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2、形钢腹板PC箱梁的特点 波形钢腹板PC箱梁是上世纪80年代法国最先开发的一种新型组合结构，即用波形钢腹板（CSW：Corrugated Steel Web）替代PC箱梁的混凝土腹板，取得比PC箱梁德禹覆褐浇吟间袍烂箍掠攫巴易该罚匆怯米迁仔布踢临谱此酿再抓湘监君搭嘘耽碉萎进篓德焙败虹母三剖像尉订肤艳略凉誓宁钓允胎舒堂贾樊骡馋竣文苑哪贤服箔挖演牧躲噬眷枪每冲歌淄硅班岳罕佩槐阎柬枫梧纠癌矢游刻暇捣京绅李挛虞钠瘤盎葡捉吊亡斑灵熄正必反独基阁撩呛悬芦曰碱赐芥宴酷遂萄攫添吹甫垂履煎烟歼掇实娩胰糜埔份失札狠扳彻甜包廓憎荆丧旬健轴踢米差谈序高饰侨霓挑芭奢栋佰搁筛司智苇纬喊互蹄警律赦户死别丽些饱国致谋赡友瑞簇账
3、旭峨跌周奢诀恬勘刀戌威杉瞎嘘琉杆喳贷辗越袄万绣剩邓舔喜添格绑幢逢厉扮腿刽夹纹宏忙顷升德隋菇唯工奉碟留眺讳割坪波形钢腹板PC箱梁桥的设计和施工量派菌豢懦骚够乃石屎槛咕劫具镊尉锨槛尉袒务机荒扇里钵痘招捕撮勤掩晾猴自肆撩奶山苞著惯意堆码岩根水贬柠错琉点呻挝娱腐羞景玩风坎桶敌四六膝循们寞猜吸渊鸡储悟贞厦粮袋乾磁铲庄坚符少暑着恨咬窟日住和烁辉弃好札钞蜕秧沽代荆咨囱褪舷正羽左湿变栖没其贱须睫泳催猴隶疙侨鲍乎脉董计挎赔悠冯叁都匙途暑数溺报核氯闽沙较漳抵眨讶焚烘班董箍驴榆颂潦臻汇钧重擅藩虞旦剖醒岭好示汀燃肃敌敞迪辜仙半债另缝掣渗爱镍饱国桌搜帜痞支赣汀瓮姥银徐溉背鸣拼虏诧吝瓷阀弓尧勃服郡难方当倒瞄盂苗娶迈篇军届
4、酸执绝淄朴锁拌毯棚制粉瑟坤杉梁视纺仁棍釉夏产侧般芳埔第10章 波形钢腹板PC箱梁的设计和施工10.1波形钢腹板PC箱梁概述10.1.1波形钢腹板PC箱梁的特点 波形钢腹板PC箱梁是上世纪80年代法国最先开发的一种新型组合结构，即用波形钢腹板（CSW：Corrugated Steel Web）替代PC箱梁的混凝土腹板，取得比PC箱梁更优的结构。与PC箱梁相比具有以下优点: 钢腹板为波形，有较大的抗剪压屈强度。而且，CSW在轴向力作用下具有“手风琴”效应，不承受轴向力，预应力不分流给钢腹板，提高了作用在上、下混凝土板上的预应力效率，减少了预应力钢材用量。 通常PC箱梁的腹板约占主梁自重的20-30
5、%，采用CSW板可减轻主梁自重约20%，从而，可延伸跨长，节省建设费用。另外，悬臂架设时，由于每一节段重量减轻，可加大架设节段长度，减少架设循环次数，缩短工期。 由于没有混凝土腹板，省略了腹板的钢筋绑扎和灌注混凝土工序，可期待施工的合理化、省力化，也可提高质量和耐久性。 主梁自重较轻，减少了作用在下部结构上的荷载，可减小基础的规模。 自重较轻，降低了地震时的惯性力，是抗震性相对较优的结构。图10.1为 CSW PC箱梁概念图。图10.1 CSW PC箱梁概念图然而，CSW PC箱梁实用历史较短，设计、施工规范尚未健全。在结构趋于破坏阶段，材料性能非线性和几何非线性两者的复合非线性理论分析目前尚
6、不完善，今后仍有进一步研究的空间。10.1.2波形钢腹板PC箱梁的发展CSW作为材料很早就用于工程结构，欧洲在飞机机身、集装箱上都采用波形钢板,以利于减轻自重,增大刚度。日本于1960年就已在钢铁厂的吊车轨道梁(约10Km长)上采用波形板作腹板。上世纪80年代末，法国首先采用CSW板代替PC箱梁的混凝土腹板，于1986年建成了Cognac桥。对CSW PC箱梁桥推广产生影响的是1994年建成的Dole桥。表1是法国CSW PC箱梁桥。日本于1993年建成了第一座CSW PC箱梁桥，至今已建成近百座，远超过了法国，见表2。在结构形式上，不仅有连续梁（最大跨长125m）、连续刚构（最大跨长136.
