或少支架安裝波形鋼腹板工字鋼梁。2以波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼工字梁為承載結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆橋孔頂?shù)装屙?。以波形鋼腹板工字梁為承重結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆橋孔頂?shù)装屙拧?完成橋面系施工。完成橋面系施工。比較波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼工字梁較重；吊裝重量較大；橋面板村咋接頭；無(wú)支架施工適應(yīng)跨度較大。波形鋼腹板工字梁較輕；吊裝重量小；橋面板整體性好；無(wú)支架施工適應(yīng)跨度較小。施工法示意波形鋼腹板PC橋的效益

波形鋼腹板PC橋的效益體現(xiàn)在三個(gè)方面：結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，無(wú)腹板開裂問(wèn)題，抗裂性能好造價(jià)低廉，可節(jié)省工程造價(jià)8~12%

施工簡(jiǎn)便，可望縮短工期工

序波形鋼腹板PC結(jié)合梁一個(gè)懸澆節(jié)段（鄄城黃河公路大橋）/d常規(guī)PC梁一個(gè)懸澆節(jié)段(荊岳長(zhǎng)江公路大橋)/d桁車或掛藍(lán)前移0.50.5波形鋼腹板安裝0.25----模板就位、標(biāo)高調(diào)整0.51鋼筋安裝（含預(yù)應(yīng)力）0.52混凝土澆筑0.250.5混凝土等強(qiáng)55梁段張拉0.50.5壓漿0.5其他因素0.50.5合計(jì)810.5鄄城黃河橋施工中曾與類似條件下施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋-荊岳長(zhǎng)江公路大橋北灘橋懸澆工效進(jìn)行對(duì)比，其工效對(duì)比見表：表1：波形鋼腹板PC結(jié)合梁與常規(guī)PC梁懸澆實(shí)際工效對(duì)比施工工效提高鄄城黃河公路大橋混凝土梁懸臂施工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的張拉齡期不低于5d控制，由于該懸臂施工桁車體系就位、模板安裝工效高，加之一個(gè)節(jié)段混凝土方量較常規(guī)PC結(jié)合梁少25%以上，同時(shí)鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝及后期張拉壓漿作業(yè)量相當(dāng)少，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)一個(gè)節(jié)段比常規(guī)PC梁節(jié)省工期25%左右，同時(shí)由于波形鋼腹板PC結(jié)合梁長(zhǎng)短長(zhǎng)度大，相同跨度的橋梁節(jié)段數(shù)量相對(duì)較少，考慮此因素后，工期將節(jié)省30%以上。

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋的最大特點(diǎn)就是用波形鋼腹板取代了通常的砼腹板，其最直觀的優(yōu)點(diǎn)是約占砼箱梁重量的20～30%的砼腹板被輕量化了。箱梁自重減輕了15-25%左右，箱梁自重的減輕最直接的效益是減少了上部構(gòu)造自重內(nèi)力，從而減少了上部構(gòu)造混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的用量，其造價(jià)降低約8-12％。箱梁自重減輕另一效益為下部基礎(chǔ)工程量的減少。以鄄城黃河橋?yàn)槔?，因黃河中下游橋樁一般為摩擦樁，其單幅主墩樁基礎(chǔ)初步設(shè)計(jì)為6φ2.2m長(zhǎng)100m，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)化成波形鋼腹板連續(xù)箱梁后同一單幅主墩樁基礎(chǔ)更改為6φ2.2m長(zhǎng)80m，樁長(zhǎng)縮短了20%。經(jīng)濟(jì)效益先張波形鋼腹板PCT梁橋上部費(fèi)用較常規(guī)砼T梁減小6%曾宇川橋經(jīng)濟(jì)效益日本本谷橋砼腹板與波形鋼腹板方案材料數(shù)量對(duì)比

經(jīng)濟(jì)效益根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行橋梁材料綜合單價(jià)估計(jì)，此橋僅上部結(jié)構(gòu)造價(jià)節(jié)省了12.4%項(xiàng)目類別單位砼腹板波形鋼板增減數(shù)量摘要混凝土模板鋼筋m3m2t2148.46841.3285.941680.75558.0257.02-467.7-1283.3-28.927sck=40MPaSD345預(yù)應(yīng)力鋼筋體內(nèi)索體內(nèi)索粗鋼筋φ32DW體外索KgKgKgkg-5904636510-47905--14727

主鋼絲SWPR7BL12S12.7主鋼絲SWPR7AL12S12.4主鋼絲φ32SBPR930/1180DW主鋼絲SWPR7BL19S15.2橋面板橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋橋面板橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋DW橫梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋橫梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋DW豎向粗鋼筋KgKgKgKgKg-20843-1586436616870-1663--

后期粘結(jié)鋼筋SWPR19

1S28.6橫向φ32SBPR930/1180W橫向φ32SBPR930/1080橫向φ32SBPR930/1180DW垂直鋼筋φ32SBPR930/1180DW波形鋼板SM490YB特殊規(guī)格t-120.3+120.3項(xiàng)次工程或費(fèi)用名稱單位總數(shù)量概算金額（元）4-30米鋼腹板組合箱梁4-30米預(yù)應(yīng)力組合箱梁概算金額比一建筑安裝工程橋長(zhǎng)米513.0405,171,1235,916,5600.874二基礎(chǔ)橋長(zhǎng)米513.0401,764,0242,227,5170.792三下部構(gòu)造橋長(zhǎng)米513.040395,769473,6600.834四上部構(gòu)造橋長(zhǎng)米513.0402,500,1572,583,9560.968六調(diào)治及其他工程橋長(zhǎng)米513.04041,79841,7981.000七臨時(shí)工程橋長(zhǎng)米513.04074,19074,1901.000八施工技術(shù)裝備費(fèi)橋長(zhǎng)米513.040107,182139,2560.770九計(jì)劃利潤(rùn)橋長(zhǎng)米513.040142,910185,6740.770十稅金橋長(zhǎng)米513.040145,093190,5090.762信陽(yáng)潑河橋經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

經(jīng)濟(jì)效益部位主要材料單位施工圖設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)節(jié)省值節(jié)省比例123455-64/5上部C50砼m3299453812081750.757波形鋼板t27220-2722--體內(nèi)束鋼絞線t141922318120.636體外束鋼絞線t4910-491--φ32mm精軋螺紋鋼筋t02212210波紋管m123568188184646160.657錨具孔4937277644282720.636HRB335鋼筋t4342647621340.670R235鋼筋t01921920下部C30砼m319663199763130.984C25砼m3430124857255600.886HRB335鋼筋t285735837260.797R235鋼筋t1136034900.187鄄城黃河橋主要材料對(duì)比根據(jù)以上數(shù)量節(jié)省值估計(jì)施工圖設(shè)計(jì)比初步設(shè)計(jì)節(jié)省造價(jià)約7000萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益90年代，國(guó)內(nèi)對(duì)波形鋼腹板箱梁的研究和應(yīng)用已興起，先后有交通部交通科研設(shè)計(jì)院、西南交通大學(xué)、東南大學(xué)、重慶交通大學(xué)等單位對(duì)該組合箱梁的鋼腹板屈曲強(qiáng)度、方案設(shè)計(jì)、橋面板有效寬度、剪力連接鍵等做過(guò)研究。

