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波形钢腹板代替箱梁的混凝土腹板

发布日期:2019-06-26

        上世纪八十年代,法国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,日本也对该类的桥梁了,在参考法国同类桥梁的基础上,修建了新开桥、本谷桥、松木七号桥等一系列桥梁,有连续梁桥,也有连续刚构桥,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,较高的剪切屈曲强度,用它混凝土箱梁的腹板,不但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,能更地对混凝土桥面板施加预应力,了预应力。组合结构能工程量、缩短工期、降低成本,在施工性能和经济性能都的吸引力。

         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时,和普通的钢筋混凝土箱梁桥一样,其设计需要施工和使用阶段的不同要求。施工阶段的计算要的施工,比如,连续梁桥可以采用悬臂施工、顶推法施工或的方法,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。考虑的原因,是更换体外预应力钢束时结构的受力要求。

        纵向抗弯计算 

        波形钢腹板在轴向力的作用下,轴向变形,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,可由下式计算 

        Ex=αE(t/h)2  

        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。

        此式,日本新开桥Ex=E/617。已的模型实验和有限元计算的结果,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,仍然平截面假定计算应力、预应力钢束。 

        抗扭计算 

        箱梁在偏心荷载作用下,截面将扭转变形。在混凝土腹板箱梁中,扭转的并不大,但在波形钢腹板箱梁中,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增大,会在混凝土板内产生的扭转翘曲应力。到为止,关于波形钢腹板箱梁扭转刚度的计算还的结论。对建成的该类桥梁的技术总结和,日本工程师上平等人了计算其抗扭刚度的方法。