波形钢腹板PC梁桥的设计与施工

1、波形钢腹板PC组合梁桥设计与施工河南省交通厅公路管理局河南省交通厅公路管理局一、国内发展近况国内发展近况o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

2、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(2008201

3、0)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+11120m+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

4、桥88+156+88m河南省交通厅公路管理局河南省交通厅公路管理局二、波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计波形钢腹板的设计理论o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。o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。o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

5、）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（JTG B0l-2003）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 025-1986）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）编制依据o桥梁用结构钢（GB T 714-2

6、000）o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）o公路钢结构桥梁设计规范 （JTG /TD64-2009征求意见稿）o日本高速公路设计要领第二集第九章 （2006年）o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

7、，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o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)TssAJhbhbn tatan tataTJ横隔梁的合理间距o 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。o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

8、分考虑横隔梁的间距。横隔梁的合理间距o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929米之间。o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o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o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1/161/17.5, 略高于PC桥的1/16.71/18.8。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计o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

9、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o对大跨度连续梁（刚构）常采用变截面箱梁，此时梁底一般按1.62.0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o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5090cm。o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o跨中梁高取1/341/50（PC)。边中跨比：连续刚构取0.56左右，连续梁桥取0.60.8。o例1：鄄城桥主跨跨径L1120米，边跨为L270米，L2/L1=0.58。总体跨径布置： 70m+11

10、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o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o顶板与腹板结合处设置适当承托构造时，顶板厚度可在2530cm之间。o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。o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1825cm。波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计o 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0.250.80m，按2次抛物线变化。o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