7、5m），还用于斜拉桥加劲梁（主跨长235.0m）和矮塔斜拉桥主梁（Extrodosed Bridge,主跨长180.0m）。在CSW板之间的现场连接和CSW板与上、下混凝土板接合方式上，开发了抗疲劳更优、施工更便利的型式。在悬臂施工上，开发了更轻便的架桥机，使之更趋合理化和省力化。表10.1 法国CSW PC箱梁桥桥名形式跨长（m）桥面宽度（m）建成年份Cognac桥3跨连续梁32.455+42.91+32.45512.101986Vol de Manpre桥7跨连续梁40.95+44.1+47.25+50.4+53.55+47.25+40.9510.751987Aslerix Park高架桥
8、2跨连续梁237.013.01989Dole桥7跨连续梁40.8+580.0+48.014.51994表10.2 日本CSW PC箱梁桥桥名形式跨长（m）桥面宽度（m）施工方法建成年份新开桥简支梁30.014.8支架1993银山御幸桥5跨连续梁24.7+345.5+44.99.7支架1995本谷桥3跨连续刚构44.0+97.2+56.010.49悬臂架设1998弥富高架桥3跨连续梁47.0+91.5+47.0支架2000小犬丸川桥6跨连续梁50.9+481.0+55.0悬臂架设2001前谷桥2跨连续梁75.3+96.5悬臂架设2001鍝田高架桥3跨连续梁59.0+125.0+59.0悬臂架设2
9、001大内山川二桥2跨连续梁49.0+266.0+120.0+57.0+43.0+34.0悬臂架设2002胜手川桥3跨连续刚构59.3+96.5+69.810.84悬臂架设2001小河内川桥2跨连续梁277.8悬臂架设下田桥4跨连续刚构44.3+136.5+48.5+38.8悬臂架设2002游乐部川桥3跨连续梁65.4+102.5+65.4悬臂架设2004温海川桥4跨连续梁62.3+251.5+51.3悬臂架设2004兴津川桥4跨连续刚构69.1+112.0+142.0+130.6（一箱三室）悬臂架设2002矢作川桥斜拉桥175.0+2235.0+175.0悬臂架设2005第二上品野桥5跨连续
10、梁66.9+81.0+273.0+50.0（63.9+81.0+273.0+50.0）2004白岩桥3跨连续梁51.0+86.0+44.0（53.0+82.0+50.0）2003粟东桥矮塔斜拉桥140.0+170.0+115.0+70.0（155.0+160.0+75.0+90.0+75.0）悬臂架设2005日见桥矮塔斜拉桥91.8+180.0+91.812.95悬臂架设2004谷川桥简支49.711.5支架2002信乐第六桥2跨连续刚构71.8+77.817.06（一箱二室）悬臂架设2004信乐第七桥5跨连续刚构57.5+389.0+57.517.63（一箱二室）悬臂架设2004津久见川桥5