2006年以前，國(guó)內(nèi)只修建了數(shù)座波形鋼腹板箱梁橋，具有代表性的有青海三道河橋（50m跨單箱雙室大箱梁），江蘇淮安的長(zhǎng)征橋(18.5m+30.5m十18.5m的3跨連續(xù)梁，人行橋)，河南的潑河大橋(4跨30米先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋，公路橋)，重慶市永川的大堰河橋(25m簡(jiǎn)支箱梁，公路橋)及山東東營(yíng)的兩座人行橋。

2006年山東鄄城黃河主橋（70m+11×120m+70m）波形鋼腹板PC箱形連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)、施工標(biāo)志著我國(guó)波形鋼腹板PC橋進(jìn)入成規(guī)模的工程實(shí)用階段。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用橋名橋跨（m）橋面寬（m）箱式梁高（m）設(shè)計(jì)深度與工程進(jìn)展鄄城黃河公路大橋70+11×120+702×13.5m單箱單室3.5~7.m已建成南京長(zhǎng)江四橋

跨大堤橋56m+96m+56m2×16單箱單室3.0～6.5在建臺(tái)中生活圈4號(hào)線大里溪橋99+3×145+99m25.8m單箱三室4.0~8.5m已建南昌朝陽(yáng)贛江大橋79+5@150+79m48.5m單箱多室4.7m設(shè)計(jì)中桃花峪黃河大橋75m+135m+75m2×16.55單箱單室3.5～7.5在建珠海前山河大橋90+160+90m2×15.75m單箱單室3.5~9.5m在建內(nèi)蒙古景家灣大橋44+3×80+44m12.75+14.5單箱單室2.7~5.0m在建重慶花天河大橋85+148+85m2×12m單箱單室4~8.5m待建深圳東寶河新安大橋88+156+88m2×16.5m單箱單室3.5~8.5m待建鄭州朝陽(yáng)溝大橋58+118+188+108m35m單箱四室4.5-7.0m設(shè)計(jì)中鄱陽(yáng)湖大橋125+220+220+125m28.5單箱多室3m在建我國(guó)在建、已建的波形鋼腹板PC橋波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用由表知：我國(guó)波形鋼腹板PC橋的應(yīng)用起步雖較晚，但發(fā)展迅速。鄄城黃河公路大橋（70m+11×120m+70m）波形鋼腹板PC連續(xù)梁主橋聯(lián)長(zhǎng)1460m，已超過(guò)日本的宮家島高架橋1432m的記錄。珠海前山河大橋主跨160m的設(shè)計(jì)已與日本豐田巴川橋的164m跨接近。鄱陽(yáng)湖大橋橋跨與矢作川橋類似。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用河南大廣高速衛(wèi)河大橋（47m+52m+47m,連續(xù)梁橋）新密溱水河大橋30m+70m+30m波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用臺(tái)中生活圈4號(hào)線波形鋼腹板組合橋（99m+3@145m+99m）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用廣州市魚窩頭立交匝道橋施工步驟：①架設(shè)波形鋼腹板工字梁

②現(xiàn)澆墩上塊

③掛模澆筑混凝土底板

④安裝預(yù)制頂板

⑤橋面系施工波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用橋名橋跨、橋?qū)捇炷?m3/㎡)/歸納計(jì)算值鋼筋(kg/㎡)/歸納計(jì)算值鋼板(kg/㎡)/歸納計(jì)算值預(yù)應(yīng)力(kg/㎡)/歸納計(jì)算值鄄城黃河橋70m+11×120m+70m2×13.5m0.84/0.91137.7/182.369.1/93.548.5/46.7深圳平鐵橋80m+130m+80m2×27m1.07/0.95151.8/193.292.6/99.456.5/48.8桃花峪黃河橋跨大堤橋75m+135m+75m2×16.25m0.93/0.96190.3/198.583.07/102.356.67/49.9珠海前山河大橋90m+160m+90m2×15.75m1.083/1.059176.82/225.47100.75/116.8862.0/55.37伊朗BR-06橋83m+153m+83m2×13.1m0.955/1.041167.99/220.1122.44/113.9656.26/54.28重慶花天河大橋85m+148m+85m2×12m1.164/1.014206.99/212.47122.67/109.7569.25/52.75波形鋼腹板PC橋每平方米材料用量指標(biāo)對(duì)比波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用注：表中設(shè)計(jì)指標(biāo)/據(jù)日本130座波形鋼腹板PC橋統(tǒng)計(jì)歸納指標(biāo)。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例概述波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的力學(xué)性能波形鋼腹板PC箱梁橋特性由于波形鋼腹板的應(yīng)用，波形鋼腹板PC箱梁截面較通常的PC箱梁截面，抗彎剛度約降低10%，剪力剛度降低50%，扭轉(zhuǎn)剛度降低90%，為此波形鋼腹板PC箱梁一般要設(shè)橫隔以保證相應(yīng)的抗扭剛度。波形鋼腹板PC箱梁橋動(dòng)力特性介于PC橋與鋼橋之間。波形鋼腹板PC箱梁橋縱向抗震性能優(yōu)于一般PC橋，橫向抗震性能基本相同。波形鋼腹板PC公路橋不存在疲勞驗(yàn)算問(wèn)題。據(jù)2005年日本對(duì)早期建設(shè)的三座波形鋼腹板PC橋的調(diào)查，說(shuō)明其耐久性類同一般鋼-混組合梁橋。力學(xué)特性截面參數(shù)計(jì)算對(duì)比

波形鋼腹板PC箱梁較同等高速PC箱梁斷面抗彎剛度降低10%左右，抗剪剛度降低50%左右,抗扭剛度降低90%左右，下表為算例（圖示見下頁(yè)）：力學(xué)特性受力性能單位①PC橋②波形鋼腹板橋②/①跨中斷面面積m27.125.800.81斷面慣性距m46.195.610.91扭轉(zhuǎn)慣矩m412.315.160.42腹板斷面面積m22.100.027-彎曲剛度EIKN.m21.92x1081.74x1080.91扭轉(zhuǎn)剛度GJKN.m21.60x1086.71x1070.42剪切剛度GAKN2.73x1072.08x1060.08根部斷面面積m214.947.850.53斷面慣性距m486.6068.240.79扭轉(zhuǎn)慣矩m495.0427.370.29腹板斷面面積m28.190.122-彎曲剛度EIKN.m22.68x1092.12x1090.79扭轉(zhuǎn)剛度GJKN.m21.24x1093.56x1080.29剪切剛度GAKN1.06x1089.39x1060.09波形鋼腹板橋自振頻率與阻尼系數(shù)波形鋼腹板PC橋的振動(dòng)特性與阻尼系數(shù)

