波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥教学总结.docx

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1、精品名师归纳总结波形钢腹板预应力混凝土箱形梁连续梁桥山东鄄城黄河大路主桥工程简介123王健孟磊王用中在建鄄城黄河大路大桥是一座横跨黄河的特大桥梁,的处山东省南部鄄城县以北,位于山东与河南两省交界处,它是规划建设的德（州）至商（丘）高速大路的一个重要掌握工程。大桥桥孔布置为（由北向南）： 950 m 折线配筋先张预应力砼简支T 梁桥面连续（ 70 m 11 120 m 70 m）波形钢腹板预应力砼连续箱梁 58 50 m 折线配筋先张预应力砼简支T 梁桥面连续。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥于上世纪八十岁月由法国开发,此后在日本得到推广应用,截止20

2、22 年底已建在建该类桥梁总数已达130 多座,目前已为日本高速大路普遍使用的桥梁形式。表 1 列出了近年来日本兴建的12 座规模较大的波形钢腹板预应力砼桥。在我国,波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁成规模的应用, 鄄城桥尚属首次。 70 m11120 m 70 m 这样的多跨大跨度波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁在规模上亦突破了法国、日本的现有纪录。本文将较具体的介绍其有关情形,以飨读者。表 1日本波形钢腹板桥图 1 鄄城桥主桥成效图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结编号桥梁名施工方法构造形式桥长 m跨径布置 m竣工年份1矢作川桥（东）悬臂施工4 跨预应力斜拉桥820.0173.

3、42235.0173.420052日见梦大桥悬臂施工4 跨部分斜拉桥495.0137.6 170.0 115.067.62003可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3朝比奈川桥悬臂施工7 跨预应力连续刚构670.74宫家岛高架桥悬臂施工23 跨预应力连续粱1432.05栗东桥悬臂施工4 跨部分斜拉桥495.081.2150.491.273.294.7104.873.251.2753.0 54.0 85.053.0352.058.5 60.0 101.520222007可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结137.6 170.0 115.067.620226上伊佐布第三高架

4、桥悬臂施工5 跨预应力连续刚构449.053.0 105.0136.0 99.0 53.020077谷津川桥悬臂施工5 跨预应力连续粱383.543.8 91.0135.0 74.037.320228中一色川桥（上）悬臂施工5 跨预应力连续粱535.471.3 3130.071.320079菱田川桥悬臂施工8 跨预应力连续刚构688.064.93 105.0124.075.054.052.9202210入野高架桥支架施工10 跨预应力连续粱679.056.7 358.080.0124.080.0 2 58.045.7200711前川桥悬臂施工5 跨预应力连续粱500.076.8120.0104

5、.0120.0 76.8202212池山高架桥悬臂施工10 跨预应力连续刚构941.046.5 104.0114.0 99.0 4106.5 98.050.5200613中一色川桥（下）悬臂施工6 跨预应力连续粱574.362.8 3 112.0110.5 61.320071. 波形钢腹板预应力混凝土箱形梁桥结构特点与技术优点顾名思义,波形钢腹板预应力混凝土箱形梁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 mm 左右厚的钢板取代厚30 80 cm 厚的混凝土腹板。鉴于顶底板预应力束放置空间有限,导致体外索的应用就是波形钢腹板预应力混凝土箱梁的其次个特点

6、。两个图 2 波形钢腹板箱梁示意图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结构造特点使波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁与预应力混凝土箱梁桥相比有如下优点：（ 1）经济效益显著,抗震性能好：采纳波形钢腹板代替厚重的砼腹板,减轻了上部结构的自重20 30%, 从而使使上、下部结构的工程量获得削减,降低了工程总造价。由于上部构造的减轻、波形版的褶皱效应,箱梁的抗震性能得到改善。（ 2）结构受力合理、提高材料的利用率：在波形钢腹板 PC 箱梁桥中的砼均集中在顶、底板处, 回转半径几乎增加到最大值, 大大的提高了截面的结构效率。受力时砼用来抗弯, 而波形钢腹板用来抗剪,弯矩与剪力分别由顶、底板和波形

