预应力混凝土组合箱梁桥波形钢腹板优化分析
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁是一种应用广泛的桥梁结构，具有结构简单、施工方便、经济性好等优点，在现代桥梁建设中得到了广泛应用。
本文将介绍该结构的关键技术，包括波形钢腹板的选材和连接方式、预应力筋的布置和张拉过程、模板支架的施工以及预应力混凝土的浇筑。
波形钢腹板的选材和连接方式是波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的关键技术之一。
波形钢腹板可以采用冷弯成形的新型钢板，也可以采用预制的钢腹板。
在选材时，需要考虑钢板的强度、刚度以及防腐性能等因素。
对于连接方式，一般采用螺栓连接或焊接连接，以确保波形钢腹板与梁腹板的连接牢固。
预应力筋的布置和张拉过程也是该结构的关键技术之一。
预应力筋的布置需要考虑受力状况和预应力的作用方式，一般采用不同层次的预应力筋进行布置。
在张拉过程中，需要通过张拉设备施加预应力，将预应力筋张紧，并保持预应力的稳定。
同时还需要进行张拉控制，确保每个预应力筋的预应力达到设计要求。
模板支架的施工也是该结构的关键技术之一。
在施工过程中，需要进行模板的搭设和支撑。
模板的搭设需要考虑模板的刚度和稳定性，以及便于浇筑混凝土和拆模。
支撑工艺的设计需要考虑混凝土浇筑过程中的变形和荷载，以确保模板的稳定性和支撑结构的安全性。
预应力混凝土的浇筑是该结构的关键技术之一。
在浇筑过程中，需要注意混凝土的配合比、浇筑工艺和浇筑质量的控制。
配合比需要根据设计要求进行合理的搭配，以确保混凝土的强度和耐久性。
浇筑工艺需要控制混凝土的流动性和坍落度，以便于浇筑到细小构造部位。
浇筑质量的控制需要注意混凝土的均匀性和充实性，以及混凝土表面的养护和防止裂缝的控制。
波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计与结构分析
波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计与结构分析发布时间：2021-09-27T08:36:40.390Z 来源：《工程建设标准化》2021年13期作者：张光露[导读] 以研究钢-混凝土组合梁桥中的新型结构—波形钢腹板预应力混凝土箱形梁桥（张光露成都市交通规划勘察设计研究院有限公司，四川成都，610094摘要：以研究钢-混凝土组合梁桥中的新型结构—波形钢腹板预应力混凝土箱形梁桥（也称为“波形钢腹板PC箱梁桥”）为目的，采用空间有限元分析软件MIDASCIVIL对波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥进行设计与结构分析。
波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥，是用波形钢板置换预应力混凝土箱形梁的混凝土腹板作成的箱形梁桥，主要特点就是用10-30mm左右厚的钢板取代30～80cm厚的混凝土腹板。
关键词：波形钢腹板；预应力箱梁；设计；结构分析1 桥型方案简介在近年的桥梁结构发展过程中，波形钢腹板结构作为一种新型结构，已经逐步被国内桥梁建设方接受[1]。
波形钢腹板连续梁桥，除在解决大跨径预应力混凝土连续箱梁的腹板开裂问题、减轻自重、节能环保、施工便捷等方面均较预应力混凝土连续箱梁有较大优势外，外形也因腹板的变化而显得更加轻巧、美观，钢腹板色彩更可以根据景观需要进行任意调配[2-3]。
波形钢腹板的造型使梁体结构在纵向有所变化，延长梁的视觉深度，使结构外观看来更加的轻巧、活泼，避免了结构的笨重感[4]。
2.主桥结构设计2.1 总体设计上部结构为70m+120m+70m三跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁，L边/L中=0.58。
单幅上部箱梁为单箱双室，顶宽为19.85m，墩顶根部梁高为7.2米，高跨比为1／16.67；跨中梁高为3.5米，高跨比为1／34.3。
梁高按2次抛物线变化。
2.2 结构设计2.2.1 波形钢腹板设计波形钢腹板采用Q345qD钢材，直腹板，波形采用1600型，波板水平幅宽430mm、波高220mm。
波形钢板与混凝土顶板用Twin-PBL连接，其中翼缘钢板厚16mm，宽450mm，开孔钢板厚16mm，开孔Φ60，孔间距150mm，高度为200mm；与混凝土底板的连接采用埋入式连接。
波形钢腹板PC组合箱梁桥设计与应用(徐强 万水)
混凝土和波形钢腹板组成的组合结构。其最显著的特点是用厚 10~20mm 左右的波折形钢板取代厚 300～800mm 的混凝土腹板，另一特点是体外预应力钢束的大量使用。波形钢腹板在纵向的折皱效 应形成了其区别于普通预应力混凝土箱梁及平钢凝土顶、底板施加预应力。由于波形钢腹板不约束箱梁混凝土顶、底板由于收缩徐变产生的
