波形钢腹板PC梁桥的设计与施工

波形钢腹板PC组合梁桥设计与施工一、国内发展近况国内发展近况我国也开展了波形钢腹板PC组合箱梁力学特性研究和桥梁的设计与建造工作。东南大学、同济大学、长安大学、西南交通大学、重庆交通学院、哈尔滨工业大学、福州大学、西安市市政设计研究院、河南省交通规划勘察设计院、交通部公路科学研究院、河南海威公司、中交跨世纪工程技术有限公司、中铁大桥局集团和重庆交通科研设计院等。国内至2009年已建成的11座桥梁1、江苏淮安长征人行桥（国内第一座波形钢腹板PC组合箱梁人行桥,2005.1)；2、河南光山泼河大桥（国内第一座装配式波形钢腹板PC组合箱梁公路桥,2005.7）；3、重庆永川大堰河桥(2006)国内至2009年已建成11座桥梁4、青海三道河桥（国内第一座一箱二室波形钢腹板PC组合箱梁桥，2006）；5、宁波甬新河桥（部分波形钢腹板PC组合箱梁桥，2006）；6-7、山东东营银座桥B桥、C桥（国内第一座变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥,2007）；8-11、河北邢台郭守敬桥和钢铁路桥等4座桥（国内第一座一箱七室波形钢腹板PC组合箱梁桥,2009）。东营银座人行桥（2007）38.8m邢台郭守敬桥（2009）17m+35m+17m邢台钢铁路桥（2009）17m+35m+17m国内在建的9座波形钢腹板PC箱梁桥(2008~2010)1、鄄城黄河大桥（2008-2010年）；2、河南卫河大桥（2009-2010）；3、新密溱水路桥（2009-2010）；4、河南英峪沟2号桥（2010）；5、邢台紫金大桥（2010）；6、深圳南山大桥（2010）；7、深圳甘泉大桥(2010);8、南京滁河大桥（2010）；9、河南桃花峪大桥（2010)。鄄城黄河桥（2008-2010）70m+11×120m+70m新密溱水路无背索斜拉桥（2009-2010）河南卫河大桥（2010）甘泉大桥（2010）98m+130m+80m深圳南山大桥（2010）80+130+80m邢台紫金大桥（2010）世界跨径最大的波形钢腹板PC梁桥88+156+88m二、波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计波形钢腹板的设计理论日本是世界上波形钢腹板PC箱梁桥建造最多的国家，据可查到的资料为130座。日本关于波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计、施工技术也在设计与建设中不断发展与完善。我国的波形钢腹板PC箱梁桥的设计参考了日本的设计经验。日本波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计与施工规范（标准、指南）1、《高速公路设计要领》（日本东中高速，2006）2、《波形钢腹板PC箱梁桥设计、施工指南》（日本高速公路技术中心，2005.4）3、《波形钢腹板PC箱梁桥设计计算手册》（日本波形钢腹板组合结构研究协会，1998.12）日本波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计与施工规范（标准、指南）4、《波形钢腹板PC箱梁桥问题与解答》（日本波形钢腹板组合结构研究协会，2002.6）5、《组合结构桥设计、施工标准》（日本预应力混凝土协会，2005.11）6、《波形钢腹板设计、施工手册》（日本高速公路技术中心，2002.3)编制依据《公路工程技术标准》（JTGB0l-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-1986）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）编制依据《桥梁用结构钢》（GBT714-2000）《钢-混凝土组合结构桥梁设计与施工细则》（JTG/TD64-01征求意见稿）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG/TD64-2009征求意见稿）《日本高速公路设计要领第二集第九章》（2006年）《日本波形钢腹板组合结构研究会波形钢腹板PC箱梁桥设计计算手册》波形钢腹板PC组合箱梁桥总体设计流程图截面假定进行波形钢腹板PC箱梁桥整体计算时，假定：（1）钢腹板与上下混凝土翼缘板完全共同工作，不会发生相对滑移或剪切连接破坏；（2）忽略波形钢腹板对抗弯承载能力的贡献，波形钢腹板承受剪力，剪应力沿腹板高度均匀分布；（3）截面的应变分布符合平截面假定。