波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术

桥梁施工新技术现场经验交流会波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术 中铁十三局集团有限公司1 波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术 中铁十三局集团第四工程有限公司周军张福宝顾太宇 内容提要：本文以集团公司承建的青海省国道g214线新型试验桥（钢-混凝土组合箱梁桥—三道河中 桥）为工程实例，简述了波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁结构特点及施工流程，全面介绍了在海拔接近 4000m的青藏高原，高寒、缺氧条件下波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工全过程。 关键词：组合箱梁波纹钢腹板预应力高原施工 前言： 减轻预应力混凝上箱梁桥重量的有效方法之一是采用波纹钢腹板。我国近年对这种结构的力学性能、 工程设计和施工方法等方面的研究取得了重要的进展。青海省国道g214线三道河中桥是国内第一座采用 波纹钢腹板跨径达50m的单箱双室截面预应力简支组合梁结构，亦为交通

结合三道河中桥工程实例,重点介绍了波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁波纹钢腹板安装,钢腹板间、与顶底板、与横隔板和端横梁的连接以及体外预应力施工等关键技术。实践证明,采用波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁不但能减轻预应力混凝土箱梁的重量,还可实行工厂化生产,达到简化工艺、节约材料用量、降低成本的目的,保证工程施工质量。三道河中桥的建设对于预应力混凝土组合箱梁的推广应用起到了积极促进作用。

基于应力相关材料阻尼理论,选择波纹钢腹板组合箱梁这一新型钢、混组合桥梁结构,通过波纹钢板和钢筋混凝土的单位体积损耗因子,由能量法推导求得波纹钢腹板组合箱梁的损耗因子公式。结合有限元计算的各个单元的应力得到损耗因子,根据一个振动周期能量耗散相等原理,求得等效阻尼比,并将其与实测结果进行比较。分析结果表明:波纹钢腹板组合箱梁桥材料阻尼值不是一个固定值,它是随着应力水平的提高而增大。在自由振动和车辆荷载激励状态下,波纹钢腹板组合箱梁的等效阻尼比建议取为0.3%。提出的损耗因子公式和等效阻尼比的计算可为波纹钢腹板组合箱梁桥动力分析中阻尼的取值提供参考。

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波纹钢腹板箱梁是一种新型的桥梁结构,具有自重轻,改进结构性能,方便施工,降低工程造价及造型优美等优点。采用力学的基本理论和方法,分析箱梁波纹钢腹板对抗弯的贡献并研究腹板上的剪应力沿高度的变化规律;理论推导初步得出波纹腹板对截面轴向刚度和抗弯刚度的贡献和剪应力沿梁高分布变化的结论。根据实验结果和有限元分析结果验证理论分析的合理性。

以某跨径为40m的波纹钢腹板预应力组合梁桥为原型,根据相似理论设计制作了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,研究了该桥型的抗剪受力性能。采用有限元方法研究了波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹板高度和平板宽度等对波纹钢腹板构件非线性剪切屈曲性能的影响。另外,对hamilton所做的波纹钢腹板剪切屈曲试验结果进行了回归分析,给出了波纹钢腹板局部屈曲强度的半经验半理论计算公式。结果表明:混凝土顶板和底板承担了大部分弯矩,波纹钢腹板主要承担剪力,且剪力沿波纹板高度方向均匀分布。

青海省国道g214线k286+907三道河中桥是由我建设管理局承建的交通部新型科研试验桥,该桥上部结构为1孔50m钢—混凝土组合箱梁,采用波纹钢腹板,本文将结合本人对此桥的施工体会着重介绍波纹钢腹板的安装施工技术。

青海省国道g214线三道河中桥是由中铁十三局集团公司承建的新型试验桥,该桥上部结构为钢-混凝土组合箱梁,采用波纹钢腹板,本文将着重介绍波纹钢腹板的安装施工技术。

结合刚刚建成的目前国内跨度最大的波纹钢腹板预应力组合箱梁桥——三道河中桥的设计与施工过程,从波纹钢腹板、剪力连接键及预应力的布置等介绍其设计过程与构造细节,并在此基础上详细地阐述了该桥的施工工艺流程,包括波纹钢腹板、剪力连接键以及预应力的施工过程和特点,为该桥型在国内的推广应用提供参考和积累经验。

在总结分析国外波纹钢腹板组合梁疲劳试验研究成果的基础上,采用美国mts电液伺服加载系统,对3片波纹钢腹板组合箱梁试验梁进行了疲劳试验,并对波纹钢腹板组合箱梁的应变、挠度变化规律进行了分析。结果表明:波纹钢腹板疲劳残余应变随疲劳加载次数的增加而增加,变化规律比混凝土顶、底板的变化规律明显;波纹钢腹板组合箱梁混凝土顶、底板及波纹钢腹板的刚度在疲劳荷载作用下下降不明显,不足以对梁的受力产生明显影响;随着疲劳加载次数的增加,截面应变沿梁高方向的分布变化不大,而且基本保持直线;对波纹钢腹板组合箱梁采用基于平截面假定的承载能力计算方法是可行的。

对国内有关波纹钢腹板pc组合葙梁桥的有关文献进行总结,归纳波纹钢腹板pc组合葙梁桥的静力性能(抗弯、抗剪、抗扭、剪力滞效应)、疲劳性能、徐变、施工方法的研究现状,以期对今后波纹钢腹板组合箱梁桥的研究有所帮助.