变形，避免了箱梁截面的预应力向钢腹板转移。由于用钢板作为腹板，有效地解决了传统混凝土腹
板箱梁的腹板开裂问题，提高了耐久性。
1.2 波形钢腹板 PC 组合箱梁桥发展概况 自从 20 世纪 30 年代 PC 梁出现以来，现代桥梁技术获得了长足的发展，使桥梁的跨越能力达
波形钢腹板 PC 组合箱梁桥设计与应用
徐强 万水
序
波形钢腹板 PC 组合箱梁是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土腹板形成的一种新型钢-混 组合结构，它可以大幅度减轻箱梁的自重，减少下部结构的工程量，从而降低造价，实现桥 梁的轻型化，彻底解决了传统预应力混凝土箱梁腹板的开裂问题。2002 年河南省交通厅立 项，由河南省交通规划勘察设计院有限责任公司、东南大学和河南省光山县公路局等单位联 合进行了波形钢腹板 PC 组合箱梁桥结构分析、设计与试验的研究，为这种结构在我国桥梁 工程中的推广应用，提供了有价值的研究成果。2004 年设计的我国第一座波形钢腹板 PC 组 合箱梁桥—泼河大桥已于 2005 年 7 月建成通车。本书是对波形钢腹板 PC 组合箱梁桥的设 计与应用的总结。
方法时可以增加每个施工节段的长度，从而缩短工期。波形钢腹板构造简单、安装快捷，减少了腹
板立模及混凝土浇注的工作量，方便了施工。从结构上看，波形钢腹板 PC 组合箱梁结构受力明确，
波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究
波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究随着经济的快速发展和社会的进步，道路交通网络得到了广泛的发展和建设。
桥梁作为交通运输的重要组成部分，其安全可靠性对于人们出行和货物运输具有重要意义。
因此，进一步研究和分析桥梁的力学性能，极为必要和重要。
波形钢腹板组合箱梁桥作为桥梁结构的一种常见形式，具有结构简单、施工方便、重量轻等优点，以及一定的经济性和实用性。
然而，由于其结构特点的存在，其力学性能在荷载作用下存在着一定的不确定性。
因此，对于波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行深入的研究和试验具有重要的理论和实际意义。
首先，本文将从结构特点和构造设计两个方面分析波形钢腹板组合箱梁桥的结构特点，包括板梁的形状、材料的选择、纵、横墩等结构要素的设计。
通过对这些结构特点的分析，可以更好地理解波形钢腹板组合箱梁桥在力学性能上的表现。
其次，本文将从受力分析和荷载作用两个方面，对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行分析。
受力分析将关注桥梁各个部位所受的力学作用，包括弯矩、轴力和剪力等。
荷载作用将考虑桥梁在实际运行中所受到的荷载情况，包括静态荷载和动态荷载。
通过对这些因素的综合分析，可以全面了解波形钢腹板组合箱梁桥在不同荷载情况下的力学性能。
最后，本文将结合实际工程示例，对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行试验研究。
通过搭建试验平台和采集测试数据，在不同加载条件下对桥梁进行加载试验，得到相关参数的实际数值，并与理论值进行对比分析。
通过试验研究，可以验证理论模型的准确性，并获取实际工程中波形钢腹板组合箱梁桥的实际力学性能数据。
综上所述，本文将对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行全面分析和试验研究。
通过对结构特点和受力分析的详细介绍，可以更好地理解桥梁在力学性能上的表现。
通过试验研究获取实际桥梁的力学数据，可以为工程实践提供可靠的理论依据和实际指导。
相信通过本文的研究，可以进一步提高波形钢腹板组合箱梁桥的设计和施工水平，为交通运输的安全和便捷做出贡献综合以上分析和试验研究结果，可以得出结论：波形钢腹板组合箱梁桥在力学性能上表现出较好的承载能力和抗震性能。
波形钢腹板组合箱梁桥
三.技术特点
• 自重减轻：用波形钢腹板替代混凝土腹板，主梁 自重约可以减轻20%；抗震性能提高。
• 施工方便：钢腹板制作实行工厂化，架设方便， 便于进行质量控制。
• 减少病害：减少预应力混凝土桥腹板斜裂缝，跨 中下挠等病害。
四.国内工程应用现状
已建桥梁近10座，主要为跨径较小（30m以下）的 简支梁或连续梁桥。
悬臂施工（错位浇注）
波形钢腹板桥悬臂错位施工的优势：
1. 减小挂篮规模和重量 2. 缩短工期，减小劳力 3. 合拢段施工调整方便 4. 减少施工期两侧不平衡弯矩 5. 提高经济性，节约施工成本