由分析、試驗(yàn)、實(shí)橋檢測(cè)知，波形鋼腹板PC橋的振動(dòng)特性介于PC橋與鋼橋之間；一般PC橋體外束自振頻率為12Hz-18Hz，阻尼系數(shù)為0.0002，一般不會(huì)發(fā)生體外束引發(fā)整橋共振問(wèn)題。橋名新開橋銀山御幸橋本谷橋騰手川橋小河內(nèi)川橋構(gòu)造形式簡(jiǎn)支橋連續(xù)梁連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)Ｔ梁連續(xù)剛構(gòu)自振頻率(Hz)一階3.9502.7781.6481.8401.756二階5.4003.1671.8312.6952.491三階-3.7103.2353.2205.020阻尼系數(shù)一階0.02700.00700.03200.01180.0073二階0.03400.00840.02100.00920.0065三階-0.0095-0.00940.0056縱向抗震性：一般地說(shuō)主梁自重減輕、剛度減小地震效應(yīng)均會(huì)減少，三道河橋的實(shí)橋分析說(shuō)明波形鋼腹板PC橋較一般PC橋的抗震性能要好。橫向抗震性：波形鋼腹板PC橋梁不具有混凝土腹板，所以減少了承受面外方向地震的受拉鋼筋。因此，預(yù)計(jì)面外方向的抗力低于通常的混凝土箱梁橋。但是，面外方向的彎曲剛度亦有所下降，可是其量較小，所以認(rèn)為兩者的抗震性能基本相同?；炷另?、底板通過(guò)剛度較小的波形鋼腹板而連接，所以有人擔(dān)心混凝土頂、底板分別產(chǎn)生響應(yīng)，但是從分析中已經(jīng)確認(rèn)到兩個(gè)混凝土板連成一體響應(yīng)，而且不產(chǎn)生頂、底板之間的相位差，而且振幅基本相同?？傊?，波形鋼腹板PC橋梁的抗震能力介于PC橋與鋼橋之間。波形鋼腹板PC橋的抗震性能由銀山御幸橋車輛動(dòng)載試驗(yàn)得到波形鋼腹板橋本身振動(dòng)加速度最大值為3gal，其值非常小，因此認(rèn)為其疲勞問(wèn)題會(huì)很少?？紤]的重點(diǎn)是波形鋼腹橋與翼緣板的連接焊縫，日本曾作過(guò)波形鋼腹板橋、波形鋼腹板PC橋的疲勞模型試驗(yàn)與有限元分析，同時(shí)作了（44.25+136+44.25）m三跨連續(xù)梁實(shí)橋有限元分析，結(jié)論是較高應(yīng)力發(fā)生在腹板與砼連接的過(guò)焊孔處，但是這里應(yīng)力幅很小，一般不會(huì)發(fā)生疲勞問(wèn)題。波形鋼腹板PC橋的抗疲勞性能

下圖為波形鋼腹板相互連接處采用搭接接頭（連續(xù)貼角焊）時(shí)，已經(jīng)被確認(rèn)滿足疲勞耐久性的波形鋼腹板上下端部的構(gòu)造與過(guò)焊孔形狀。當(dāng)采用這些接頭構(gòu)造時(shí)通常不要求再作疲勞驗(yàn)算。連接形狀特征·Dole橋（法）中所采用的接頭構(gòu)造·單側(cè)插入式構(gòu)造·在Dole橋（法）構(gòu)造的兩側(cè)均設(shè)置過(guò)焊孔·單側(cè)插入式構(gòu)造·通過(guò)使用曲線而消除銳角的構(gòu)造·兩側(cè)插入式構(gòu)造疲勞耐久性被確認(rèn)的搭接接頭（連續(xù)貼角焊）的構(gòu)造。波形鋼腹板PC橋的抗疲勞性能滿足疲勞耐久性的波形鋼腹板上下端部的構(gòu)造與過(guò)焊孔形狀波形鋼腹板PC橋的抗疲勞性能

其耐久性類同鋼-混組合梁橋，日本波形鋼腹板結(jié)構(gòu)研究會(huì)2005年組織對(duì)已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了5～10的新開橋（1993建成）、銀山御幸橋（1996年建成）、本谷橋（1999年建成）進(jìn)行了實(shí)地檢測(cè)，結(jié)果表明這三座橋外觀、內(nèi)在均無(wú)明顯病害，運(yùn)營(yíng)狀況正常。波形鋼腹板PC橋的耐久性鋼結(jié)構(gòu)3種典型防腐體系50年使用壽命期間費(fèi)用比較涂裝耐久性項(xiàng)目表面處理+富鋅底漆（底涂層、中涂層）+聚氨酯面漆（面涂層）表面處理+噴鋁涂層（底涂層、中涂層）+聚氨酯面漆（面涂層）表面處理+鋅鋁偽合金涂層（底涂層、中涂層）+聚氨酯面漆（面涂層）項(xiàng)目建設(shè)初期防腐費(fèi)用重防腐涂裝，工廠施工，連同聚氨酯涂料面漆共4道涂層鋁涂層工廠施工（膜厚一般200μm），表面涂裝聚氨酯涂料面漆（一般膜厚80μm）鋅鋁偽合金工廠施工（膜厚一般120μm），表面涂裝聚氨酯涂料面漆（一般膜厚80μm）130元/m2210元/m2180元/m250年運(yùn)營(yíng)期間涂裝維護(hù)費(fèi)用每10年重新涂裝一次，共5次（重涂時(shí)必須噴砂除銹、拷白處理）30年內(nèi)鋁涂層有效無(wú)需維護(hù)，每15年只需重涂面漆，30年后涂層失效，需重新噴砂除銹、熱噴涂鋁涂層）50年內(nèi)鋅鋁偽合金涂層有效，無(wú)需維護(hù)，每15年只需重涂面漆，無(wú)需噴砂除銹。130×5＝450元/m230×2+210＝270元/m230×3＝90元/m250年間綜合費(fèi)用現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)施工搭建、人工費(fèi)、機(jī)械損耗費(fèi)等30×5＝150元/m230×3＝90元/m230×3＝90元/m250年間費(fèi)用合計(jì)930元/m2570元/m2360元/m2波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的力學(xué)性能波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例概述波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