7、钢腹板承担,其腹板内的应力分布近似为均布图形, 而非传统意义上的三角形 , 有利于材料发挥作用。 波形钢腹板 PC 箱梁桥采纳体外预应力承担活载, 因而即使在长期运营后, 体外预应力索显现磨损或断裂时,也可以在夜间停止车辆通行后对其进行更换,以复原承载力和进行结构加固。（ 3）施工便利、提高施工速度：由于梁体自重的减轻 , 悬臂施工时 , 可削减节段数量,因而可短缩工期。悬臂浇注时钢腹板可用作挂篮的组成部分、顶推施工时可以用腹板作导梁、现浇时可省略腹板模板,从而便利施工、节约施工成本。如日本本谷桥在采纳砼腹板箱梁时需要39 个节段 , 而采纳波形钢腹板后只需要 31 个节段 , 节段数削减了

8、20% 。鄄城桥 120 米标准跨初步设计节段数为31,现设计为 23,因而可以大大的加快施工速度, 缩短工期。（ 4）节能环保、造型美观：作为钢混组合结构,波形钢板的应用可节约桥梁混凝土用量、增大钢结构应用,这符合节能环保原就,而且波形钢腹板外形生动、颜色明艳,可使桥梁获得较强的美感,亦可很 好的与四周环境相和谐,是高速大路、山区、风景区较好的桥型挑选。2. 波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥力学特性与设计运算要点图 3 横断面及断面应力分布2.1 箱梁的竖向弯曲波形钢腹板竖向弯曲符合如下假定：（ 1）忽视波形钢腹板的纵向抗弯作用波形钢腹板在纵向由于折皱效应,犹如手风琴一样可以自由伸缩,其纵向抗拉

9、压刚度很小,一般用表观弹性模量来表示其刚度的降低。表观弹性模量具体表述为EE0/ t/h 2,式中 E0 为钢板的弹性模量, h 为波形钢腹板高度, t 为波形钢腹板的厚度,波形钢腹板的外形系数。鄄城黄河桥算得Emax=E0/ 531,而钢板厚度仅为8 14 mm,故设计时可以认为波形钢腹不承担轴向力即近似认为波形钢腹板不抗击轴向力与正弯矩,其断面抗拉压面积、抗弯惯矩运算可仅考虑混凝土顶、底板。图3 示出了鄄城黄河桥典型设计横断面及相应的抗轴向力、正弯矩折算断面。竖弯时断面正应力与剪应力的分布。（ 2） 在竖向荷载作用下正弯曲平面假定成立对一般钢 - 混凝土组合梁而言,在运算竖向弯曲时普遍采纳

10、了平截面假定,理论和实践证明在忽视波形钢腹板与混凝土之间的滑移与波形钢腹板竖向压缩变形的前题下,对波形钢腹板预应力混凝土箱梁的竖向弯曲平截面假定依旧成立,且剪应力沿高度匀称分布。3弯矩仅由顶底板构成的断面抗击,而剪力就完全由钢腹板承担且剪应力在腹板上作匀称分布。有了以上三项假定纵向弯曲运算可藉常规的方法与程序进行。因波形钢腹板的手风琴效应（亦称褶皱效应）,波形钢腹板不承担纵向拉、压力,于纵向弯曲运算中可不计入腹板的影响,导致波形钢腹板PC 箱梁桥刚度较一般PC 箱梁要小,表 2 为波形钢腹板桥梁和一般混凝土腹板桥梁的截面刚度的比较例子,于本例中可以看出与一般的PC 箱梁桥梁（混凝土腹板） 相比

11、, 波形钢腹板PC 箱梁桥抗弯刚度约为90%、扭转刚度约为40%、剪切刚度约为 10%。一般的 PC 箱梁桥与波形钢腹板 PC 箱梁桥截面设计参数对比,见图4。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结受力性能单位PC 箱梁波形钢腹板PC 箱梁断面积 Am27.125.800.81断面惯性矩 Im46.195.610.91扭转惯矩 Jtm412.315.160.42腹板断面面积Awm22.100.027-弯曲刚度 EcIkN.m 21.92 1081.741080.91扭转刚度 GcJtkN.m 21.60 1086.711070.42剪切刚度 GcAwkN2.73 1072.08106

12、0.08表 2一般 PC箱梁与波形钢腹板 PC箱梁的受力性能比较跨中14.947.850.5386.6068.240.7995.0427.370.298.190.122-断面积 Am2断面惯性矩 Im4扭转惯矩 Jtm4根部腹板断面面积Awm2弯曲刚度 EcIkN.m 21.92 1092.121091.10扭转刚度 GcJtkN.m 21.60 1093.561080.22剪切刚度 GcAwkN2.73 1089.391060.034a）一般的 PC桥b）波形钢腹板PC桥可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结注： 1. 混凝土抗压强度：fck 40 N/mm 2 。 2. 混凝土弹