目前日本波形钢腹板桥基本上都采用错位施工法。
目前规划和施工中有10余座，如：鄄城黄河大桥， 卫河大桥等较大跨径桥梁，大径桥梁的制作和施 工经验有待积累。
鄄城黄河大桥
五.主要施工方法
• 预制吊装 • 预制节段拼装 • 满堂支架施工 • 悬臂施工 • 顶推施工
预制吊装
运用于：桥梁所在地的低级较弱，主梁下方空间 狭窄，难以搭建满堂支架。
预制节段拼装
波折腹板组合箱梁桥
主讲人：凌昊敏 交通1101
内容构成
组合梁桥的分类 波形钢腹板桥概要 波形钢腹板桥的技术特点 国内工程应用现状 主要施工方法
一. 组合箱梁的分类
闭合截面组合箱梁
组合箱梁
槽型截面组合箱梁 双重截面组合箱梁
波折腹板组合箱梁
二. 波形钢腹板桥的概要
用波形钢板代替混凝土箱梁桥腹板的组合结构桥梁形式， 在法国首次采用，在日本应用最为广泛（近200座桥）。
波形钢腹板钢?混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析
波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁(以下简称波形钢腹板组合箱梁)的腹板较薄，抗扭刚度、延性等力学性能较高。
与平腹板相比，其所需腹板加劲肋大大减少，有着更轻的自重和更优的经济效益，在桥梁和建筑结构中应用广泛[1−3]。
波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力是结构设计分析中的关键力学性能指标之一，因此对波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力进行试验研究，并在此基础上进一步开展有限元建模及理论分析十分重要。
自20 世纪80 年代以来，波形钢腹板在土建行业，尤其是桥梁和建筑的应用与研究开始快速发展，目前关于波形钢腹板组合箱梁受力性能的研究已取得了一些成果。
JOHNSON 等[4]建立了波形钢腹板梁的有限元模型，提出了计算波形钢腹板有效剪切模量的方法，在参数分析的基础上得出波形钢腹板的剪切模量约为平钢腹板剪切模量的0.9 倍的结论。
吴文清等[5]在试验研究的基础上，总结了波形钢腹板组合梁截面的正应变分布规律，并提出弹性阶段波形钢腹板组合梁截面的正应变符合“拟平截面假定”的结论。
KIM 等[6]以腹板波形为主要参数，进行了波形钢腹板预应力组合梁的抗弯试验，由结果分析发现波形钢腹板的“手风琴效应”能增强结构抵抗局部和平面外屈曲的能力，且波形钢腹板的倾斜板会产生轴向应力，从而提高钢梁与混凝土板之间共同工作的能力。
林梦凯等[7]通过室内模型静载试验与有限元建模，对波形钢腹板的手风琴效应进行了深入的分析，并得出适度调整波形钢腹板的尺寸可以使手风琴效应更加明显的结论。
聂鑫等[8]提出将受拉的混凝土底板替换成钢板的新型构造形式，并进行了抗弯承载力试验研究，结果表明，这种新型结构在承载能力、抗裂性能、经济效益等方面均优于传统的波形钢腹板箱梁。
OLIVEIRA 等[9]建立了波纹正弦腹板钢−混凝土连续组合梁的有限元模型，计算了弹性临界弯矩并与已有文献中的数据进行了对比验证。
王鹏[10]在试验研究的基础上进行了有限元建模分析，发现波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应受到跨高比的显著影响。
波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析
波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析沈孔健;万水;蒋正文;Mo Yilung【摘要】To obtain the whole torque-twist curve of the concrete composite box girders with corruga-ted steel webs under pure torsion,a whole process analytical model for the pure torsional behavior of the composite box girders is established on the basis of two stages,before and after concrete cracking. As for the stage before concrete cracking,a correction formula for the elastic torsional stiffness of the composite box girders is proposed with considering the impacts