波形钢腹板PC组合箱梁桥腹板平板长度的参数分析
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篇1：波形钢腹板PC组合箱梁桥腹板平板长度的参数分析
波形钢腹板PC组合箱梁桥腹板平板长度的参数分析
采用混合单元建立波形钢腹板体外预应力混凝土简支箱梁桥的.空间有限元计算模型,对腹板剪应力极值、主应力极值和箱梁顶板、底板的正应力极值、主应力极值进行了分析,研究了波形钢腹板平板长度对该种结构受力性能的影响.计算结果表明波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁腹板平板长度与波高之比的合理范围是1.67～2.67.分析结果可以为波形钢腹板箱梁桥的合理设计提供参考.
作 者：牛黎明 杨霞林 NIU Li-ming YANG Xia-lin 作者单位：兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州,730070 刊 名：河南城建学院学报 英文刊名：JOURNAL OF PINGDINGSHAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 18(3) 分类号：U448.38 关键词：桥梁工程 波形钢腹板 组合箱梁 空间有限元 几何参数篇2：波形钢腹板PC组合箱梁的动力特性分析
波形钢腹板PC组合箱梁的动力特性分析
就波形钢腹板PC组合箱梁的'动力特性进行了分析,并与混凝土箱梁作了比较分析,说明两者在振型以及频率上的区别,确定了箱梁结构的固有频率,从而为桥梁结构振动分析奠定基础.
作 者：蒋雪强 JIANG Xue-qiang 作者单位：江苏建科建设监理有限公司,江苏南京,210022 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 35(25) 分类号：U441 关键词：波形钢腹板 PC组合箱梁 动力特性 有限元分析篇3：波形钢腹板PC组合箱梁的力学特性分析
波形钢腹板PC组合箱梁的力学特性分析
该文结合波形钢腹板组合箱梁的构造特点,系统分析了波形钢腹板的轴向变形特性、箱梁的.剪应力分布特性、箱梁的扭转特性.结果表明:波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有良好的受力特性,在桥梁工程中有广阔的应用前景.
作 者：王辉 Wang Hui 作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安,710043 刊 名：城市道桥与防洪 英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL 年，卷(期)： “”(5) 分类号：U448.21+3 关键词：桥梁工程 PC组合箱梁 波形钢腹板 力学特性篇4：波形钢腹板组合箱梁的结构设计方法
波形钢腹板组合箱梁的结构设计方法
摘 要 钢－混凝土组合结构桥梁在日本和欧美得到了广泛应用，其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料特点。本文通过分析波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的构造特征和力学特性，阐述了这种新型组合结构的设计方法，并介绍了国外的桥梁实例。关键词 波形钢腹板 预应力混凝土 组合结构 结构设计
1 引言
随着体外预应力技术的日趋成熟和新型建筑材料的发展，许多国家的工程师都在对大跨径桥梁的主梁轻型化问题进行研究。在上世纪八十年代，法国首先设计并建造了以波形钢腹板代替箱梁的混凝土腹板的新型组合结构桥梁－Cognac桥，其后又相继建造了Maupre高架桥、Asterix桥和Dole等数座波形钢腹板的组合结构桥梁，该形式箱梁的典型结构如图1所示。自上世纪九十年代起，日本也对该类形式的桥梁进行了研究，在参考法国同类桥梁的基础上，先后修建了新开桥、本谷桥、松木七号桥等一系列桥梁，其中有连续梁桥，也有连续刚构桥，拓宽了其使用范围，发展了设计和施工技术。
