波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥计算与分析

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥[1~4]就是用波形钢板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板的箱梁桥,该类桥充分发挥了混凝土抗压强度大、波形钢腹板抗剪屈曲强的优点,使各种材料得到充分利用。本文以笔者参与设计的四川绵茂公路上的一座高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥~东河三号桥为工程背景。通过从有限元软件纵向整体计算、局部屈曲计算、整体屈曲计算、组合屈曲计算、节点计算以及抗震计算等几个方面阐述该类桥梁的结构受力特点及计算方法。     

大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术

桃花峪黄河大桥跨北大堤桥为（75＋135＋75） m 波形钢腹板连续箱梁桥,对该桥设计与施工关键技术进行研究。设计阶段研究得出：与预应力混凝土连续箱梁桥相比,波形钢腹板连续箱梁桥具有景观效果好、抗震性能好、施工效率高等优点,确定该桥采用波形钢腹板连续箱梁桥;对比工程造价,确定高跨比取1/18;采用有限元法分析横隔板数量对箱梁抗扭刚度和畸变的影响,确定中、边跨分别设置8道、4道横隔板;对3种型式连接件进行试验研究,确定波形钢腹板与顶、底板分别采用 Twin-PBL 和角钢连接;预应力采用体内和体外混合配束方案,确保维护方便。施工阶段研究得出：随跨径增大,施工位移增量对波形钢腹板加工尺寸影响显著,加工时必须考虑其影响;采用“悬臂桁车技术”保证了钢腹板起吊和安装定位;采用先边跨后中跨合龙方案,确保了大桥顺利合龙。     

大跨径波形钢腹板梁桥试设计及探索

波形钢腹板组合箱梁从根本上回避了一般预应力混凝土箱梁桥腹板开裂病害问题,合理地将钢、混凝土两种材料结合,改善结构力学性能并减轻结构自重,理论上波形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度。由于梁桥中墩墩顶处负弯矩承载力有限,通过负弯矩对比的方式,试设计主跨360 m的波形钢腹板组合梁桥,并建立有限元模型,对结构抗弯、抗剪承载力,以及连接件等进行计算,结果表明试设计方案是成立的。钢腹板整体屈曲稳定性是制约波形钢腹板梁桥跨径增大的主要因素之一。为解决现有的波形钢腹板型号应用在大跨度梁桥中整体屈曲强度折减较严重的问题,研究设置纵向横隔和采用大尺寸波形钢腹板型号的应对措施,从而为波形钢腹板梁桥向更大跨度发展做出积极探索。     

目前世界最大跨度波形钢腹板PC箱梁桥——安威川大桥的设计特点

日本安威川大桥是一座横跨一级河道安威川和茨木-龟冈线县道的大跨径波形钢腹板PC箱梁桥。该桥主跨179 m,主梁最大高度达11.5 m。该文通过非线性有限元分析法和模型试验手段对桥梁的抗剪强度进行了测试研究,验证了波形钢腹板对高腹桥的适用性。文中对比了4.8 m标准节段和6.4 m长节段两种悬臂施工方法的特点,强调了设计中应注意的事项以及悬臂施工的具体步骤,并对大跨径波形钢腹板PC箱梁桥的扭转性能和悬臂施工的屈曲风险两个关键问题进行了重点论述。     

波形钢腹板PC箱梁桥的设计与工程实例分析

波形钢腹板PC箱梁桥具有自重轻、抗震性能好、受力合理明确、造型美观、施工方便等优点.用压杆稳定性理论有限元法给出波形钢腹板非弹性的剪切屈曲临界应力曲线,得出了为充分利用材料,设计宜控制屈曲发生在屈服区、非弹性区的原则,并给出波形钢腹板PC箱梁桥计算流程.以山东鄄城黄河公路大桥为例,介绍波形钢腹板PC箱梁桥的主桥设计与施工,分析其经济效益.该桥主桥跨度为70 m+11×120 m+70 m,波形钢腹板与混凝土顶、底板采用埋入式剪力键的连接方式,主桥采用悬臂施工,与常规PC箱梁桥相比可以节约12%的费用.     