13、性模量： Ec=3.1 104N/mm 2。 3. 混凝土抗剪弹性模量：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Gc=1.3 104N/mm 2 。 4. 钢板弹性模量： Es=2.0105N/mm 2。 5. 钢板抗剪弹性模量：Gs=7.7 104 N/mm 2图 4一般 PC箱梁桥与波形钢腹板PC箱梁桥截面设计参数对比因波形钢腹板不承担轴向力因而纵向预应力索可集中加载于混凝土顶、底板, 从而有效的提高了预应力效率,波形钢腹板主要承担剪切力,因腹板剪切应力较大,且箱梁剪切刚度较小,设计中应留意剪切变形对纵向弯曲挠度的影响。波形钢腹板 PC 箱梁桥的抗扭刚度、横向刚度均较一般的 PC

14、箱梁桥小,设计中宜留意 按适当间距设计横隔以增大其抗扭才能。波形钢腹板与混凝土顶、底板的连接是保证箱梁整体性的关键构造 ,应留意保证其纵向抗剪、横向抗弯性能。桥梁的振动特性总体上反映了其刚度、质量分布的合理性,上述波形钢腹板 PC 箱梁桥相对于 PC 箱梁桥质量、刚度的变化综合成效,可反映于其振动特性变化上,表 3 示出了几座波形钢腹板 PC 箱梁桥的振动特性, 波形钢腹板 PC 箱梁桥振动特性介于 PC 箱梁桥与钢桥之间, 近似于PC 箱梁桥,故其设计冲击系数可采纳 PC 箱梁桥的冲击系数。表 3波形钢腹板桥的自振频率与衰减系数桥名新开桥银山御幸桥本谷桥腾手川桥小河内川桥构造形式简支桥连续梁

15、连续刚构连续刚构T 梁连续刚构一阶3.9502.7781.6481.8401.756二阶5.4003.1671.8312.6952.491三阶-3.7103.2353.2205.020一阶0.02700.00700.03200.01180.0073二阶0.03400.00840.02100.00920.0065三阶-0.0095-0.00940.0056自振频率Hz衰减系数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2 波形钢腹板的剪切屈曲如上述,在竖向弯曲时波形钢腹板上的剪应力分布和传统的混凝土腹板有所不同,沿梁高基本呈等值分布。由于轴向压应力较小,钢腹板可以视为纯剪应力状态,且剪应

16、力较大 ,因此 设计时需要验算钢腹板的剪应力 ,仍需要运算钢腹板的剪切屈曲。一般说来,极限荷载作用时,剪应力即使在答应应力以内时,设计亦并非可用,由于波形钢腹板的外形不同,即使剪应力在答应范畴内,板的剪切屈曲也可能发生,所以对剪切屈曲的安全性验算必需进行。对波形钢腹板剪切屈曲安全性运算,可以用有限变形理论的有限元方法作安全性验算,但实际上,用压杆的稳固性理论的有限元法对波形钢腹板的屈曲安全性进行运算也可以得到足够安全性的保证。以压杆理论为基础的波形钢腹板屈曲运算可如图5 所示 。为经济合理计,设计宜掌握屈曲发生在屈服区、非弹性区为原就,此时屈曲应力一般均大于或近于屈服应力,即使剪应力低于屈服应

17、力时,波形钢腹板不发生屈曲,以使材料得以合理应用。 总之,如下列图屈曲进入非弹性领域（s 2 ）是容许的,但 设计追求的目标却是s 0.6（ s 为剪切屈曲可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系数, s=/eycr.L或 s =e）。/ycr.G可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（屈服区）cr ,l= ys 0.6.（非弹性区）cr ,l=1-0.614 s -0.6y0.6 s 2（弹性区）cr ,l=y /cr ,l1/2或 cr ,l=y /cr ,G1/2s 2图 5 考虑了非弹性的剪切屈曲强度线波形钢腹板的剪切屈曲分三种：局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲（如图6

18、）。（ 1）局部屈曲的验算应以在极限荷载作用时在剪切屈服应力以下不会发生波形钢腹板的局部剪切屈曲为掌握条件进行验 算。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当s 0.6 时可导得式 1,表示了保证局部屈曲在剪切屈服应力以下不会发生的条件式。图 6 波形钢腹板屈曲破坏可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ecr ,L y /0.6（式 1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中,纵横比a/ h ,但 ah。a波形钢板的板幅。E波形钢板材料的杨氏模量,E 取2.0105N/mm 2。h波形钢腹板高。波形钢板材料的泊松