波形钢板即折叠的钢板，具有较高的剪切屈曲强度，用它作为混凝土箱梁的腹板，不但充分满足了腹板的力学性能要求，而且大幅度减轻了主梁自重，缩减了包括基础在内的下部结构所承受的上部恒载，还省去了施工时在腹板中布置钢筋、设置模板等繁杂的工作。此外，波形钢板纵向伸缩自由的特点使得其几乎不抵抗轴向力，能更有效地对混凝土桥面板施加预应力，提高了预应力效率。这种组合结构能减少工程量、缩短工期、降低成本，在施工性能和经济性能方面都具有很大的吸引力。
2 设计方法
当桥梁上部采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的结构形式时，和普通的钢筋混凝土箱梁桥一样，其设计需要针对施工和使用阶段的不同要求。施工阶段的计算要结合具体的施工形式，比如，连续梁桥可以采用悬臂施工、顶推法施工或其它的方法，主要的计算荷载有自重、预应力、混凝土不同龄期的收缩徐变、施工荷载等。使用阶段则要考虑汽车荷载、风荷载、温度荷载等。箱梁内通常同时设置体内和体外预应力，由混凝土顶板和底板内的体内预应力抵抗施工荷载和恒载，箱内的体外预应力用来抵抗活载。这样考虑的原因之一，是为了满足更换体外预应力钢束时结构的受力要求。
2．1 纵向抗弯计算
波形钢腹板在轴向力的作用下，轴向变形很大，表现出来的等效弹性模量很小。波形钢板在纵向的等效弹性模量和板厚、波纹形状有关，可由下式计算
Ex＝αE(t／h)2（1）
式中，Ex为等效轴向弹性模量；E为钢材的弹性模量；t为钢板厚度；α为波纹的形状系数。根据此式，日本新开桥Ex＝E／617。已进行的模型实验和有限元计算的结果，进一步证实波形钢腹板在受弯时纵向正应力、正应变很小，可以忽略，即在进行截面抗弯设计时，只考虑混凝土顶板和底板的作用，并近似的认为混凝土顶板和底板内的纵向正应变符合线性分布规律，仍然按照平截面假定计算应力、布置预应力钢束。
2．2 抗扭计算
箱梁在偏心荷载作用下，截面将发生扭转变形。在混凝土腹板箱梁中，扭转的影响并不大，但在波形钢腹板箱梁中，由于腹板的弯曲刚度和混凝土顶板、底板相比小得多，这对截面扭转变形的影响显著增大，会在混凝土板内产生较大的扭转翘曲应力。到目前为止，关于波形钢腹板箱梁扭转刚度的计算还没有明确的结论。通过对建成的该类桥梁的技术总结和研究，日本工程师上平等人提出了一种计算其抗扭刚度的方法(2) 式中，Jt为抗扭刚度；Am为箱梁的横截面面积；b1为箱体的宽度；h1为波形钢腹板的高度；ns为钢材和混凝土剪切模量的比值；t为构件的厚度；α为修正系数(3)实际设计当中，鉴于截面扭转刚度和横隔板布置有密切关系，在不过于增加主梁自重的前提下，适当增加横隔板数量并调整间距可以有效的保证箱梁抗扭刚度。
2．3 波形钢腹板的应力计算
波形钢腹板主要承受剪应力。在设计中可以偏保守地假定结构所有的剪应力都由波形钢腹板承受，忽略混凝土顶板和底板对剪应力的抵抗作用，从而计算出波形钢腹板所需的最小厚度。
波形钢腹板不仅承受上述剪应力，同时也承受横向弯曲所引起的弯曲应力，因此必须对波形钢腹板的合成应力进行验算，公式为(4) 式中，σb为拉应力；σa为抗拉强度；τb为剪应力；τa抗剪强度；γ为安全系数，建议取值为1．2。
2．4 波形钢腹板的屈曲稳定性计算
波形钢腹板的屈曲破坏主要有三种模式(如图2所示)。
（1）局部屈曲模式
波形钢腹板的某一个波段部分出现屈曲破坏的现象。局部屈曲强度的计算可按下式
(5)
式中，τcr?熏L为局部屈曲强度；E为钢材的'弹性模量；ν为钢材的泊松比；b为腹板的高度；a为波 段长；K为屈曲系数，有
(6)
（2）整体屈曲模式
波形钢腹板整体出现屈曲破坏的现象。整体屈曲强度的计算可按照下式
(7)
式中，τcr?熏G为整体屈曲强度；β为波形钢腹板两端的固定度系数；E为钢材的弹性模量；Iy为y轴的惯性矩；Ix为x轴的惯性矩，t为钢板的厚度；b为腹板的高度。
（3）合成屈曲模式
波形钢腹板同时出现局部屈曲破坏和整体屈曲破坏的现象，是处于局部屈曲和整体屈曲中间的屈曲模式。合成屈曲强度由下式计算