针对先简支后连续的组合箱梁设计、施工中经常出现的质量通病，结合京福高速公路江西温沙段的抚河特大桥，提出了防治措施及建议。

随着我国高速公路建设的发展,普通钢筋混凝土连续箱梁桥型也常被采用,但是几乎所有现浇连续箱梁都有不同程度的质量缺陷问题,因此防治工作不容忽视。

波纹钢腹板组合箱梁是一种新型的桥梁结构型式,这种结构是以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板或平面钢腹板,既能减轻结构自重,又能充分发挥各种材料的性能。通过对波纹钢腹板纵向刚度和波纹钢腹板组合截面轴向刚度的分析,得出波纹钢腹板组合箱梁的抗弯刚度公式,并以国内外已有的研究成果为依据,推导出这种组合箱梁的承载力计算公式。

为了研究波纹钢腹板组合箱梁pbl剪力连接件的力学性能。分别通过非线性有限元和实验研究,分析了pbl剪力连接件力学性能。采用pbl连接件的推出实验试件,进行了推出实验研究;用有限元方法模拟pbl连接件从开始受力到剪断破坏的全过程,研究了pbl连接件的滑移量、承载能力等力学性能。有限元分析结果和试验实测结果的对比分析表明:二者差别较小,实测结果的正确性,也验证了有限元分析方法的精度和可行性。

采用midas建立某波纹钢腹板三跨连续梁桥有限元模型,分析不同桥跨比对该新型结构的动力特性的影响,从分析结果中提取振型模态及振动频率并进行数据对比,提出了合理的桥跨比范围,为实际设计波纹钢腹板箱梁桥提供参考。

波形钢腹板pc组合箱梁桥是一种经济、高效、施工简便的新型桥梁结构形式,随着我国对波形钢腹板pc组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的成熟,它将在我国的桥梁工程中得到愈来愈广泛的应用。以卫河特大桥为例,对宽幅多室波形钢腹板pc组合箱梁的施工技术及工艺进行了阐述。

装配式部分预应力混凝土组合箱梁桥,在河南省少林寺至洛阳高速公路建设中普遍采用。在由我单位承建的少洛高速二标少林河大桥、顾家河大桥、石崖河大桥箱梁施工实践中,通过探索,采取了一些提高施工质量的措施。论文对装配式部分预应力混凝土组合箱梁施工技术作了介绍,并着重指出了施工中应注意的问题。

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结合太原市某高架桥工程,简要介绍了波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的构造特点、设计注意事项等,并采用桥梁博士软件对全桥进行了计算,为今后类似工程提供参考。

为了简化计算波纹钢腹板组合箱梁在汽车偏心荷载作用下的变形和内力,针对波纹钢腹板组合箱梁抗扭刚度较弱,在偏心荷载作用下会产生较大扭转和畸变变形的特点,参考普通混凝土箱梁偏心增大系数的计算原理和方法,针对等高度和变高度2种结构形式的波纹钢腹板箱梁,推导了单位扭矩作用下扭转角和畸变角的解析计算公式,得到了考虑畸变变形情况下波纹钢腹板组合箱梁偏心增大系数的理论计算公式。结合某模型试验结果可以看出,实测值与理论计算值比较接近,误差范围为0.5%12.3%,说明了所推导理论公式的正确性。并且,把试验数据与普通混凝土箱梁偏心增大系数经验值相比较,说明了波纹钢腹板箱梁抗扭刚度较低,由箱梁扭转和畸变会引起较大的偏心增大系数,从而会引起较大的变形和内力,在实际设计中应引起充分重视。

采用sap2000建立了波纹钢腹板混凝土箱梁的空间有限元模型,并通过与波纹钢腹板混凝土试验箱梁实测值的对比验证了有限元模型的适用性,进而分析了波纹钢腹板结构参数对梁动力特性的影响规律。分析结果表明,波纹钢腹板厚的增大能在一定程度上提高箱梁的振动频率,尤其是扭转振动频率;波纹钢腹板折叠角变大时,其对竖向振动频率和横向振动频率影响较小,但能较大地提高扭转振动频率;波纹钢腹板水平面板宽度的变化使波纹钢腹板箱梁的竖向振动频率、扭转振动频率、横向振动频率都是先增加后减小,因此存在最优板宽范围,但不宜过大。