19、比0.30 。t波形钢腹板厚。由 e运算知局部屈曲掌握参数为板幅上讲 局部屈曲掌握着板幅a 的挑选。（ 2）整体屈曲的验算宽厚比= t/a。y剪切屈服点单位应力。a、板厚 t、板高 h,当 t、h 设定后, e取决于cr, Le cr,L弹性局部屈曲临界应力,ecr ,L= k 2E/121-2。 k剪切屈曲系数,k=4.00+5.34/。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cr,La,从这个意义可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结应以在极限荷载作用时在剪切屈服应力以下不会发生波形钢腹板的整体剪切屈曲的为掌握条件进行验算。

20、当s 0.6 时可导得式 2,表示了保证整体屈曲在剪切屈服点单位应力以下不会发生的条件式。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结e cr,G y /0.36（式 2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中,e cr,G弹性整体屈曲临界应力,ecr ,G=36 EIy1/4EI x3/4 h2t。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结两端支承固结度系数（两端简支时：）。E波形钢腹板弹性模量,E 取 2.0 105N/mm 2 。I x波形钢腹板PC 箱梁桥轴方向相对重心的惯性矩。Ix= t3 2 +1 / 6。波高

21、板厚比（ d/t ）。长度削减系数 波形钢腹板沿桥轴方向长度与相应绽开长度之比,如 1 600/1 712.4=0.934 。 I y波形钢腹板相对高度方向惯性矩,I y=t3/121-2 。波形钢腹板材料的波松比=0.30 。h 波形钢腹板高。t波形钢腹板厚。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由ecr ,G运算知整体屈曲掌握参数为波高d、板厚 t、板高 h,当 t、h 设定后, e取决于 d,从这个意可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cr ,G义上讲 整体屈曲掌握着波高d 的挑选。在这里, 波形钢腹板的固定度系数规定为 1.0,即设定波形板简支于桥面板,由于考虑到

22、在极限荷载作用时会在混凝土桥面板上发生弯曲裂缝,混凝土桥面板与波形钢板的连接部的刚度会低下,因此采纳更接近于实际。（ 3）组合屈曲的验算组合屈曲临界应力,如式3 所示,能够用局部屈曲临界应力与整体屈曲临界应力的乘幂和相关式来表示。cr= cr,L 1/1+cr,L / cr,G4 1/4（式 3）式中： cr复合屈曲临界应力。 cr,L局部屈曲临界应力（满意屈服域条件时,即为钢板的剪切屈服应力）。 cr,G整体屈曲临界应力（满意屈服域条件时,即为钢板的剪切屈服应力）。当s 0.6 时,可取 cr,L cr,G y 时, cr 0.84 y,即当满意屈服应力以下不发生局部屈曲、整体屈曲条件时,

23、掌握在屈服应力以下不发生组合屈曲的条件为 0.84 y,从这个意义懂得波形钢腹板的组合屈曲强度是对极限荷载作用时的剪应力做验算,其值掌握在0.84 y 以下。2.3 波形钢腹板与混凝土顶底板的连接波形钢腹板箱梁桥的受力性能取决于钢腹板与砼顶、底板连接界面处剪应力的有效传递, 因此剪力连接键是能否为结构供应足够完整的组合作用的一个打算因素。波形钢腹板 PC 组合箱梁常见的连接形式有如图7 a示的栓钉连接键 , 即在波形钢腹板的上下端部焊接钢制翼缘板 , 翼缘板上焊接剪力钉 , 使之与砼板结合在一起 , 此剪力键仅由栓钉抗剪。 埋入式剪力键 图 7 b也是一种新型的剪力连接键, 它采纳在钢腹板上穿

24、孔 , 穿过贯穿钢筋 , 再在钢板的上下端部焊接纵向约束钢筋后埋入砼板的方法 . 它除了贯穿钢筋和砼抗剪销抗剪外, 埋入砼顶、底板部分的钢腹板折叠部分也参加抗可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结剪。S-PBL与栓钉组合连接键 图7 c是近年来由德国开发的新型剪力连接键, 箱梁结合部的纵向水平剪力主要由穿孔板上的砼抗剪销和贯穿钢筋与栓钉来承担, 该连接键在施工时水平钢板可以作为模板, 比较便利。Twin - PBL 连接键 图7 d是在单个 PBL连接件的基础上进展起来的, 较之单个 PBL连接键 , 其整体刚度和抗剪强度都得到了进一步的加强。图7（ e）角钢剪力连接键 为日本道路公

