创造性地应用波形钢腹板预应力混凝土桥 - 图文 缔造性地应用波形钢腹板预应力混凝土桥【编者按】波形钢腹板组合箱梁桥，是一种以波形钢板取代混凝土腹板的钢—混组合构造桥梁形式世界上第一座波形钢腹板组合箱梁桥诞生在法国，后来各国都相继建立了此类型的桥梁近年来，日本桥梁界以削减自重，削减现场工作量，降低本钱为目标，为追求桥梁构造的合理性做了许多尝试，而波形钢腹板桥就是其中之一而在我国，这种桥更应当得到关注，因为它经济、高效、自重轻、耐久性好、钢材用量少，同时具有施工便利，工期短、低碳节能等众多优点，是一种符合可持续开展理念的新型桥梁构造形式，在我国倡议绿色建立的环境下，有着广泛的开展空间为此，本期杂志特约了一组稿件，以期引起业内对此类桥型的深化了解与探讨 图1 南昌朝阳大桥施工挂篮用波形钢腹板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板，即形成波形钢腹板预应力混凝土箱梁，故两者外形很相像因波形钢腹板褶皱效应，波形钢腹板预应力混凝土箱梁纵向弯曲时，波形钢腹板不参加纵向受力，仅由混凝土顶底板承载纵向弯曲正应力，其工作机理与设计理论与一般预应力混凝土箱梁极其相像因这两个相像，自2022年山东鄄城黄河桥建成至今，波形钢腹板预应力混凝土桥已为我国桥梁界所接收并取得快速开展。
如今已建和在建的波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥总数已超过40座，且有不少引起业界留意的世界性创新表1列出了中国、日本几座具有代表性的波形钢腹板预应力混凝土桥总体说，我国波形钢腹板预应力混凝土桥起先应用比日本晚了十年，然其建立步伐非常快速，取得的成就已超越日本；其箱梁的技术探究已由大学试验室走向建立工地，成为有标准依据的成熟技术 突出成就日本波形钢腹板预应力混凝土桥应用始于其次名神高速马路的建立，此后作为引荐桥型在高速马路中推广应用其建立长度最大的桥梁是宫家岛高架桥，总长达1432m我国2022年建成的山东鄄城黄河桥主桥70+11×120+70m的波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁总长已达1460m在建的南昌朝阳赣江桥主桥、副桥均采纳了波形钢腹板预应力混凝土桥，建立总长已达1610m，超过了日本这类桥长的纪录在建的郑州朝阳沟水库特大桥，主桥为58+118+188+108m波形钢腹板预应力混凝土局部斜拉桥，为目前中国最大跨波形钢腹板预应力混凝土桥，其局部斜拉桥的主跨跨度已超过日本同类桥型的日见梦大桥合肥的南淝河95+153+95m波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥，在我国首次大规模地采纳了Q355NH焊接用耐候钢，为耐候钢的应用开启了先例。
郑州市常庄水库9×50+9×50+45m波形钢腹板预应力混凝土顶推箱梁的施工，开创了充分利用波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥良好可施工性的先河波形钢腹板预应力混凝土箱梁源自传统的预应力混凝土箱梁，其突出变更在于用波形钢腹板取代了预应力混凝土腹板预应力混凝土腹板有开裂问题，波形钢腹板那么没有腹板开裂问题这对大规模应用预应力混凝土连续梁〔刚构〕的我国桥梁可谓福音因为这类桥的两大病害：腹板开裂、跨中持续下垂，均可借助波形钢腹板的应用从根本上解决广东虎门大桥辅航道150+270+150m跨预应力混凝土连续刚构为我国最大跨预应力混凝土连续梁桥，重庆石板坡大桥86.5+3×138+330+104.5m跨钢混组合连续梁为我国最大跨钢混混合梁桥这两个跨度纪录都能借助波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁到达，且较前者可幸免腹板开裂问题，较后者可幸免困难的钢混接头问题这方面应当是大跨度波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的开展方向 图2 10号墩大桩侧顶板顶面高程监控状况 深化其力学性能探究波形钢腹板预应力混凝土桥设计计算的假定为：1.纵向弯曲计算仅考虑混凝土顶底板承受轴向力，且弯曲平面假定成立； 2.纵向弯曲时剪力全部由波形钢腹板担当，且剪应力在腹板中作匀称分布。