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72) m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。     

黄河上建世界最大跨度波形钢腹板组合桥梁

兰州碧桂园雁北黄河大桥,设计为波形钢腹板混凝土组合箱梁,主跨达165m,是世界同类型跨度最大的桥梁。 波形钢腹板混凝土组合箱梁,是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土土腹板的一种新型钢-混组合结构。它可以大幅减轻箱梁的自重,减少下部结构工程量,从而降低造价,实现桥梁的轻型化,彻底解决了传统的预应力混凝土箱梁腹板开裂、施工速度慢等问题,提高了结构的稳定性,强度及材料的使用效率。该类桥型一出现就引起了工程界的广泛关注。     

大跨连续波形钢腹板组合箱梁桥的横隔板设置研究

近几年,波形钢腹板箱梁桥作为国内一种新型组合结构桥梁形式,工程实践逐渐向大跨度方向发展。随着跨径不断增大,横隔板等构造措施对主梁振动特性的影响变得不可忽视。采用大型通用有限元软件ANSYS建立了一座大跨度波形钢腹板箱梁桥的三维有限元模型,研究了横隔板布置位置对主梁竖弯、横弯和扭转振动模式基频的影响。研究结果表明,合理的横隔板布置方案可以有效改善大跨度连续波形钢腹板组合箱梁桥的动力特性,最优的横隔板布置位置是梁端和中支座偏中跨跨中12 m处。     

波形钢腹板PC组合箱梁地震反应谱分析

文章以目前国内在建的主跨最大的波形钢腹板PC组合连续箱梁桥—桃花峪黄河大桥跨大堤桥为背景,采用有限元软件Midas/Civil对其进行了地震动作用下的反应谱分析,研究结论可为该类桥梁的抗震设计提供参考。     

某黄河大桥主桥上部结构有限元静力分析

以某黄河大桥主桥(70 m+11×120 m+70 m波形钢腹板PC组合多跨连续箱梁桥)为背景,按合龙、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程,进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析,验算其是否符合现行规范要求.结果表明,波形钢腹板的钢板厚度可以满足要求;墩顶处顶板不满足抗裂要求.正常使用极限状态下箱梁波形钢腹板竖向剪应力满足规范限值,但安全系数不高;波形钢腹板屈曲验算得到的剪切屈服强度为31 MPa,安全系数很大.     

单箱多室波形钢腹板箱梁桥设计方法探讨

波形钢腹板箱梁桥应用于宽桥面时,为了保证抗剪,常常需要多道腹板,因而出现单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥。然而,在建立单梁模型时,常用软件并不能准确模拟此种截面形式。为此,该文以单箱两室波形钢腹板三跨连续梁桥为例,建立梁格模型与简化的单梁模型进行对比分析,并通过实体模型验证这两种模型的适用性,为该类桥型的设计研究提供参考。     

波形腹板箱梁的扭转与畸变分析及试验研究

以箱梁理论为基础，对波形钢腹板箱梁的扭转和畸变效应进行了分析，提出了该种箱梁结构约束扭转计算方法和畸变计算模式。2根模型试验梁的静载试验结果表明，在波形钢腹板箱梁的设计计算中，约束扭转翘曲正应力采用A．A乌曼斯基理论，畸变采用弹性地基梁法，二者叠加所得的翘曲正应力能够满足工程精度的要求。     

波形钢腹板PC组合箱梁扭转性能分析

波形钢腹板PC组合箱梁具有自重轻,抗剪强度高,预应力施加效率高等优点。但由于其截面扭转刚度低于常规箱梁,使得结构扭转效应明显。该文运用乌氏第二定理推导波形钢腹板箱梁在偏心荷载作用下约束扭转应力及刚性扭转角计算公式;采用初参数法求解波形钢腹板PC组合箱梁的刚性扭转角、翘曲正应力及扭转剪应力。结合相关文献的实测数据及有限元分析结果验证理论分析方法的准确性,并对波形钢腹板PC组合箱梁桥的扭转性能进行分析。由约束产生的翘曲正应力有限元分析结果为理论计算结果的97.14%,扭转剪应力有限元分析结果为理论计算结果的102.13%。     

大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥力学性能分析

在波形钢腹板-PC组合箱梁基础上,利用高强UHPC材料替换混凝土翼缘板以构建新型的波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥.基于珠海前山河大桥设计原型,设计波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥,对其力学性能和经济性进行分析,并与实桥原型设计和PC箱梁方案对比分析.研究表明:①波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥可大幅降低结构自重,最大悬...     