波形鋼腹板在縱向由于折皺效應(yīng)，其縱向抗拉壓剛度小，故設(shè)計(jì)時(shí)可以認(rèn)為波形鋼腹板不承受軸向力：即近似認(rèn)為抗彎慣矩計(jì)算可僅考慮混凝土頂、底板，而剪力則完全由鋼腹板承擔(dān)，且剪應(yīng)力在腹板上作均勻分布。波形鋼腹板主要作用在于抗剪，故波形鋼腹板的厚度與形狀取決于抗剪強(qiáng)度與剪切屈曲穩(wěn)定性的需要。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼箱梁的另一技術(shù)特點(diǎn)是通常采用體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力索并用的方式：即在混凝土頂板、底板中配置縱向預(yù)應(yīng)力筋，用以抵抗施工時(shí)的荷載及自重。在箱內(nèi)配置體外預(yù)應(yīng)力束，通過(guò)轉(zhuǎn)向塊來(lái)轉(zhuǎn)向并最終錨固在橫隔板上，實(shí)現(xiàn)曲線或折線配筋，以體外索來(lái)承擔(dān)外荷載的作用，如有必要時(shí)，可以在使用期間封閉交通來(lái)張拉更換體外索以加固橋梁結(jié)構(gòu)或提高其承載力。結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

波形鋼腹板節(jié)段之間及與上、下混凝土板的連接：波形鋼腹板的預(yù)制節(jié)段之間一般通過(guò)高強(qiáng)螺栓或現(xiàn)場(chǎng)焊接的方式連接，波形鋼板與混凝土頂?shù)装宓倪B接：一是非埋入式連接，在波形鋼板的上下端部焊接鋼板，鋼板上焊接穿孔板、角鋼或剪力釘（柱型螺栓），使之與混凝土板結(jié)合在一起。二是埋入式連接，在波形鋼板上打孔。穿過(guò)鋼筋（貫通鋼筋），再在鋼板的上、下端部焊接縱向鋼筋（約束鋼筋）并埋入混凝土的結(jié)合方法。波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接波形鋼腹板與混凝土板的的連接波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接連接種類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)埋入式連接波形鋼板直接埋入混凝土頂、底板；橋軸方向的水平剪力由波形鋼板斜幅間混凝土塊（亦稱抗剪齒鍵）與焊接于鋼板頂端的約束鋼筋（亦稱連接鋼筋）及與橋軸成直角方向的貫穿鋼筋和混凝土銷承擔(dān)；與橋軸成直角方向的角隅彎矩由埋入波形鋼腹板和與橋軸成直角方向的貫穿鋼筋與混凝土銷承擔(dān)；由于系在混凝土中直接埋入鋼板，故從耐久性觀點(diǎn)考慮，在其界面上要注意密封。角鋼剪力鍵連接在波形鋼板上下端焊接翼緣板，再在翼緣板上焊接角鋼和U形鋼筋；橋軸方向剪力由角鋼、U形鋼筋承擔(dān)。與橋軸成直角的角隅彎矩由角鋼、U形鋼筋和穿過(guò)角鋼的橋軸方向的貫通鋼筋承擔(dān)。Twin-PBL連接在波形鋼板的頂端焊接翼緣板再在其上焊接兩塊帶孔鋼板；橋軸方向水平剪力由填充在孔內(nèi)的混凝土銷及穿過(guò)孔的貫穿鋼筋承擔(dān)；與橋軸成直角方向的角隅彎矩由填充孔的混凝土銷與穿孔的貫穿鋼筋抵抗。S-PBL+栓釘連接波形鋼板的頂端焊接翼緣板再在其上焊接一塊帶孔鋼板并焊植栓釘；橋軸方向水平剪力由填充孔的混凝土銷及穿過(guò)孔的貫穿鋼筋以及栓釘承擔(dān)；與橋軸成直角方向的角隅彎矩主要由栓釘承擔(dān)；開孔板屬開敞構(gòu)造，多采用與底板的連接。栓釘連接在波形鋼板上下端焊接翼緣板再在其上植焊栓釘；橋軸方向水平剪力由栓釘剪切力承擔(dān)；與橋軸成直角方向的角隅彎矩由栓釘抗拉力承擔(dān)。頂、底板的連接構(gòu)造的組合注：表中（1）、（2）為日本高速公路設(shè)計(jì)要領(lǐng)建議的工程招標(biāo)用連接方式：（1）用于跨度較大橋梁連接，（2）用于鹽腐蝕環(huán)境不強(qiáng)、跨徑較小的橋梁連接。波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接基本連接構(gòu)造分類與頂板連接與底板連接埋入式連接埋入式連接埋入式連接角鋼剪力鍵連接（1）角鋼剪力鍵連接角鋼剪力鍵連接角鋼剪力鍵連接（2）角鋼剪力鍵連接埋入式連接PBL鍵連接（1）Twin-PBL連接S-PBL連接+栓釘連接PBL鍵連接（2）Twin-PBL連接埋入式連接波形鋼腹板之間的連接設(shè)計(jì)顧名思義是設(shè)想與計(jì)算。用行話說(shuō)，包含概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算，波形鋼腹板PC橋的設(shè)計(jì)包括，概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造措施。橋梁的概念設(shè)計(jì)即按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定整體方案，結(jié)構(gòu)體系與關(guān)健構(gòu)造要點(diǎn)。波形鋼腹板PC箱梁適用橋型類同PC箱梁，唯以連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、部分斜拉橋居多。波形鋼腹板PC橋的概念設(shè)計(jì)波形鋼腹板PC箱梁橋的橫斷面選擇，要考慮彎曲、扭轉(zhuǎn)、畸變剛度，并兼顧道路寬度、連接構(gòu)造、橋面板受力及下部與基礎(chǔ)構(gòu)造等因素，而且應(yīng)該在考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與施工方案之后，決定箱梁的斷面形狀。波形鋼腹板PC箱梁橋的橫斷面如同一般PC箱梁橋一樣多數(shù)采用直腹板斷面，但為減少橋面板懸挑長(zhǎng)度、合理墩臺(tái)設(shè)計(jì)、加大箱梁畸變剛度，亦有采用斜腹板斷面的。倘若橋面較寬時(shí)，可有三種選擇：?jiǎn)问叶嘞鋽嗝?、單箱多室斷面和帶斜撐的單箱單室斷面。a)南山橋（單室多箱）b)小犬丸川橋（斜腹板）c)桂島高架橋（帶斜撐）d)本谷橋（直腹板）e)矢作川橋（單箱多室）波形鋼腹板PC箱梁橋縱向受力與PC箱梁橋縱向受力類似，其重量可減輕，但剛度亦較低，故波形鋼腹板PC箱梁橋的總體設(shè)計(jì)可參照PC箱梁橋，其梁高設(shè)計(jì)亦可參照PC箱梁橋。對(duì)波形鋼腹板的PC箱梁橋，即使提高梁高，對(duì)恒載的影響也是很小的，所以比起混凝土腹板的PC箱梁橋，其梁高的選擇一般略高于PC箱梁橋。梁高統(tǒng)計(jì)歸納計(jì)算公式為：跨中斷面高跨比

