南水北调大桥波形钢腹板PC组合箱梁设计

波形钢腹板组合箱梁桥

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波形钢腹板pc组合箱梁结构具有自重轻、抗震性能好、预应力效率高、耐久性高、受力明确、施工方便以及造型美观等特点。结合前山河特大桥的设计过程，对波形钢腹板pc组合箱梁结构的设计方法做了探讨，为以后同类型结构的设计提供参考。

通过对30m波形钢腹板pc组合箱梁的模态特性进行有限元分析和试验研究,了解这种钢-混组合结构的固有振动特性,为波形钢腹板pc组合箱梁的动力响应分析与抗震设计提供依据.研究表明,波形钢腹板pc组合箱梁的动力特性与一般的混凝土梁相比存在很大的差异,波形钢腹板pc组合箱梁结构的横向刚度和扭转刚度都比较小,在设计中必需予以重视.波形钢腹板pc组合箱梁的固有振动频率公式计算的基频结果与模态试验结果十分吻合,可用来计算波形钢腹板pc组合箱梁的基频.

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。

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。

波形钢腹板pc组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,这种结构能够实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量。同过设计制作波形钢腹板pc组合箱梁和静载试验研究,得到了一些有价值的结果,为进行波形钢腹板pc组合箱梁桥的设计和施工提供了经验。

波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞效应特性分析

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。现如今,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。波形钢腹板pc组合箱梁是一种新型的钢—混凝土组合结构,它充分利用钢与混凝土的优点,提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率,并且这种结构外形美观,抗震性能好。本文论述了波形钢腹板pc组合箱梁设计施工方法,为今后波形钢腹板pc组合箱梁桥的设计和施工提供了宝贵的经验。

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结合2007年以来我国已建成的1座和在建的2座波形钢腹板pc组合箱梁桥,介绍了波形钢腹板pc组合桥梁的设计要点,为这种结构在我国桥梁工程的应用提供参考.

介绍了2005年我国建成的2座波形钢腹板pc连续箱梁桥,对这2座桥的施工方法进行了讨论。

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种经济、高效、施工简便的新型钢-混凝土组合结构,目前在新建桥梁中已有较广泛的应用.以南照淮河公路大桥(65+98+65)m维修改造工程为背景,该桥原上部结构拆除重建,下部结构改造利用.对波形钢腹板pc组合箱梁桥和组合钢箱梁桥两种方案进行了综合比较,考虑到波形钢腹板pc组合箱梁桥施工便捷、受力性能合理、运营管理方便以及造价低等优势,建议上部结构更换为波形钢腹板pc组合箱梁.对新建上部波形钢腹板pc组合箱梁桥进行了有限元分析,结果表明该方案在不增加上部结构自重的前提下,上部新建波形钢腹板组合梁可以满足现状使用要求.

以单箱室的梯形截面波形钢腹板简支组合箱梁作为研究对象,利用能量变分法推导了波形钢腹板简支组合箱梁在均布载荷作用下的剪滞效应计算公式,分析了箱梁混凝土的顶板和底板纵向应力沿板跨横向的变化,并与有限元分析结果进行对比,其结果相吻合,证明了理论推导结果的正确性。

目前波形钢腹板pc箱梁桥在国内逐步得到应用,由于其结构特殊、形式新颖,以往常规的桥梁施工过程分析方法与控制技术已不再适用,大跨度波形钢腹板pc箱梁桥的施工过程分析与控制技术对促进该桥型良好经济效益的实现具有重要作用。

·桥梁·隧道· 文章编号：1009-6825（2012）11-0163-03 波形钢腹板pc组合箱梁在玉春桥中的应用研究★ 收稿日期：2012-02-13★：国家自然科学基金（项目编号：50078014） 作者简介：朱长胜（1973-），男，工程师 朱长胜苏灿旭 （南京市公路建设处，江苏南京210000） 摘要：针对一座波形钢腹板pc组合箱梁桥———玉春车行天桥，对其波形钢腹板和抗剪连接键的设计与构造进行了介绍，并对波 形钢腹板和抗剪连接键的受力性能进行了计算分析，计算结果表明，在正常使用极限状态下，钢板的剪应力满足规范要求，且不会 在钢板剪切屈服之前发生局部屈曲、整体屈曲或合成屈曲的破坏形式；剪力连接键的抗剪承载能力满足使用要求且具有较大的安 全裕度。 关键词：波形钢腹板，剪切屈曲，组合箱梁，抗剪连接键 中图分类号：u4

为了解多室箱波形钢腹板箱梁的力学性能,采用试验与有限元模拟分析相结合的方法对单箱三室波形钢腹板pc组合箱梁桥的力学性能进行了研究。通过静载试验得到试验梁在试验荷载作用下的挠度曲线,边跨跨中及中跨跨中截面顶底板纵向正应力分布;通过动载试验得到试验梁前5阶模态、中跨跨中断面最大动挠度。研究结果表明:在试验荷载作用下,各工况实测挠度满足规范要求;偏心荷载作用下的挠度值比对称荷载下大30%以上,在计算波形钢腹板pc组合箱梁活载效应时,建议选用合理的内力增大系数来计入偏心荷载对截面内力的影响。各控制截面实测应力曲线变化趋势与有限元计算值趋势吻合,实测值均小于计算值,且满足预应力混凝土桥应力的一般要求。动载试验表明桥面铺装平整,符合设计要求。

近些年来,随我我国经济实力的飞速提升,建筑行业也有了空前发展.诸多高校以及桥梁施工设计领域也相继开展了对波形刚腹板pc组合箱梁桥施工技术的有关研究.文章简要介绍了我国极具代表性的满堂支架施工、悬臂现浇等施工方式,也概述了日本知名的rapcon/rw工法以及顶推施工,目的在于为我国日后的桥梁的施工设计工作提供极具实用价值的信息资料.

基于截面弯曲正应变分布的拟平截面假定及截面的轴力-弯矩-曲率(n-m-φ)关系,考虑了材料非线性、体外索与梁的应变不协调、体外索的二次效应等影响,编制了体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯全过程非线性分析程序。结合试验梁的全过程加载试验结果,研究表明:以混凝土开裂和受拉区普通钢筋屈服为分界点,体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯破坏全过程可分为明显的三个阶段:弹性阶段、开裂阶段、塑性阶段;编制的非线性程序能很好地预测了结构在极限状态下的承载能力和变形大小。研究还表明:体外索的二次效应对组合箱梁抗弯承载力影响较大,可通过设置跨中横隔板或转向块以减小其影响。

结合河南卫河大桥工程实例,采用数值分析法中的有限元法,研究各受力参数对单箱三室波形钢腹板pc组合箱梁横向应力的影响;揭示单箱三室波形钢腹板pc组合箱梁在集中荷载和汽车活载作用下,箱梁的横向应力峰值的变化规律。计算数据表明,各室中心线正弯矩区和各腹板加腋处负弯矩区为单箱多室波形钢腹板pc组合箱梁的横向受力最不利位置。

本文以国内在建的主跨最大的波形钢腹板预应力组合连续箱梁桥———河南桃花峪黄河大桥跨大堤桥为背景,对该种新型钢-混组合结构桥梁的剪力滞效应进行分析。重点研究了不同荷载组合工况下典型截面的剪力滞效应,研究成果可为波形钢腹板预应力组合箱梁桥的设计提供参考。

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