of the cross-sectional aspect ratio and the shape of the corrugated steel webs.Moreover,a calculation formula for the cracking torque of the composite box girders is corrected through considering the effects of the steel bars and the prestressed tendons.As for the stage after concrete cracking,a nonlinear analytical method for the composite box girders under pure torsion considering the correction of the calculation values of twists is proposed to correct the unreasonable assumptions that the concrete is cracked and the concrete tensile stress is ig-nored in RASTMT(rotating angle seftened truss model for torsion).Then,a calculation program for whole process analysis on the pure torsional behavior of the composite box girders is developed based onC++.The analytical results exhibit the good agreement between the calculated values and the ex-perimental values.This analytical model can accurately predict the whole torque-twist curve of the concrete composite box girders with corrugated steel webs under pure torsion.%为获得波形钢腹板混凝土组合箱梁在纯扭矩作用下全过程的扭矩扭率曲线，基于混凝土开裂前后2个阶段，建立了组合箱梁纯扭性能全过程分析模型。
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁是一种在预应力混凝土结构中常用的梁型，其特点是横断面呈现波浪状，腹板采用耐久性好、强度高的波形钢板，通过预应力技术将各个构件紧密连接在一起，达到提高整体力学性能和使用寿命的目的。
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的关键技术包括以下几个方面。
首先是波形钢腹板的设计和选择。
波形钢腹板是混凝土连续箱梁的主要承载构件，其设计和选择直接影响到梁的强度、刚度和耐久性。
在设计时需要考虑到荷载特点、施工工艺和预应力控制等因素，选择适合的波形钢腹板型号和尺寸。
其次是预应力设计和施工。
预应力是波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的重要特点，预应力设计需要确定桥梁的设计荷载、截面尺寸和预应力布置等参数。
在施工过程中，需要控制好预应力的加载和释放时机，保证梁的整体性能和安全性。
第三是连接技术。
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁采用预应力技术将各个构件连接在一起，连接技术的可靠性直接影响到梁的整体受力性能。
连接技术包括腹板与梁底板的连接、腹板与上部板的连接、腹板与纵向构件的连接等，需要采用适当的连接形式和连接件。
还有是施工工艺和装配技术。
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的施工工艺和装配技术是其成功应用的关键。
施工工艺包括模板制作、钢筋加工、混凝土浇筑和预应力张拉等环节，需要严格按照设计要求和规范进行操作。
装配技术包括梁体的合理拼装和各组件的准确定位等，需要保证梁的整体性能和施工质量。
波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的关键技术包括波形钢腹板的设计和选择、预应力设计和施工、连接技术、施工工艺和装配技术等。
这些技术的正确运用和合理控制，能够提高梁的整体性能和使用寿命，确保桥梁的安全运行。
