公路桥中的预应力组合箱梁

箱形梁是公路桥梁广泛应用的桥型之一，文中介绍了一种预应力混凝土面板、底板和钢腹板相结合的新型预应力组合结构，它与传统的ＰＣ箱梁比较，具有自重轻、截面效应高，、充分发挥钢与混凝土材料的作用特点，为公路桥梁的设计与施工开辟了一条新途径。     

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。     

波形钢腹板预应力混凝土结合型箱梁的发展现状与施工

用波形钢板取代传统PC箱梁的腹板,能够大大减轻PC箱梁的自重,改善梁体的受力状况,节省材料,同时可以减少下部结构的工程量,从而降低工程造价。介绍了波形钢腹板预应力混凝土箱梁的结构和几座桥梁的施工方法。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁施工技术

多年的工程建设实践表明,预应力混凝土箱形连续梁桥存在2类工程病害:梁根部混凝土腹板开裂;跨中持续下挠。究其原因在于梁自重内力占设计内力比重过大,混凝土腹板抗剪、抗拉强度不足。而波形钢腹板预应力混凝土则有针对性地改善了预应力混凝土箱梁的这两项弊病。本文结合支架现浇波形钢腹板PC箱梁的实例,阐述了波形钢腹板PC箱梁的发展现状、特点,波形钢腹板的选材、加工、成型、防腐涂装、安装,与其紧密联系的体外预应力索构造体系及其施工工艺等。     

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。     

波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点

随着桥梁跨度的增加，减轻上部结构自重便成为首要问题，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，进而减轻下部结构的工程量，通过对这种结构在国外的工程研究，本文介绍了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系的构造特征，并着分析了箱梁的轴向变形，弯曲应力，钢腹板的局部层曲，整体屈曲，合成屈曲稳定性以及扭转等力学特性，并以日本的松本七号桥和其他实桥为例，进一步介绍这种箱梁的结构特点及施工方法。     

预应力RC-UHPC简支组合箱梁设计

为改善混凝土箱梁的受力性能，提出预应力RC-UHPC简支组合箱梁新结构。以实际工程中某现浇预应力单箱双室简支箱梁桥为工程背景，开展设计研究，采用预应力RC-UHPC组合箱梁替代原设计的现浇箱梁，通过理论分析和MIDAS CIVIL相结合的方式，探讨了此结构的计算方法，并对设计的箱梁进行设计计算，结果表明所设计的新结构的抗弯承载力和最大变形量等均符合现行设计规范的要求。通过对原设计箱梁和新型箱梁的造价、施工便利性、耐久性等方面进行比较，发现所提出的新型箱梁的造价与原设计箱梁较为接近，但其混凝土和预应力筋的用量比原现浇桥减少了49.6%和21.1%，可采用预制吊装方案，施工方便，且腹板采用的UHPC抗裂性、耐久性均得到明显提高，具有广阔的应用前景。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥的特色及其应用探讨

随着桥梁跨径的增加,减轻上部结构自重便成为首要问题。波形钢腹板PC组合箱梁这种新型的钢——混凝土组合结构就能够达到减轻梁体自重和充分发挥各种材料性能优势的目的。为增加相关工程技术人员对该结构的了解,较系统的阐述了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系等构造特征及结构特点,并着重分析了箱梁的轴向变形、弯曲、钢腹板的局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性以及扭转等力学特性,进一步介绍这种箱梁的设计方法及施工特点。最后结合部分国内外典型桥例,对该桥型的最新发展趋势进行了介绍,并展望该类型桥梁在国内的应用前景。     

横向预制拼装波形钢腹板组合箱梁施工技术探讨

工字梁构件采用后张法波形钢腹板组合结构,有效发挥混凝土和钢材性能,从而减少使用混凝土,有效改善箱梁结构性能,达到达节省工程造价目的。本文通过对连续箱梁桥采用工厂化生产的波形钢腹板定型产品,降低了梁体自重有效保证了桥梁施工质量,缩短工期、节约成本。     

波形钢腹板组合箱梁加载效率试验研究

体外预应力波形钢腹板组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,其剪力主要由钢腹板承担,混凝土顶底板承受绝大部分弯矩;由于充分发挥了材料性能,提高了材料效率,有着很好的应用前景。为了研究波形钢腹板的加载效率,制作了2根模型梁,通过测试预应力张拉时结构应变和变形规律,利用空间有限元方法进行分析,试验结果与理论结果吻合较好,并得到了该组合结构在预应力作用下的加载效率规律。对不同厚度腹板的普通混凝土梁进行了参数对比分析,结果表明,波形钢腹板组合箱梁在预应力加载效率方面具有较强的优势。     

沙井钦江大桥主桥箱梁设计

上世纪90年代,我国开始大量修建大跨径预应力混凝土连续箱梁桥和连续刚构桥,目前这类桥梁出现箱梁截面抗剪不足、腹板斜裂缝较多、跨中下挠等典型病害。结合沙井钦江大桥设计,阐述采用单箱双室截面、增加腹板箍筋、增加竖向预应力钢筋、设置腹板预应力下弯束等技术措施以防止结构出现上述病害,其设计经验可为同类桥梁设计提供参考。     