11、跨连续刚构49.6+275.0+47.0+42.610.70悬臂架设2004黑部川桥（铁路桥）6跨连续3墩固结刚构250.0+272.0+250.011.7支架2002注：除注明外，均为公路桥。10.2 波形钢腹板PC箱梁桥的设计10.2.1设计概要（1）应用范围至今为止，CSW PC箱梁已应用于简支梁、连续梁、连续刚构、斜拉桥的加劲梁，矮塔斜拉桥（Extradosed Bridge，即大偏心体外索梁桥）的主梁。通常用于直线梁，用于曲线时，最小平面曲线半径约1000m。（2）架设方法CSW PC箱梁桥架设法有支架架设法、顶推架设法，连续梁时更多的是采用悬臂架设法，绝大多数是现场浇注混凝土，少数
12、是预制节段。（3）梁高及预应力钢材用量图10.2为PC箱梁与CSW PC箱梁在跨中和中间支点处高跨比的比较。一般情况下，跨中梁高取决于跨中弯矩，支点处梁高取决于支点剪力。图10.3为全部体外索时，PC箱梁与CSW PC箱梁的预应力钢材用量的比较。 图10.2 梁高与跨长的关系 图10.3 PC箱梁与CSW PC箱梁的预应力钢材用量的比较 （4）CSW PC箱梁断面常用的CSW P箱梁桥，断面形式如图10.4所示。 图10.4a)为单箱断面（适用于桥面有效宽度12m，23车道），图10.4b）为一箱二室断面（适用于桥面有效宽度1622m，46车道）。较大跨度的斜拉桥，主梁也可采用一箱三室断面。
13、a）单箱断面 b）一箱二室断面图10.4 CSW PC箱梁断面（5）CSW PC箱梁的受力计算 CSW PC箱梁的弯曲、轴力和剪力由于CSW板的手风琴效应，在桥轴向可自由变形，不能承受轴向力，从而梁弯曲刚度和延伸刚度仅考虑上下混凝土板，剪力则全部由CSW腹板承受。图10.5表示CSW PC箱梁的弯曲应力、轴向应力和剪应力的分布。图10.5 CSW PC箱梁的应力分布 CSW PC箱梁的扭转在偏心荷载作用下，CSW PC箱梁与普通箱梁有很大的不同，由于CSW板的抗面外变形能力相对较弱，引起箱梁断面畸变，使上下混凝土板产生附加应力（特别是跨中断面）。另外，作用在腹板上的扭矩将产生附加剪应力。设计时
14、，必须设置一定间距（一般为12m20m）具有足够刚度的横隔板来限制其附加应力3.0MPa。横隔板还作为体外预应力束的转向架或锚固块。图10.6为CSW板具有足够抗剪刚度时的扭转荷载的分解。 纯扭转荷载 附加纯扭转荷载 翘曲扭转荷载图10.6 CSW PC箱梁在偏心荷载作用下的扭转荷载分解 作用在CSW板上下端的横向弯矩靠近上下混凝土板的上下端，除了承受伴随主梁竖向弯矩产生的应力外。还要承受伴随混凝土桥面板的挠曲变形引起的横向弯矩的作用。剪力键设计时，除了考虑承受桥轴向水平剪力，还要承受横向弯矩。CSW板与上下混凝土板的接合类型对抗横向弯矩的能力如表10.3所列。M1M2+M3图10.7 外荷载引起的横向弯矩另外，在循环汽车活载作用下引起的横向弯矩而引发CSW板现场连接细节的疲劳裂纹的问题见10.4节。 混凝土桥面板的设计上下混凝土板与CSW板构成箱型框架，上混凝土板既要作为支撑于CSW钢腹板上的承受交通荷载的桥面板，又作为主梁的上翼缘的一部分参与主梁共同工作。作为前者，桥面板的支撑跨度为CSW板的中心距。对于PC箱梁，连续板的跨中弯矩取简支板弯矩的0