(h/L)=(0.0047×L+0.7859)×(3×10-6L2-0.0009L+0.0887)

根部斷面高跨比

(h/L)=(0.002×L+0.9338)×(-2×10-6L2-0.0003L+0.0483)梁底曲線設(shè)置類同PC橋一般常用二次拋物線。波形鋼腹板PC箱梁橋的概念設(shè)計(jì)波形鋼腹板PC箱梁橋的箱形斷面總體尺寸與設(shè)置規(guī)則，類同于普通PC箱梁。波形鋼腹板PC箱梁橋的支點(diǎn)附近，要用一段混凝土里襯，使波形鋼腹板與墩上塊箱梁混凝土腹板連成一體，以使應(yīng)力順利過(guò)渡。波形鋼腹板PC箱梁橋，比起通常的混凝土腹板PC箱梁橋，因斷面抗扭剛度較小，為提高其抗扭能力，應(yīng)設(shè)置必要的橫隔。橫隔設(shè)置一般按維持兩種箱梁扭轉(zhuǎn)剛度一致原則設(shè)置，設(shè)置方法有：經(jīng)驗(yàn)公式法：其橫隔間距設(shè)置經(jīng)驗(yàn)公式為：空間有限元分析法：靜力法動(dòng)力法波形鋼腹板PC箱梁橋的概念設(shè)計(jì)波形鋼腹板PC箱梁橋的概念設(shè)計(jì)波形鋼腹板的概念設(shè)計(jì)的合理性，可用波形鋼腹板PC箱梁橋的材料用量指標(biāo)校檢。橋名珠海前山河大橋方案一珠海前山河大橋方案三伊朗德黑蘭BR-06橋邢臺(tái)七里河紫金大橋鄭州桃花峪跨大堤橋跨徑設(shè)置(m)90+160+9090+160+9083+153+8388+156+8875+135+75橋面箱梁寬2x15.75m2x15.75m2x13.1m13m2x16.05m根部箱梁高(m)10(1/16)9.5(1/16.8)8.8(1/17.4)9.0(1/17.3)7.5(1/18)跨中箱梁高(m)3.5(1/45.7)3.5(1/45.7)3.5(1/43.7)4.2(1/37.4)3.5(1/38.6)梁底曲線2次拋物線2次拋物線1.8次拋物線1.8次拋物線1.8次拋物線箱梁頂板厚28cm28cm30cm30cm30cm箱梁底板厚32~12032~12030~11032~12028~80箱梁底寬及頂板挑臂8,3.8758.7,3.5256.5,3.36.5,3.259,3.525腹板厚45cm~70cm~85cm16mm,22mm,26mm10mm~24mm14mm~24mm10mm~22mm中墩附近砼里襯長(zhǎng)9.6m11.91m24.8m6.4m預(yù)應(yīng)力頂板束15-2215-2215-1915-1915-27,15-15體外束15-1515-2215-1915-22箱梁節(jié)段劃分(邊-中)8.84+2+6x4.5+4x4+8x3.5+1.68.4+3.2+7x4.8+6x6.4+12.84.9+3.2+17x4.8+15.48.4+3.2+15x4.8+4.4+3.25.9+3.2+10x4.8+5x3.2+3.8橫隔設(shè)置鋼管撐（不詳）50cm砼，邊跨3道中跨6道50cm砼，邊跨5道中跨10道30cm厚砼橫隔，邊跨4道中跨8道與頂?shù)装暹B接形式頂板雙PBL底板單PBL+栓釘頂板雙PBL底板單PBL+栓釘頂板雙PBL底板埋入頂板雙PBL底板埋入每平方米材料用量砼(m3/m2)1.291.0720.9551.1690.93預(yù)應(yīng)力鋼筋(kg/m2)33.3147.7351.676.0556.67普通鋼筋(kg/m2)218.66188.64167.8160.8190.3鋼板(kg/m2)104.27122.64134.3583.07波形鋼腹板設(shè)計(jì)尺寸

波形鋼腹板PC箱梁的扭轉(zhuǎn)剛度比混凝土腹板箱梁扭轉(zhuǎn)剛度小，因此應(yīng)用于曲線橋時(shí)應(yīng)當(dāng)留意控制彎曲半徑，適當(dāng)加大抗扭剛度。曲線梁橋的應(yīng)用

橋梁名主持機(jī)構(gòu)形式最小半徑本谷橋道路公團(tuán)3跨徑連續(xù)框架箱梁2,400m騰手川橋道路公團(tuán)3跨徑連續(xù)框架箱梁1,500m大內(nèi)山川第二橋道路公團(tuán)7跨徑連續(xù)框架箱梁2,200m小犬丸川橋道路公團(tuán)6跨徑連續(xù)框架箱梁1,000m小河內(nèi)川橋道路公團(tuán)2跨徑連續(xù)框架箱梁7,000m下田橋道路公團(tuán)4跨徑連續(xù)框架箱梁5,000m鍋田高架橋道路公團(tuán)3跨徑連續(xù)框架箱梁1,000m日見夢(mèng)大橋道路公團(tuán)3跨徑連續(xù)預(yù)應(yīng)力框架箱梁1,800m中野高架橋（斜面部分）阪神高速4跨徑連續(xù)框架箱梁250m中野高架橋阪神高速4跨徑連續(xù)框架箱梁400m栗東橋道路公團(tuán)4＋5跨徑連續(xù)預(yù)應(yīng)力框架箱梁3,000m忽略波形鋼腹的縱向抗彎作用在豎向荷載作用下彎曲平面假定成立彎矩僅由混凝土頂?shù)装鍢?gòu)成的斷面承擔(dān)剪力由波形鋼腹板承擔(dān)，且剪應(yīng)力呈均勻分布因波形鋼腹板褶皺效應(yīng)，腹板不承受軸向力波形鋼腹板PC箱梁豎向彎曲計(jì)算符合以下假定波形鋼腹板I字梁荷載試驗(yàn)波形鋼腹板I字梁荷載試驗(yàn)