依据这两条假定，波形钢腹板预应力混凝土箱梁总体、预应力设计可类同一般预应力混凝土箱梁，设定恒载由体内索担当，活载由体外索担当波形钢腹板可仿钢箱梁腹板进展剪切强度验算，其剪切屈曲稳定性那么按波形钢腹板剪切屈曲稳定作特别计算对这两条计算假定的探究论证，是我国各高等院校科研机构关于波形钢腹板预应力混凝土箱梁受力性能探究的重点,已做了大量的工作这几年结合波形钢腹板预应力混凝土桥的建立,特殊是大跨度预应力混凝土桥的施工监控,工程界亦对此做了大量工作图2为鄄城黄河桥10号墩波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁施工挠度实测曲线由图可知,施工与理论挠度曲线吻合得很好其他大桥的施工监控结果亦大抵如此工程实践证明白计算理论的正确性表2为广东省地方标准《波形钢腹板预应力混凝土桥设计施工规准》〔DB44/T 1393〕，编制工作中对中日两国波形钢腹板预应力混凝土梁设计牢靠度做的比照 此比照概括性地表现了我国对波形钢腹板预应力混凝土梁受力性能探究的深度 关于波形钢腹板剪切屈曲稳定性，是这一桥型力学性能探究的热门探究课题广东省地方标准《波形钢腹板预应力混凝土桥设计施工规准》〔DB44/T 1393〕关于这一计算的规定应当是近年来这一探究成果的归纳。
波形钢腹板预应力混凝土顶底板与波形钢腹板的连接形式、受力机理、计算方法，亦是波形钢腹板预应力混凝土桥力学性能探究的重要内容表3列出了常用的连接方式及其工作机理这几年结合工程我们亦对此做了大量工作，郑州桃花峪黄河桥有专题探究报告表4更用详细数字比拟了各种连接方式的经济性栓钉连接为我国组合梁桥最常用的 连接方式，郑州朝阳沟水库特大桥，波形钢腹板与混凝土顶底板均采纳了栓钉连接方式，应属这一构造关键部位中国式的构造创新 图3 广州市鱼窝头立交匝道桥 图4 预制式装配波形钢腹板PC组合箱梁 图5 郑州市常庄水库桥顶推施工 充分发挥其良好的可施工性波形钢腹板与其上下翼缘板在施工过程中，可形成波形钢腹板工字行钢梁，用作施工承重借此日本于波形钢腹板预应力混凝土桥施工中形成了一系列工法我国广州市鱼窝头立交匝道桥为波形钢腹板预应力混凝土小半径弯桥为省略施工支架，施工中即利用波形钢腹板工字钢梁作临时承重，形成如下施工步骤：①架设波形钢腹板工字梁→②现浇墩上块→③挂模浇筑混凝土底板→④安装预制顶板→⑤桥面系施工这为波形钢腹板预应力混凝土城市高架桥无支架施工树立了样板图4所示为河南省交通设计院，为便利高速马路桥梁快速预制装配施工所设计的30～60m系列波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁横断面。
其断面由预制波形钢腹板先张预应力混凝土工字梁以预制波形钢腹板先张预应力混凝土工字梁为承重构造挂模现浇的混凝土顶底板组成其预制、吊装均类似桥梁工程中惯用的预应力混凝土T梁其经济指标那么较常用的预应力混凝土T梁更好〔表5〕 波形钢腹板预应力混凝土箱梁良好的可施工性，还表达于波形钢腹板工字钢梁可作顶推用施工导梁〔图5〕郑州市常庄水库9×50+9×50+45m波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁即仿此作了50m一节段的逐孔顶推施工，效果很好中国是钢铁大国、桥梁大国，应当开展桥梁钢混构造波形钢腹板预应力混凝土箱梁，属于钢混组合桥中构造受力最近似我们惯用的一般预应力混凝土箱梁，且性价比优、可施工性好，宜予推广应用波形钢腹板组合箱梁桥是一种以波形钢板取代了混凝土腹板的钢-混组合构造桥梁型式，具有自重轻、便于装配施工、造价低、耐久性好和全寿命期经济效益高、低碳节能等众多优点，是一种符合可持续开展理念的新型桥梁构造型式，在我国有着广泛的相宜性 2022年国内首部波形钢腹板组合梁桥标准——河南地标《马路波形钢腹板预应力混凝土箱梁设计标准》(以下简称河南地标)发布在工程经历进一步积累、技术探究日趋完善的根底上，由深圳市市政设计探究院有限公司历时三年编制的广东省地方标准《波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥设计与施工规程》DB44 /T 1393-2022于2022年发布和实施，涵盖设计、施工、质量管理等多方面的内容，到达国内领先水平。