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。     

波形钢腹板-钢管组合箱梁受力性能分析

结合传统波形钢腹板组合箱梁和钢桁架的优点,将传统波形钢腹板组合箱梁下缘混凝土底板改进为钢管桁架结构,提出一种波形钢腹板-钢管组合箱梁新型结构形式。该结构充分发挥材料优势,具有自重轻、抗震性能好、结构抗裂性和整体性能优异的优点,同时施工方便,施工工艺灵活,更适合在城市中、小跨径梁桥中使用。将该组合结构应用于某一实际工程中,采用有限元软件对其抗弯性能和结构模态进行分析,并对比研究了钢管内填充混凝土与否对结构受力性能的影响。结果表明:钢管内填充混凝土可以有效增加结构整体刚度,改善结构受力。分析成果应用于工程设计和施工,取得了良好的工程经济效益和社会效益,可供类似工程进行参考借鉴。     

一种新型桥梁结构——镂空蝴蝶形腹板桥梁的设计和施工

该文介绍了日本的一座新型桥梁结构,镂空混凝土腹板桥梁,又叫蝴蝶形腹板梁桥。这种桥梁结构形式采用工厂化预制的蝴蝶形腹板。与传统混凝土箱形梁桥相比,这种新型结构梁桥的恒载自重减轻了大约10%,与此同时,预应力钢筋数量和下部结构尺寸也随之减小,大大节约了工程造价。该桥型具有自重轻、可工厂化预制、施工工期短、养护费用低和环保等诸多优点,适用于中小跨径桥梁的设计和施工。     

混凝土箱梁竖向预应力孔道对截面削弱的影响初步研究

预应力混凝土连续（刚构）箱梁桥设置竖向预应力筋是为了减少和控制腹板主拉应力、防止开裂,然而在设置了竖向预应力后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力难以达到设计要求是导致腹板开裂主要原因之一,该文主要在不考虑应力集中的前提下,研究竖向预应力孔道灌浆问题对竖向预应力效果的影响。对常张高速沅水大桥进行变截面箱梁腹板应力分析,得到竖向预应力孔道削弱对腹板应力水平的影响,并采用等效主拉应力增量法对腹板竖向预应力进行折减分析。该文研究表明：箱梁腹板竖向预应力孔道灌浆不理想,将会引起截面抗剪刚度、抗弯刚度及抗压刚度的削弱,从而导致主拉应力σzl增大及竖向预应力作用的折减,势必将对结构安全造成不利影响。     

预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

在大跨度预应力混凝土桥梁中,竖向预应力不足或预应力损失过大将导致箱梁腹板产生斜裂缝,如何检测箱梁竖向预应力钢筋的损失,寻找箱梁施工时竖向预应力筋张拉力简单实用的检测方法成为大家关注的热点。为了能够有效的检测箱梁施工过程中的竖向预应力是否达到设计值,本文基于结构动力学理论,通过有限元模型的大量模拟计算,建立起竖向预应力筋外露段长度、锚固段刚度增大系数与外露段动力特性之间的参数关系;通过模型试验建立了箱梁竖向预应力筋有效预应力和锚固段刚度增大系数的关系,并在现场某座连续刚构桥上进行了部分节段的检测。本文方法为高效、简便的检测竖向预应力钢筋的有效预应力提供了保障。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁足尺模型试验研究

根据国内首座波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁公路桥———泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了足尺模型试验梁,对其力学性能进行了试验研究。测试了波形钢腹板及顶板的混凝土纵向应变分布、挠度以及腹板剪力、体外预应力增量等问题。研究结果表明:波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力,箱梁的计算挠度应考虑钢腹板剪切变形的影响,混凝土顶板存在明显的剪力滞效应,同时得出在荷载作用下体外预应力增量呈线性变化规律,且应力增量很小。     

波形钢腹板预应力组合箱梁的徐变性能

为研究波形钢腹板预应力组合箱梁的徐变性能,利用ANSYS/CivilFem软件建立波形钢腹板预应力组合箱梁和常规PC箱梁空间有限元模型,对二者在相同顶底板初始应力和相同预应力配置这2种情况下的徐变效应,包括结构长期变形、体内和体外预应力损失率进行对比分析.结果表明:徐变引起的波形钢腹板箱梁挠度增量大于混凝土腹板箱梁;徐变引起的波形钢腹板箱梁体外预应力损失率大于混凝土腹板箱梁;体内预应力损失率小于混凝土腹板箱梁.     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力检测方法

为解决目前普遍存在的大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向应力失效的问题,建立了竖向预应力筋外露段的动力学模型,发现了竖向预应力筋外露段锚固区刚度变化与张拉力的关系,计算了相应刚度变化与外露段固有频率关系的近似解和精确解。在此基础上进行了室内模型试验和现场试验,并在4座大桥得到应用。结果表明:所提出的检测方法原理简单,实际应用效果良好,广泛的应用将彻底改变中国大跨度混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力无定量测试的状况,对防止大跨度混凝土箱梁桥腹板开裂有重要意义。