25、团早期举荐的连接方式。图7 a栓钉连接键b埋入式连接键c S-PBL连接键dTwin-PBL连接键e角钢剪力连接键这五种连接构造特点见下表：表 4连接构造的特点连接种类结构特点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 （亦可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结埋入式连接角钢剪力键连接Twin-PBL 连接SPBL 连接栓钉连接称连接钢筋）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

26、考虑,在其界面上要留意实行密封。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穿钢筋承担。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抗击。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。 开孔板属开敞构造,多采纳与底板的连接。在波形钢板上下

27、端焊接翼缘板再在其上植焊栓钉。桥轴方向水平剪力由栓钉剪切力承担。与桥轴成直角方向的角隅弯矩由栓钉抗拉力承担。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考虑这些连接部的桥轴方向的剪切状况和桥轴直角方向的弯曲状况下的力学特性或施工性,其与箱梁 顶、底板的连接构造可如表5 所示分类组合。波形钢腹板顶、底板的连接构造的组合与各自的经济性,如表 6 所示。表 5顶、底板的连接构造的组合可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结基本连接构造分类与顶板连接与底板连接埋入式连接埋入式连接埋入式连接角钢剪力键连接（ 1）角钢剪力键连接角钢剪力键连接角钢剪力键连接（ 2）角钢剪力键连接埋入式连接PBL

28、 键连接（ 1）Twin PBL 连接S-PBL 连接+ 栓钉连接PBL 键连接（ 2）Twin PBL 连接埋入式连接注：表中（ 1）、（2）为日本高速大路设计要领建议的工程招标用连接方式,（ 1）用于跨度较大桥梁连接, （ 2）用于盐腐蚀环境不强、跨径较小的桥梁连接。表 6顶、底板的连接构造的组合与经济性与顶板连接（带翼缘板）与底板连接经济性埋入式连接4角钢剪力键连接角钢剪力键连接6S-PBL 连接+ 栓钉连接5埋入式连接1Twin-PBL 连接角钢剪力键连接3S-PBL 连接+ 栓钉连接2注：关于经济性,以1 经济性最突出,从 1 开头顺次递减 。参考国外的已建工程 , 通过模型试验 ,

29、并虑到经济性和施工便利,鄄城桥采纳了埋入式剪力键的连接 方式。埋入式剪力连接键是一种新型的最适用于波形钢腹板组合箱梁的剪力键。它由贯穿钢筋、混凝土抗剪销以及埋入部分的钢腹板共同承担水平剪力。偏安全考虑 ,在运算中不计入实际上参加抗剪的混凝土销 的抗剪作用 ,只将其视为一种安全储备。埋入混凝土板内的波形钢腹板抗剪齿键和约束钢筋（如图8）在设计荷载时的容许剪力：Q1= 1 A 1+sa A 2,式中： Q1 ：抗剪结合鍵的容许剪力。1 ：混凝土的容许承压应力。A 1 ：混凝土齿锭的抗剪正面积,A 1=埋入长度波纹高度。：和贯穿钢筋角度有关的系数。sa ：钢筋的容许拉应力。A2 ：和混凝土齿鍵共同作

30、用的约束钢筋截面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结积。2.4 波形钢腹预应力砼箱形梁的设计运算图 8 （a）砼齿键b结合钢筋可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结如前述波形钢腹板预应力砼箱形梁的设计运算犹如一般预应力砼梁桥设计运算一样,主要为波形钢腹板预应力砼箱形梁桥的竖向弯曲运算。其运算方法与其受力特点一样。波形钢腹板取代砼箱梁的砼腹板,给箱梁带来的最大影响是横向扭转刚度降低。为提高其抗扭才能,于波形钢腹板预应力混凝土箱梁中应按适当距离设置横隔板,这些都应在设计运算中反映。图9为鄄城黄河桥主桥上部结构设计运算框图。如前述波形钢腹板的剪切验算为波形钢腹板箱梁桥设计运算重