整体计算•纵向计算模型除箱梁采用有效截面外，计算单元、边界条件、荷载的施加与预应力混凝土结构相同。•波形钢腹板箱梁作杆系结构分析时，主梁仅考虑混凝土顶底板的有效截面进行截面特性的计算。抗剪计算流程图截面抗扭刚度的计算关于波形钢腹板箱梁桥截面的抗扭刚度的计算，各国设计者研究和总结出了一些计算方法，这里采用日本上平公式2111112344[]((1)(1)(1)(1)TssAJhbhbntatantataTJ横隔梁的合理间距横隔板的设置常常是以减小畸变变形为主要目的，但横隔板的设置对箱梁抗扭刚度是有利的。鉴于波形钢腹板PC组合箱梁桥的扭转刚度和腹板的横向刚度均小于一般的PC桥，在大跨径桥梁和曲线波形钢腹板PC桥梁的设计时，应充分考虑横隔梁的间距。横隔梁的合理间距在设有体外索的中等跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥中，体外索的转向块在一跨之间至少设置2个。在已建桥梁中，中横隔板间距在9~29米之间。对于等截面简支波形钢腹板PC箱梁，横隔板最大间距Smax回归公式横隔梁的合理间距由现有波形钢腹板PC组合箱梁桥高跨比统计，支点处和跨中处的高跨比回归公式分别为设计时还需采用有限元数值分析的方法，进行校核。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计波形钢腹板PC组合箱梁的高跨比在桥根部1/16~1/17.5,略高于PC桥的1/16.7~1/18.8。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计当梁高变化时，波形钢腹板的切割、翼缘板与腹板的焊接作业比较复杂，所以在60米以下的箱梁采用等截面梁比较方便。下图为卫河桥（47+52+47m）箱梁截面.波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计对大跨度连续梁（刚构）常采用变截面箱梁，此时梁底一般按1.6~2.0次抛物线设计。下图为鄄城桥的箱梁截面变化。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计悬臂板根部厚度一般与箱内顶板在承托底部处的厚度一致，一般为50~90cm。板底面横向可采用直线或折线变化波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计跨中梁高取1/34~1/50（PC)。边中跨比：连续刚构取0.56左右，连续梁桥取0.6~0.8。例1：鄄城桥主跨跨径L1＝120米，边跨为L2＝70米，L2/L1=0.58。总体跨径布置：70m+11×120m+70m=1460m。墩顶根部梁高7.0米，为主跨的1/17.14；跨中梁高3.5米，为主跨的1/34.29，梁高按2次抛物线变化。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计例2：紫金桥箱梁采用单箱单室截面，箱梁根部梁高9米，高跨比1/17.33，跨中梁高为4.2米，高跨比为1/37.14。箱梁底板按1.8次抛物线变化。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计顶板与腹板结合处设置适当承托构造时，顶板厚度可在25~30cm之间。板内有纵、横向体内预应力时，选取较大值，板内无纵、横向体内预应力时，选取较小值。悬臂板端部厚度按满足预应力钢束和防护栏锚固尺寸要求取值，一般取为18~25cm。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计例1：鄄城桥主桥箱梁为单箱单室箱梁，箱梁顶宽为13.5米，箱梁底宽6.5米，翼缘悬臂长3.0m，悬臂端部板厚0.20m，悬臂根部板厚0.70m。箱梁顶板厚0.30m；底板厚度0.25～0.80m，按2次抛物线变化。例2：紫金桥箱梁为单箱单室箱梁，箱梁顶板宽13米，两侧悬臂长3.25米。箱内顶板最小厚度0.3米，悬臂板端部厚0.2米，悬臂板根部厚0.8米，箱梁底板宽6.5米，底板厚0.32~1.2米。按1.8次抛物线变化。预应力筋布置波形钢腹板箱梁桥采用体内、体外预应力并用的方式配置预应力束。在混凝土顶、底板中配置纵向预应力筋，在箱内配置体外预应力束用来抵抗设计活载。体外预应力索的布置-长征桥谢谢大家！