(8)式中，τcr为合成屈曲强度；τcr?熏L为局部屈曲强度；τcr?熏G为整体屈曲强度。
2．5 波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接
模型实验表明，在加载后期，除了底板横向开裂外，波形钢腹板与底板交界处沿纵向开裂，随着裂缝的发展，结构刚度迅速降低，最终导致破坏，破坏特征为腹板和底板的连接部碎裂（如图3所示）。波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接直接关系到结构的承载力，是设计此类桥梁中非常关键的环节。
对于连接部的设计，通常的做法是在波形钢腹板的上下端焊接钢制翼缘板，翼缘板上焊接剪力钉，使之与混凝土板结合在一起（图4－a）。还可以采用在钢腹板上钻孔，穿过钢筋，再在钢板的上下端部焊接纵向约束钢筋后埋入混凝土板的做法（图4－b）。在此基础上，还可衍生出其它的连接方法。
3 工程实例
自1993年起，日本从法国引进了波形钢腹板组合结构的技术，目前，日本大力鼓励设计人员在主要高速公路中采用这种结构形式。
正在建设中的中野高架桥是日本关西地区阪神高速公路段的一部分，为采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的四跨连续梁桥。全桥的立面布置见图5。主梁为单箱单室的变高度箱梁，同时设置了体外和体内预应力体系。支点梁高4．0～4．6m，跨中梁高2．0～2．2m，梁高按照二次抛物线变化。波形钢腹板采用抗拉强度490MPa、抗剪强度205MPa的耐腐蚀钢板，波长1．2m，波高200mm，钢板厚度9～19mm。为了提高主梁的横向抗变形能力，除在支点和体外预应力的转向处设置横隔板，还在纵向的不同位置加设了横隔板。主梁截面和波形钢腹板的一般构造见图6。
该桥的上部结构采用悬臂浇筑法施工，墩顶的0号节段长12m，在墩架上现浇。其余节段分别
长3．6m和4．8m，均在挂篮上悬臂浇筑混凝土及拼装钢腹板。
4 结语
钢－混凝土组合结构桥梁的设计和建造在国内起步比较晚，尤其是本文介绍的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在国内尚无实桥。与此同时，法国、德国，尤其是日本相继建设了数座此种类型的桥梁，设计和施工技术日益成熟。波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁，特别适合于中、大跨径的连续梁桥。随着国内对这种结构的研究分析工作的开展，波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥将会在我国的桥梁建设中得到应用。
参考文献
〔1〕刘岚，崔铁万编译．本谷桥的设计与施工．国外桥梁，1999（3）：18－25
〔2〕刘磊，钱冬生．波形钢腹板的受力行为．铁道学报，2000（增）：53－56
〔3〕近藤昌泰?熏等．波形钢腹板PC箱梁新开桥设计与施工．桥梁与基础（日），1994（9）：13－20
〔4〕M Elgaaly，R W Hamilton，A Seshadri．Shear Strength of Beams with Corrugated Webs．Journal of Structural Engi-neering，ASCE，1996，122（4）：390－398
〔5〕M Elgaaly，A Seshadri，R W Hamilton．Bending Strength of Steel Beams with Corrugated Webs．Journal of Structural Engineering，ASCE，1997，123（6）：772－782
篇5：波形钢腹板组合箱梁的结构设计方法
波形钢腹板组合箱梁的结构设计方法