31、要课题,鄄城桥关于这部分的设计运算框如图 10。 主要运算成果如下：（ 1）波形钢腹板箱梁横向框架运算依据横向框架分析、横向运算结果,顶、底板抗弯、抗剪极限承载均满意规范要求。长久极限状况中长期荷载效应组合各个截面均为压应力,满意规范要求。短期荷载效应组合在顶板跨中产生的最大拉应力-1.01 MPa -1.85 MPa ,满意规范要求。运算受拉区预应力钢筋最大应力为 1 198 MPa 0.65fpk =1 209 MPa ,满意规范要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 2）波形钢腹板箱梁纵向运算 施工阶段压应力均小于 0.7fck=22.7 MPa ,满意规范要求。波形钢

32、腹板箱梁运算极限弯矩均小于截面抗力, 满意规范要求。 箱梁长久状况正常使用极限状态, 除边跨上缘个别断面产生了 0.765MPa的拉应力, 未满意短期荷载效应全预应力规范要求外, 其余部分均为压应力, 满意要求。 箱梁长久状况和短暂状况最大正截面压应力为 16.1 MPa规范要求的 0.5fck =16.2 MPa , 满意规范要求。 运算受拉区预应力钢筋最大应力为 1 200 MPa 0.65fpk=1 209 MPa ,满意规范要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 3）波形钢腹板的剪切、稳固运算采纳日本道路示方 书所示钢腹板运算公式运算。各截面钢腹板设计平均剪应力均小于

33、 120 MPa的设计剪应力答应值, 满意设计要求。 各截面钢腹图 9 整体运算框图图10 剪切运算框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结板极限平均剪应力均小于 199 MPa的极限剪应力答应值,满意设计要求。通过运算整体屈曲、局部屈曲的剪切屈曲参数 s 0.6均位于屈服区内,符合设计追求目标。钢腹板极限平均剪应力最大值为 149.3 MPa 小于组合屈曲强度 cr=167.3 N/mm 2,满意设计要求。（ 4）波形钢腹板与混凝土连接部分运算 采纳日本道路示方书所示混凝土与钢腹板连接运算公式计算,钢腹板斜幅间混凝土键验算、混凝土剪力销验算、孔与孔间钢板剪切破坏验算、混凝土剪力销

34、的剪应力引起的抗力验算、波形钢板埋入段承压应力引起的抗力验算、因波形钢腹板板幅受压而引起的抗力验算均满意材料答应值。（ 5）波形钢腹板纵向弯曲挠度运算 依据解析运算,在短期荷载效应组合下结构跨中产生最大位移为63 mm,按规范考虑挠度长期增长系数 1.425 后为 90 mm 120 m/600=0.2 m=200 mm ,满意规范要求。3. 波形钢板的制作与波形钢腹板预应力混凝土桥的施工3.1 波形钢板的制作波形钢腹板桥梁用的结构钢主要有桥梁结构钢 （GB/T 714-2 000 ）、碳素结构钢 （ GB/T 700 ）、低合金高强度结构钢 （ GB/T 1 591 ）、高耐候结构钢 （ G

35、B/T 4 171-2 000 ）,以及 焊接结构用耐候钢 （ GB/T 4 172-2000 ）。其中,碳素结构钢质量等级有A 、B、C 和 D 四种,桥梁上只用C 级和 D 级。低合金高强度结构钢有A 、B、 C、D 和 E 五种,桥梁钢只用 C、D、E 三种,在选用时,应综合考虑结构的重要性、荷载特点、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等。桥梁用结构钢多用于铁路桥梁的主要受力构件,同等级的低合金高强度结构钢与桥梁用结构钢的性能指标差别不大,但价格具有肯定的优势,因此在大路桥梁中应用较多。 一般情形下,波形钢腹板桥梁的主要受力构件钢腹板,应优先选用 Q345 钢。 当受力较小

36、,构件由最小尺寸或稳固掌握设计,或者对整体受力影响不大的次要部位的构件,可选用Q235 钢。耐候钢并不是不发生锈蚀,而是在使用的初期阶段与一般钢一样生锈,只是两者在其后的锈蚀速度不同而已。一般钢随着锈蚀的进展,锈层膨胀变厚, Fe3O4 形成并开头产生裂缝。随后锈层发生剥离,从而进一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结步加剧锈蚀向内部进展。而耐候钢在干燥与潮湿的环境交替变化中,钢材表面上形成由 Cu、Cr、P 等元素浓缩后的致密且连续的安定锈层,防止其下钢板的连续锈蚀。耐候钢在发达国家应用比较广泛, 加拿大在新建的钢桥中有 90% 是用耐候钢。美国与日本的耐候钢桥分别占全部钢桥的