结构参数对大跨波形钢腹板箱梁桥动力特性的影响

为寻求大跨波形钢腹板箱梁桥在保证横向刚度前提下的合理结构参数,对其不同结构参数下的动力特性进行研究。以紫金大桥[(88+156+88)m波形钢腹板组合连续梁桥]为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,研究该桥的动力特性,并分析箱梁截面形式、横隔板布置方式和横向约束方式对其动力特性的影响。结果表明:大跨度波形钢腹板箱梁桥的横向抗弯刚度和抗扭刚度均较低;其他参数相同时,箱室数量对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响很小;中横隔板对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响较小,端横隔板能够有效地提高其横向抗弯刚度和抗扭刚度;横向约束方式对大跨度波形钢腹板组合箱梁桥的横向抗弯刚度有显著影响,端部支座的约束效果比中间支座更明显。     

大跨度波形钢腹板PC组合连续箱梁桥动力特性和及响应分析

奉化江大桥主桥是跨径布置为100＋160＋100m大跨度连续预应力波形钢腹板组合梁桥,为单幅主梁采用单箱三室的波形钢腹板组合箱梁截面。采用Midas Civil 2012软件对其进行空间结构有限元法计算模型,对桥梁进行动力特性分析和响应分析计算,得到相应计算结论,为以后类似桥梁动力特性和及响应分析计算提供依据。     

新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布分析

为分析新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布特性，以兰州市中川机场的一座新型波形钢腹板曲线箱梁桥为背景，采用有限元法对其荷载横向分布展开研究。首先，通过软件ANSYS18.2建立该曲线梁桥有限元模型，模型的正确性已得到试验数值的验证；然后，分析了3种参数对该曲线梁桥荷载横向分布的影响规律。结果表明，新型波形钢腹板曲线箱梁桥的有限元模型接近实际的桥梁结构；采用类型Ⅳ的横联，该桥荷载横向分布系数最小，采用类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的横联，其荷载横向分布系数相近，多方面考虑建议采用类型Ⅳ横向联系；对于不同类型的横联，横联间距为6.4 m和8.0 m下的荷载横向分布系数相近，考虑到曲线梁桥受力复杂，建议将横联间距控制在4.8 m以内；该桥荷载横向分布系数随桥梁跨径的增大而减小，且减幅较大。研究结果可为该类桥梁荷载横向分布的研究提供理论依据。     

高墩波形钢腹板PC连续刚构桥温度场研究

高墩波形钢腹板PC连续刚构桥,具有主梁自重轻、预应力效率高、支反力小、适应山地地形等优势,在山区桥梁中具有很好的应用前景。以80m+152m+80m跨径组合的PC连续刚构桥为例,基于日照规律,采用ANSYS有限元分析软件,对波形钢腹板PC组合箱梁、双肢薄壁高墩进行24h瞬态温度场仿真,得到波形钢腹板PC组合箱梁、薄壁墩的温度变化规律与温度场模式,为双肢薄壁高墩波形钢腹板PC组合桥梁的温度设计提供参考。     

波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布

采用修正偏心压力法研究波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布规律。结合工程实例,利用修正偏心压力法计算某单箱三室波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布系数,利用空间有限元分析程序进行了数值模拟,并对其偏心荷载工况下的挠度进行了实测。将修正偏心压力法、有限元模拟方法得到的挠度值与实测挠度值进行对比。结果表明,修正偏心压力法将空间问题转化为平面问题,且充分考虑了波形钢腹板组合箱梁的抗扭作用。得到的荷载横向分布系数与有限元计算结果吻合较好。采用该方法计算波形钢腹板连续组合箱梁桥荷载横向分布是可行且偏于安全的。