摘 要 钢－混凝土组合结构桥梁在日本和欧美得到了广泛应用，其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料特点。本文通过分析波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的构造特征和力学特性，阐述了这种新型组合结构的设计方法，并介绍了国外的桥梁实例。关键词 波形钢腹板 预应力混凝土 组合结构 结构设计
1 引言
随着体外预应力技术的日趋成熟和新型建筑材料的发展，许多国家的工程师都在对大跨径桥梁的主梁轻型化问题进行研究。在上世纪八十年代，法国首先设计并建造了以波形钢腹板代替箱梁的混凝土腹板的新型组合结构桥梁－Cognac桥，其后又相继建造了Maupre高架桥、Asterix桥和Dole等数座波形钢腹板的组合结构桥梁，该形式箱梁的典型结构如图1所示。自上世纪九十年代起，日本也对该类形式的桥梁进行了研究，在参考法国同类桥梁的基础上，先后修建了新开桥、本谷桥、松木七号桥等一系列桥梁，其中有连续梁桥，也有连续刚构桥，拓宽了其使用范围，发展了设计和施工技术。
波形钢板即折叠的钢板，具有较高的剪切屈曲强度，用它作为混凝土箱梁的腹板，不但充分满足了腹板的力学性能要求，而且大幅度减轻了主梁自重，缩减了包括基础在内的下部结构所承受的上部恒载，还省去了施工时在腹板中布置钢筋、设置模板等繁杂的`工作。此外，波形钢板纵向伸缩自由的特点使得其几乎不抵抗轴向力，能更有效地对混凝土桥面板施加预应力，提高了预应力效率。这种组合结构能减少工程量、缩短工期、降低成本，在施工性能和经济性能方面都具有很大的吸引力。
2 设计方法
当桥梁上部采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的结构形式时，和普通的钢筋混凝土箱梁桥一样，其设计需要针对施工和使用阶段的不同要求。施工阶段的计算要结合具体的施工形式，比如，连续梁桥可以采用悬臂施工、顶推法施工或其它的方法，主要的计算荷载有自重、预应力、混凝土不同龄期的收缩徐变、施工荷载等。使用阶段则要考虑汽车荷载、风荷载、温度荷载等。箱梁内通常同时设置体内和体外预应力，由混凝土顶板和底板内的体内预应力抵抗施工荷载和恒载，箱内的体外预应力用来抵抗活载。这样考虑的原因之一，是为了满足更换体外预应力钢束时结构的受力要求。
2．1 纵向抗弯计算
波形钢腹板在轴向力的作用下，轴向变形很大，表现出来的等效弹性模量很小。波形钢板在纵向的等效弹性模量和板厚、波纹形状有关，可由下式计算
Ex＝αE(t／h)2（1）
式中，Ex为等效轴向弹性模量；E为钢材的弹性模量；t为钢板厚度；α为波纹的形状系数。根据此式，日本新开桥Ex＝E／617。已进行的模型实验和有限元计算的结果，进一步证实波形钢腹板在受弯时纵向正应力、正应变很小，可以忽略，即在进行截面抗弯设计时，只考虑混凝土顶板和底板的作用，并近似的认为混凝土顶板和底板内的纵向正应变符合线性分布规律，仍然按照平截面假定计算应力、布置预应力钢束。
2．2 抗扭计算
箱梁在偏心荷载作用下，截面将发生扭转变形。在混凝土腹板箱梁中，扭转的影响并不大，但在波形钢腹板箱梁中，由于腹板的弯曲刚度和混凝土顶板、底板相比小得多，这对截面扭转变形的影响显著增大，会在混凝土板内产生较大的扭转翘曲应力。到目前为止，关于波形钢腹板箱梁扭转刚度的计算还没有明确的结论。通过对建成的该类桥梁的技术总结和研究，日本工程师上平等人提出了一种计算其抗扭刚度的方法(2) 式中，Jt为抗扭刚度；Am为箱梁的横截面面积；b1为箱体的宽度；h1为波形钢腹板的高度；ns为钢材和混凝土剪切模量的比值；t为构件的厚度；α为修正系数(3)实际设计当中，鉴于截面扭转刚度和横隔板布置有密切关系，在不过于增加主梁自重的前提下，适当增加横隔板数量并调整间距可以有效的保证箱梁抗扭刚度。
2．3 波形钢腹板的应力计算
波形钢腹板主要承受剪应力。在设计中可以偏保守地假定结构所有的剪应力
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篇6：波形钢腹板组合梁桥的发展状况及特点
波形钢腹板组合梁桥的发展状况及特点
文章阐述了波纹钢腹板组合梁桥的建设情况,详细介绍了该类桥型的特点以及连接方式.