37、45% 、10% ,桥梁数分别为4 500 座、1 500 座, 德国与英国分别是从 1969 年、1970 年开头建造耐候钢桥, 韩国从 1991 年开头生产与出售耐候钢,于 1992 年将其应用到桥梁上,目前己超过 15 座,我国就应用较少。耐候钢为我国钢桥技术进展方向。一般以波形钢板波幅方向作加工钢板宽度方向,选购时据此确定钢板规格,波形钢板制造所使用材料必需有材质证明并应对其进行复验。钢板压波成型一般有两种方法,冲压法和模压法（如图 11）。图 11（ a）冲压法图 11（ b）模压法冲压法的特点 ：压制设备费用较省。由于板材需多次反折移动,厚、重的大板制作较困难。因要进行材料的多次反

38、折,压波作业效率低,误差较难掌握。模压法的特点 ：可以用较短时间压制一个波长。由于可以连续压制,故可能尽钢板长度制作（受运输长度限制）。压模的制作费用较高。两种压波方法都可采纳,唯精度掌握以模压法为佳,如大量生产亦宜用模压法,为降低生产成本可对波形作定型设计。板材弯折的 冷加工会降低钢韧性,为此压波时弯折处内侧半径要以大于板厚的15 倍为宜。 但如能满意表 7 所示的夏比冲击试验的要求,且化学成分中的氮不超过0.006%,内侧半径亦可做成板厚的7 倍或 5 倍以上。如是在与轧制成直角方向处进行冷弯加工时,就应当采纳压延直角方向的夏比冲击试验吸取能量的值。表 7冷弯加工半径与冲击韧性的吸取能量值

39、冲击韧性吸取能量（ J）冷弯加工内侧半径150 以上板厚的 7 倍以上200 以上板厚的 5 倍以上关于波形钢腹板的涂装,原就上应当遵守大路桥涵施工技术规范（ JTJ 041-2 000）和大路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 （JT/T 694-2 007 ）有关规定 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结大路钢桥采纳的防锈处理方法如表8 所示。即 波形钢板的防锈可按大路钢桥的准就处理,可选取以下标准的防锈方法。表 8大路钢桥的防锈方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结防锈方法防锈原理防锈材料处理一般涂装 涂装被膜将钢材表面与环境隔开涂装重防腐涂装 涂装被膜将钢材表面与环

40、境隔开形成富锌防锈喷射电镀耐候性钢材用稳固的锈蚀层防用铝、锌层防锈用锌层防锈锈压溶融锌的电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结方法构造方面的限用涂料作表面涂刷用涂料作表面涂刷喷涂铝或锌镀处理槽中浸泡受电镀槽尺寸在炼钢时调整材料必要时与结构要求可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结制无特殊限制无特殊限制无特殊限制限制相结合考虑可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结施工表面处理施工内容表面除锈涂装作业 防护,支架喷砂处理涂装作业 防护,支架喷砂处理喷射作业酸洗电镀作业可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结维护治理更新涂装更新涂装铝、锌层检测铝、锌层检测稳固

41、锈层检测颜色外观可自由挑选颜色可自由挑选颜色色泽肯定色泽肯定色泽肯定3.2 波形钢腹板预应力混凝土桥的施工波形钢腹板PC 箱梁桥视桥型不同可采纳类似PC 桥的各种施工方法施工,如支架现浇施工、 移动模架逐孔现浇 、预制安装 、悬臂浇注 、悬拼安装 、顶推施工 等。唯应留意三个问题：波形钢腹板安装与连接。 体外索施工 。 波形钢腹板可在安装中作暂时承重结构。对跨度较大的波形钢腹板PC 箱梁桥或桥下立支架有困难的场所,通常采纳悬臂施工法施工 。悬臂施工法有关说明如下：（ 1）按 PC 变截面连续梁（刚构桥）施工体会,采纳悬臂法施工的常规跨度为80250m, PC 箱梁桥悬臂施工法最大跨度达270 m（中国广东虎门桥） ,而波形钢腹板 PC 箱梁桥悬臂施工最大跨度为150.2 m（日本朝比奈川桥） 。（ 2）悬臂施工法可分为节段悬臂浇注与预制节段悬臂拼装两种,一般多用节段悬臂浇筑法。（ 3）悬