波形鋼腹板預(yù)力混凝土箱梁橋的總體受力與通常的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁類似，其設(shè)計(jì)計(jì)算亦類似，故總體設(shè)計(jì)計(jì)算可用通用橋梁設(shè)計(jì)軟件完成，唯因其剪力系由波形鋼腹板承擔(dān)，而關(guān)于波形鋼腹板的剪切屈服、剪切屈曲問(wèn)題，我國(guó)現(xiàn)有橋梁設(shè)計(jì)通用軟件無(wú)此項(xiàng)內(nèi)容，故需用日本有關(guān)規(guī)范、規(guī)準(zhǔn)另行計(jì)算。關(guān)于鋼板與混凝土頂?shù)装宓倪B接屬鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，我國(guó)現(xiàn)亦缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)軟件。波形鋼腹板預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算總體受力分析可分為縱向彎曲、橫向框架、縱向扭轉(zhuǎn)畸變等三部分。驗(yàn)算內(nèi)容總體可分頂?shù)装蹇v、橫向承載力及應(yīng)力驗(yàn)算、波形鋼腹板強(qiáng)度、屈曲驗(yàn)算、波形鋼腹板與頂?shù)装暹B接和波形鋼腹板自身連接驗(yàn)算。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)檢算項(xiàng)目包括：設(shè)計(jì)荷載作用時(shí)的安全性、極限荷載作用時(shí)的安全性、疲勞的安全性、施工的安全性。波形鋼腹板PC箱梁橋的總體計(jì)算波形鋼腹板橋計(jì)算內(nèi)容計(jì)算項(xiàng)目驗(yàn)算內(nèi)容縱向彎曲計(jì)算箱形梁整體極限承載力檢算箱形梁各階段應(yīng)力控制驗(yàn)算箱形梁剛度計(jì)算（考慮剪力影響）波形鋼腹板剪切承載力檢算波形鋼腹板屈曲驗(yàn)算（含局部屈曲、整體屈曲、組合屈曲）波形鋼腹板與頂?shù)装暹B接抗剪驗(yàn)算波形鋼腹板縱向連接檢算橫向框架彎曲計(jì)算頂板橫向彎曲驗(yàn)算波形鋼腹板與頂?shù)装暹B接抗彎驗(yàn)算縱向扭轉(zhuǎn)、畸變計(jì)算波形鋼腹板抗剪驗(yàn)算箱梁整體彎承載力驗(yàn)算橫隔板的設(shè)置計(jì)算局部應(yīng)力分析體外束錨固局部應(yīng)力分析頂?shù)装弩w內(nèi)束局部應(yīng)力分析轉(zhuǎn)向塊局部應(yīng)力分析橫隔分析里襯計(jì)算波形鋼腹板PC箱梁橋的總體計(jì)算波形鋼腹板PC橋的設(shè)計(jì)框圖波形鋼腹板PC橋的設(shè)計(jì)類同PC箱梁橋，其總體框圖如下：

在豎向彎曲時(shí)波形鋼腹板上的剪應(yīng)力分布和傳統(tǒng)的混凝土腹板有所不同,沿梁高基本呈等值分布。由于軸向壓應(yīng)力較小，鋼腹板可以視為純剪切狀態(tài),因此設(shè)計(jì)時(shí)需要驗(yàn)算鋼腹板的剪應(yīng)力,雖然滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，然因波形鋼腹板一般均比較高、比較薄，故還有較大的剪力屈曲穩(wěn)定問(wèn)題。還需要計(jì)算鋼腹板的剪切屈曲。波形鋼腹板的剪切屈曲分三種：局部屈曲、整體屈曲和合成屈曲。三種屈曲形式波形鋼腹板的剪切屈曲

當(dāng)極限荷載作用時(shí)，剪應(yīng)力即使在允許應(yīng)力以內(nèi)時(shí)，設(shè)計(jì)亦并非可用，由于波形鋼腹板的形狀不同，即使剪應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，板的剪切屈曲也可能發(fā)生，所以對(duì)剪切屈曲的安全性驗(yàn)算必須進(jìn)行。對(duì)波形鋼腹板屈曲安全性計(jì)算，可以用有限變形理論的有限元方法作安全性驗(yàn)算，但實(shí)際上，用壓桿的穩(wěn)定性理論的有限元法對(duì)波形鋼腹板的屈曲安全性進(jìn)行計(jì)算也可以得到足夠安全性的保證。以壓桿理論為基礎(chǔ)的波形鋼腹板屈曲計(jì)算如下頁(yè)圖。為經(jīng)濟(jì)合理計(jì)，設(shè)計(jì)宜控制屈曲發(fā)生在屈服區(qū)、非彈性區(qū)為原則，此時(shí)屈曲應(yīng)力一般均大于或近于屈服應(yīng)力，即使剪應(yīng)力低于屈服應(yīng)力時(shí)，波形鋼腹板不發(fā)生屈曲，以使材料得以合理應(yīng)用?？傊?，如圖所示屈曲進(jìn)入非彈性領(lǐng)域（）是容許的，但設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)卻是λs≤0.6（λs為剪切屈曲系數(shù)，或）。屈曲計(jì)算（屈服區(qū)）：λs≤0.6（非彈性區(qū)）：（彈性區(qū)）：一般不允許屈曲計(jì)算波形鋼腹板的剪切屈曲按下式計(jì)算：式中：——按式計(jì)算，但式中的應(yīng)換成波形鋼板的毛截面面積；——波形鋼板組合屈曲臨界剪應(yīng)力；——波形鋼板局部屈曲臨界剪應(yīng)力，按下頁(yè)公式計(jì)算；——波形鋼板整體屈曲臨界剪應(yīng)力，按下頁(yè)公式計(jì)算；屈曲計(jì)算波形鋼腹板的局部屈曲臨界應(yīng)力按下式計(jì)算：式中：——彈性局部屈曲臨界應(yīng)力，按下式計(jì)算：屈曲計(jì)算式中：——波形鋼板的彈性模量；——波形鋼板的泊松比；——波形鋼板的高度；——局部屈曲系數(shù)；——波形鋼板的厚度；——波形鋼板直板段長(zhǎng)度；屈曲計(jì)算波形鋼腹板整體屈曲臨界剪應(yīng)力計(jì)算同，但系數(shù)按下式計(jì)算：式中為剪切屈服應(yīng)力，取。式中：——彈性整體屈曲臨界應(yīng)力；——波形鋼腹板的彈性模量；——波形鋼腹板整體嵌固系數(shù)，取1.0；——單位長(zhǎng)度波形鋼腹板繞順橋向慣性矩；——單位長(zhǎng)度波形鋼腹板繞高度方向的慣性矩；——波形鋼腹板的波高板厚比，取，這里為波高；——形狀系數(shù)；屈曲計(jì)算橫向分析波形鋼腹板PC箱梁橋的整體分析如同PC箱梁橋一樣包括縱向整體分析與橫向整體分析，在混凝土腹板的PC箱梁橋的設(shè)計(jì)中，腹板、頂?shù)装寮右傅脑O(shè)計(jì)被包含在橫向設(shè)計(jì)里，而在波形鋼腹板的PC箱梁橋中，關(guān)于波形鋼腹板的剪切的研究并沒(méi)有包含在橫向設(shè)計(jì)里。但是，關(guān)于波形鋼腹板與橋面板連接部設(shè)計(jì)中用到的角隅彎矩，則由橫向分析求得。橫向分析一般采用平面框架分析或三維FEM分析等方法。橫向分析主要用于計(jì)算橋面板與角隅彎矩（供連接計(jì)算用）。波形鋼腹板與頂、底板的連接部設(shè)計(jì)對(duì)作用于波形鋼腹板與混凝土頂、底板的連接部的橋軸方向的水平剪力，應(yīng)驗(yàn)算設(shè)計(jì)荷載作用時(shí)，以及極限荷載作用時(shí)的安全性。安全性驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為作用于連接部的剪力應(yīng)小于抗剪連接件的容許剪力以及極限屈服強(qiáng)度。對(duì)發(fā)生于連接部的與橋軸成直角方向的彎矩，必須驗(yàn)算設(shè)計(jì)荷載作用時(shí)以及極限荷載作用時(shí)的安全性，安全性的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為使角隅彎矩所引起的應(yīng)力在限制值以下。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的力學(xué)性能波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)概述波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例經(jīng)濟(jì)性佐證——鄄城黃河公路大橋的實(shí)踐抗震性佐證——伊朗德黑蘭北部高速公路BR-06特大橋的設(shè)計(jì)研究發(fā)展與推廣——南昌贛江朝陽(yáng)大橋、洛陽(yáng)吉利黃河橋、