作 者：徐忠宁 杨新远 作者单位：徐忠宁(阿拉善盟交通设计研究有限公司)杨新远(阿拉善盟公路工程局有限责任公司,内蒙古,巴彦浩特,750306)
刊 名：内蒙古科技与经济 英文刊名：INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U449 关键词：波形钢腹板 组合梁桥 连接方式篇7：简支波纹钢腹板箱梁桥腹板几何参数优化分析
简支波纹钢腹板箱梁桥腹板几何参数优化分析
建立波纹钢腹板箱梁桥空间有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)对钢腹板的尺寸参数进行优化分析,使之受力最合理,材料最经济.结果表明,目标函数在前面的几次循环中,波动较大,但随着循环次数的增加,目标函数呈逐渐减少趋势,并趋于极小值;设计变量及状态变量随着循环次数的'增加,在前几次循环中波动较大,尔后在一定范围内变化,并趋于稳定,接近目标函数达到极值时的相应取值.优化分析,达到了结构在满足规范要求的前提下,材料用量最省.
作 者：杨彩红 YANG Cai-hong 作者单位：中国恩菲工程技术有限公司广州设计院,广东,广州,510640 刊 名：中国市政工程 英文刊名：CHINA MUNICIPAL ENGINEERING 年，卷(期)：2010 “”(1) 分类号：U448.21 关键词：桥梁工程 组合箱梁桥 波纹钢腹板 优化设计 有限元分析篇8：波形钢腹板箱梁嵌入式结合部的应力分布
波形钢腹板箱梁嵌入式结合部的应力分布
针对波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥嵌入式结合部应力分布问题,以宁波市百丈东路甬新河桥为背景,应用三维有限元方法进行应力分析.通过有限元计算模型,分析了不同荷载条件下结合部的.应力分布特性,讨论了嵌入式结合部钢腹板纵向约束对应力分布的影响.理论计算结果表明,波形钢腹板混凝土箱梁的结合部应力比较小;弯矩作用下结合部应力主要是由截面的弯曲应力产生,应力集中不明显:剪力作用下在钢腹板插入口附近有应力集中现象,易发生混凝土开裂、钢板疲劳损失;采用钢板作为纵向约束措施对改善结合部的应力集中有一定效果.
作 者：谢旭 孙良凤 张治成 XIE Xu SUN Liang-feng ZHANG Zhi-cheng 作者单位：谢旭,XIE Xu(浙江大学土木工程系,浙江杭州,310058;浙江大学宁波理工学院,浙江宁波,315100)孙良凤,张治成,SUN Liang-feng,ZHANG Zhi-cheng(浙江大学土木工程系,浙江杭州,310058)
刊 名：中国市政工程 英文刊名：CHINA MUNICIPAL ENGINEERING 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U448.21+3.1 关键词：波形钢腹板箱梁 嵌入式连接 应力分析 有限元分析篇9：PC箱梁桥腹板竖向预应力张拉质量监控
PC箱梁桥腹板竖向预应力张拉质量监控
对目前PC箱粱桥腹板竖向预应力张拉质量问题进行了综合分析,论述了现有的各种相应控制方法的效果,提出了有效竖向预应力检测方法对张拉质量控制的意义,研究表明采用实用的`检测技术进行竖向预应力施工监控能有效解决施工问题中最根本的失效问题.
作 者：明鸿桢 杨滔 MING Hong-zhen YANG Tao 作者单位：湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭,411201 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 36(10) 分类号：U448.213 关键词：箱梁 竖向预应力 张拉质量 监控 检测方法篇10：大跨连续箱梁桥腹板裂缝设计成因分析及对策
大跨连续箱梁桥腹板裂缝设计成因分析及对策
通过对大跨连续箱梁桥腹板裂缝病害的调研,分析了裂缝产生的原因,对腹板的抗裂对策进行了研究,以积累大跨连续箱梁桥腹板的.设计施工经验,从而保证大跨连续箱梁桥的工程质量.
作 者：高国 孙伟 王维国 GAO Guo SUN Wei WANG Wei-guo 作者单位：高国,GAO Guo(荣成市公路管理局,山东,威海,264200)孙伟,王维国,SUN Wei,WANG Wei-guo(威海市公路管理局,山东,威海,264200)
刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 35(24) 分类号：U445.7 关键词：大跨连续箱梁桥 腹板 裂缝 对策【波形钢腹板PC组合箱梁桥腹板平板长度的参数分析】相关文章：
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