本文针对广东地标《波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥设计与施工规程》DB44 /T 1393-2022〔以下简称广东地标〕的编制背景、关键技术进展系统阐述 编制背景波形钢腹板组合梁桥开展概况波形钢腹板组合梁桥起源于法国，兴于日本经过二十多年的开展，日本目前已是世界上此类桥梁建立最多的国家，已建和在建数量超300座，其中包括世界上第一座波形钢腹板组合梁斜拉桥——矢作川斜拉桥，以及第一座波形钢腹板组合梁矮塔斜拉桥——日见梦桥我国波形钢腹板组合梁桥虽然引入较晚，但近几年的开展和应用也有了长足的进步而随着工程经历的积累和设计技术的进步，国内波形钢腹板组合梁已起先向大跨、困难桥型开展例如在建的珠海前山河大桥跨径组合90m+160m+90m、深圳东宝河新安大桥跨径组合88m+156m+88m，均居世界前列；南昌朝阳大桥主桥与郑州朝阳沟大桥那么为局部斜拉桥，跨径组合分别为79m+5×150m+79m、58m+118m+188m+108m，技术难度前所未有这些桥的建成将标记我国波形钢腹板组合梁桥到达较高的水平 波形钢腹板组合梁桥的优点波形钢腹板组合梁桥被国内外桥梁工程师亲睐，并得以大量推广源于其自身的技术优点。
首先力学性能方面：自重轻，构造抗震性能优越，间接作用效应不明显，预应力运用效率高，能充分利用钢、混凝土两种材料的各自优点耐久性方面：可幸免传统混凝土箱梁桥腹板开裂问题，体外预应力筋便于拆换和修理经济效益方面：施工周期短质量高，建立期一次性投资低产业导向方面：可削减碳排放量和砂石开采量，钢材可循环利用 广东地标编制的必要性基于波形钢腹板组合梁桥上述的优点和国内快速开展的现状，制定用于广东省乃至全国波形钢腹板组合梁桥设计、施工、质量管理的技术标准势在必行因此2022年《波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥设计与施工规程》列入了广东省质量监视局的标准制定打算近三年的时间，深圳市市政设计探究院有限公司在广泛调查探究、总结国内外工程经历及技术成果、结合自身工程设计和询问经历、提炼自身的科研成果、询问省内外知名专家看法的根底上，经过编写征求看法稿、征求看法、 探讨和处理返回的看法、形成送审稿、形成报批稿等严格的流程，最终完成了广东地标的编制，并于2022年8月顺当发布，2022年11月正式实施波形钢腹板组合梁桥混凝土构件的计算依据《马路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》进展，广东地标在根本设计规定一章中作了明确说明，而较之传统PC梁桥和钢桥最大的不同是，波形钢腹板和连接件的计算，这两局部内容也是广东地标区分其他标准的关键技术内容。
波形钢腹板的抗剪计算波形钢腹板属于组合构造桥梁中的钢构件，计算主要是稳定、强度和挠度三个方面对于平凡的钢构造构件，目前可供参考的国内标准是《钢构造设计标准》GB50017- 2004和《马路桥涵钢构造及木构造设计标准》JTJ 025-86前者为国家标准，采纳极限状态设计方法，用于建筑构造；后者为马路行业标准，发布年头较早，采纳容许应力设计方法，用于马路桥梁设计须要说明的是，JTJ 025-86采纳的容许应力法不符合《工程构造牢靠性设计统一标准》和《马路工程构造牢靠度设计统一标准》，已紧要滞后用于指导马路波形钢腹板组合梁桥设计的河南地标采纳了极限状态法，顺应了设计标准开展趋势日本《波形钢腹板PC箱梁桥设计计算手册》(以下简称日本标准)关于波形钢腹板的抗剪计算，那么分别按极限荷载与设计荷载进展，前者相当于国内标准承载实力极限状态设计，后者相当于国内标准正常运用极限状态设计表1为以上各标准关于钢构件的设计方法和内容 广东地标在总那么中便规定“本标准采纳以概率理论为根底的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进展设。