邢臺(tái)裝配式波形鋼腹板PC小箱梁橋

經(jīng)濟(jì)性佐證——鄄城黃河公路大橋的實(shí)踐鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介

鄄城黃河公路大橋是一座橫跨黃河的特大型橋梁，地處山東省南部鄄城縣以北，位于山東與河南兩省交界處，它是規(guī)劃建設(shè)的德（州）至商（丘）高速公路的一個(gè)重要控制工程．

鄄城黃河大橋橋孔布置為（由北向南）：9×50m折線配筋預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支T梁＋（70m＋11×120m＋70m）波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁＋58×50m折線配筋預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支T梁。主橋采用70m+11×120+70m波形鋼腹板PC橋

引橋采用50m跨折線配筋PC先張梁

主橋連續(xù)總長(zhǎng)1460m鄄城黃河橋設(shè)計(jì)三大創(chuàng)新點(diǎn)主橋?yàn)?460m（13跨）波形鋼腹板PC連續(xù)梁橋，同類橋規(guī)模世界第一。波形鋼腹板PC箱型連續(xù)梁主橋設(shè)計(jì)為分幅上下行四車道高速公路橋，單幅上部箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂寬為13.5m，箱梁底寬6.5m，翼緣懸臂長(zhǎng)3.0m，懸臂端部板厚0.20m，懸臂根部厚0.50m。墩頂根部梁高為7.0m，為跨徑的1/17.14；跨中梁高為3.0m，為L(zhǎng)/40.為改善1/4跨徑處的應(yīng)力狀態(tài)，梁高按1.6次拋物線變化。箱梁頂板厚0.25m；底板厚度0.25~0.80m，按二次拋物線變化。

鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介波形鋼腹板采用Q345C鋼材，箱梁采用直腹板，墩上塊采用砼腹板，距墩上塊5m范圍內(nèi)波形鋼腹板內(nèi)設(shè)有混凝土內(nèi)襯，為鋼-砼組合腹板，其他部位為波形鋼腹板，波形鋼腹板波長(zhǎng)1.6m，波高220mm，水平面寬43cm，水平折疊角度為30.7°，內(nèi)徑為120cm，鋼板厚度8~14mm，其形狀如下圖。波形鋼腹板大樣鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介縱向預(yù)應(yīng)力筋分兩種：體內(nèi)束和體外束。預(yù)應(yīng)力鋼束均用270級(jí)Φ15.24鋼絞線，體內(nèi)束設(shè)置類同于一般預(yù)應(yīng)力砼箱型連續(xù)梁，按懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。120m標(biāo)準(zhǔn)跨除墩頂0號(hào)節(jié)段外，另對(duì)稱分為11個(gè)懸澆節(jié)段。頂板布置32束體內(nèi)鋼束，中跨底板體內(nèi)鋼束布置12束，邊跨底板體內(nèi)鋼束布置6束。中跨布置6束體外鋼束，邊跨布置4束體外鋼束。鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介波形鋼腹板與頂?shù)装暹B接采用了埋入式連接，如下圖。這種連接形式的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，施工方便且抗疲勞性好。波形鋼腹板與頂?shù)装迓袢胧竭B接鄄城黃河橋作為中國(guó)第一座較具規(guī)模的波形鋼腹板PC橋，設(shè)計(jì)中較好的體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)性較好、施工方便兩大特點(diǎn)。部位主要材料單位施工圖設(shè)計(jì)（波形鋼腹板PC）初步設(shè)計(jì)（普通PC）節(jié)省值節(jié)省比例1234566/5上部C50砼m32994538120817521%波形鋼板t27220-2722--體內(nèi)束鋼絞線t1419223181214%體外束鋼絞線t4910-491--φ32mm精軋螺紋鋼筋t0221221100%波紋管m1235681881846461634%錨具孔49372776442827236%HRB335鋼筋t43426476213433%R235鋼筋t0192192100%下部C30砼m319663199763131.5%C25砼m34301248572556011.4%HRB335鋼筋t2857358372618%R235鋼筋t11360349081%鄄城黃河橋主要材料對(duì)比上表列出了普通PC連續(xù)箱梁改為波形鋼腹板PC連續(xù)箱梁橋后，材料的節(jié)省。由于上部結(jié)構(gòu)重量的減輕給樁基工作帶來(lái)了很大的節(jié)約，故其造價(jià)節(jié)約達(dá)到了22%。鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介工序波形鋼腹板PC結(jié)合梁一個(gè)懸澆節(jié)段（鄄城黃河橋）/d常規(guī)PC梁一個(gè)懸澆節(jié)段（荊岳長(zhǎng)江公路大橋）/d桁車或掛籃前移0.50.5波形鋼腹板安裝0.25-模板就位、標(biāo)高調(diào)整0.51鋼筋安裝（含預(yù)應(yīng)力）0.52混凝土澆筑0.250.5混凝土等強(qiáng)55梁端張拉0.50.5壓漿0.5其他因素0.50.5合計(jì)810.5下表為波形鋼腹板PC箱梁橋與普通PC箱梁橋一個(gè)節(jié)段的工效對(duì)比。波形鋼腹板PC結(jié)合梁與常規(guī)PC梁懸澆實(shí)際功效對(duì)比鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介鄄城黃河公路大橋混凝土梁懸臂施工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的張拉齡期不低于5d控制，由于該懸臂施工桁車體系就位、模板安裝工效高，加之一個(gè)節(jié)段混凝土方量較常規(guī)PC結(jié)合梁少25%以上，同時(shí)鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝及后期張拉壓漿作業(yè)量相當(dāng)少，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)一個(gè)節(jié)段比常規(guī)PC梁節(jié)省工期25%左右，同時(shí)由于波形鋼腹板PC結(jié)合梁節(jié)段長(zhǎng)度大，一般為4.8m，相同跨度的橋梁節(jié)段數(shù)量相對(duì)較少，考慮此因素后，工期將節(jié)省30%以上。鄄城黃河公路大橋簡(jiǎn)介經(jīng)濟(jì)性佐證——鄄城黃河公路大橋的實(shí)踐抗震性佐證——伊朗德黑蘭北部高速公路BR-06特大橋的設(shè)計(jì)研究發(fā)展與推廣——南昌贛江朝陽(yáng)大橋、洛陽(yáng)吉利黃河橋、邢臺(tái)裝配式波形鋼腹板PC小箱梁橋

抗震性佐證——伊朗德黑蘭北部高速公路BR-06特大橋的設(shè)計(jì)研究伊朗德黑蘭北部高速BR-06特大橋，為由上海建工外經(jīng)集團(tuán)承建的伊朗德黑蘭北部高速公路關(guān)鍵工程。伊朗德黑蘭北部高速公路，是連接首都德黑蘭至里海南岸濱海城市恰盧斯的一條主要交通干線。其中的BR-06特大橋，位于伊朗德黑蘭北部山區(qū),于塔隆河谷與桑干河谷交匯處的上游跨越桑干河谷。BR-06橋概況BR-06橋概況83m+153m+83m波形鋼腹板效果圖BR-06橋概況總體布置

橋梁按上下行分幅布置，跨徑布置為（83+153+83）m，上部結(jié)構(gòu)為波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁。

橋型立面布置圖BR-06橋概況墩身及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

墩身采用空心薄壁墩，順橋向墩頂寬6m，至墩底按50：1的斜率放坡延伸至墩底，橫橋向?qū)挾?.4m（1號(hào)墩）和9.2m(2號(hào)墩)，壁厚0.7m,墩頂1.5范圍為實(shí)心段。 1號(hào)橋墩處設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ)，在擴(kuò)大基礎(chǔ)底設(shè)置了抗拉錨桿。2號(hào)橋墩采用灌注樁基礎(chǔ)（灌注樁成孔采用挖孔或是鉆孔）。1號(hào)墩身基礎(chǔ)圖2號(hào)墩身基礎(chǔ)圖BR-06橋概況支座布置

每幅橋在2號(hào)墩設(shè)置2個(gè)固定支座，在1號(hào)墩設(shè)置2個(gè)單向活動(dòng)支座，在橋臺(tái)上設(shè)置2個(gè)單向活動(dòng)支座。支座的曲后剛度、位移量及支座固定銷的剪斷值按抗震分析結(jié)果特殊設(shè)計(jì)。參照美國(guó)規(guī)范及中國(guó)規(guī)范，9度地震區(qū)設(shè)計(jì)地震波及速度動(dòng)峰值為0.40g。故此次抗震分析計(jì)算中選用了7條人工合成地震波，其地震動(dòng)加速度峰值均在0.40g附近，將這7條地震波作為BR-06特大橋的E1水準(zhǔn)設(shè)計(jì)加速度時(shí)程，簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)地震波。時(shí)程分析結(jié)果取7組地震波作用包絡(luò)值的平均值。BR-06橋概況伊朗地震局提供了三次實(shí)測(cè)強(qiáng)震記錄，其地震加速度動(dòng)峰值橫波為0.48~0.796g，縱波為0.505~0.816g。其值均遠(yuǎn)大于9度地震區(qū)伊朗規(guī)范規(guī)定的0.35g和中國(guó)、美國(guó)規(guī)范的0.40g。為此將伊朗提供的地震波視作E2水準(zhǔn)設(shè)計(jì)依據(jù)，作結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)驗(yàn)算。BR-06橋概況BR-06橋概況支座類型固定支座單向活動(dòng)支座（低墩）單向活動(dòng)支座（橋臺(tái)、里海）單向活動(dòng)支座（橋臺(tái)、德黑蘭）最大豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN)350003500040004000支座縱向轉(zhuǎn)角選用值(rad)±0.02

±0.02±0.02±0.02動(dòng)、靜摩擦系數(shù)μ0.02~0.030.02~0.030.02~0.030.02~0.03曲率半徑（m）5522作為減隔震措施，本橋采用了摩擦擺支座。摩擦擺隔震支座利用上下座板與中座板間的滑動(dòng)摩擦來(lái)耗散能量，增大結(jié)構(gòu)阻尼。BR-06特大橋的抗震支座設(shè)置情況減隔震措施位置工況1084-1縱波作用下PC連續(xù)梁波形鋼腹板PC連續(xù)梁位移（mm）最大值355.5263.1最小值271.1237.5阻尼力（KN）30171937縱向阻尼器計(jì)算結(jié)果阻尼器橋墩臺(tái)編號(hào)位置工況1084-1縱波作用1084-1橫波作用PC連續(xù)梁波形鋼腹板PC連續(xù)梁PC連續(xù)梁波形鋼腹板PC連續(xù)梁1#橋墩墩底截面Q(KN)38080325802825020220M(KN·M)8801007630005028004631002#橋墩墩底截面Q(KN)33480311503673027410M(KN·M)14910001349000125100011240001084-1地震波作用墩底截面彎矩計(jì)算表明：波形鋼腹板PC橋方案與普通PC橋方案于本橋的抗震計(jì)算中阻尼器、支座、橋墩及基礎(chǔ)的受力均有10%~25%的減小，工程設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明了波形鋼腹板箱梁橋較好的抗震性能。經(jīng)濟(jì)性佐證——鄄城黃河公路大橋的實(shí)踐抗震性佐證——伊朗德黑蘭北部高速公路BR-06特大橋的設(shè)計(jì)研究發(fā)展與推廣——南昌贛江朝陽(yáng)大橋、洛陽(yáng)吉利黃河橋的特色設(shè)計(jì)

發(fā)展與推廣——南昌贛江朝陽(yáng)大橋、洛陽(yáng)吉利黃河橋、

邢臺(tái)裝配