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由于 波形钢 腹板 预应 力组 合箱 梁 桥具 有许 多 优点 ， 正在 广泛 地用 于各 种桥 梁结 构 ， 影响 其关 键 的受力 部 位波 形 钢 腹板 的参 数 众 多 口 ， 些 参 数 这 怎样结 合 使得 整个箱 梁受 力 最好 ， 材料 较 省 ， 就 这 有必要 对各 种参 数 在 满 足 各 种 材 料 强度 、 板 稳 腹 定 等条 件 要求 下 ， 行最 佳组 合 ， 进 以达 到对结 构 的
钢腹 板垂 直 高 度 ｈ ： 筒 支 梁 Ｌ／ ０ ｈ ≤ 对 ３≤
Ｌ ２ ， 等高 度连 续梁 Ｌ／ ５ ／ ２对 ３ ≤＾ ≤Ｌ ３ ， 变 高 ／ ０对
度 连续 梁 中 支 点 处 Ｌ／ ７ ｈ ≤ Ｌ ２ ， 中处 约 ２≤ ／２跨
为支点 处 的 ０ ４ 倍 ． ．５ Ｌ为 主 跨 跨 度 ， 际梁 高 为 实
关键词 ： 合桥梁 ； 梁桥 ； 化分析 ； 组 箱 优 波形 钢腹 板 ； 间有 限元 空
中 圈 法 分 类 号 ： ４ ． １６ Ｕ４ ８ ２ Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ４ ０ ８ ＯＩ １ ． ９ ３ ｊｉ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ３ ｓ
收稿 日期 ： ０ １０ － ０ ２ １ 一） 男 工学 硕 士 ， 教 授 ， 副 主要 研 究领 域 为新 型 桥梁 结 构 设 计 理论 研 究
广东 省 公 路 管 理 局 科 技 基 金 项 目资 助 （ 准 号 ： 公 研 ２ ０ —５ 批 粤 ０ ９１ ）
优 化设 计 ． 本文 采 用 ３种 不 同结 构 形 式 的 预 应 力 组 合箱 梁桥 （ ０ｉ 长 简支 箱 梁桥 、 ５ｍ＋５ Ｉ ４ ｎ跨 ３ ０１ Ｔ ＋３ Ｉ ５Ｉ 三跨 等高 度及 变 高度连 续 箱梁 桥 ） 行 多 Ｔ 进
算 例设 计 变量取 值 范 围如 下 ．
参数 ； 波形 钢 腹 板 剪 切 屈 曲应 力 的理 论 计算 值 偏 于保 守 ； 腹 板 的厚 度 在 通 常 范 围 内 偏 小 ； 已有 资 钢 在
料 范 围 内 ， 形 钢 腹板 折叠 角 度 及 腹 板 与竖 直面 的夹 角 偏 小 ， 波形 钢 腹 板 折 痕 间 的长 度 则 偏 大． 波 而
・
８０ １ ・
武 汉理 工 大学 学 报 （ 通 科 学 与 工 程 版 ） 交
２１ 年 ０１
第３ ５卷
第一个 约束 条 件 ： 腹板 剪 切 屈 曲应 力 理 论计
算值 ［ ， 达式如下 ． ４表 ］
模 块 ， 定 优化 分 析文件 ；２声 明优化变 量 ， 择 指 （） 选
Ｖｏ１ ３ Ｎｏ． ．５ ４
Ａｕ ｇ． ２０１ １
预 应力 混凝 土 组 合 箱 梁 桥 形 钢 腹 板 优 化 分 析 ＊ 波
单 成 林．
（ 南理 工大学土木与交通学 院 华 广 州 ５ ０ ４ ） １ ６ ０
摘 要 ： 立 ３ 不 同体 系 的 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 组 合 箱 梁 桥 空 间 有 限 元 计 算 模 型 ， 用 ＡＮ 建 种 采 — ｓ Ｙｓ参 数 化 语 言 对 钢 腹 板 进 行 多 约束 条 件 下 多 设 计 参 数 的优 化计 算 分 析 ， 求 各 设 计 参 数 的 最 佳 寻
组 合 规 律 ． 果 表 明 ， 着 循 环 次 数 的增 加 ， 结 随 目标 函数 趋 于 理 想 值 ， 设 计 变 量 及 状 态 变 量 也 趋 于 而
稳定 ， 目标 函数 值 并 非 是 最 终 取 值 时 惟 一 考 虑 的 因素 ， 化 结果 将 提 供 多 组 满 足 约 束 条 件 的 设 计 但 优
化 目标 的实 现就 是 要 寻 求 这 些 变量 的最 优 组 合 ． 应根 据 国 内外 的工 程 经 验 及 试 验 资 料［ ， 合 构 ２ 结 ］ 造 的合 理性． 工 可行 性及 外观 优 美性 ， 施 将设 计 变
量 的初值 和取 值 范 围尽 量 设 置 在 合 理 范 围 内Ｌ ， ３ ］ 有 利 于 加 快 收 敛 速 度 ， 少 优 化 计 算 时 间 ． 中各 减 文
１ ２ 状 态 变量 （ ． 约束 条件 ） 状 态变 量 即整 个优 化过 程 中必须 始终满 足 设
计 条 件 ， 取 值 必 须 服 从 结 构 的 力 学 性 能 和 材 料 其
的特性 ， 可指 定 多个 ． 波形 钢腹 板 的优 化计 算 ， 对 取 以下 ５个 约束条 件．
设 计变 量 、 多约束 条件 的优 化计 算 分析 ， 使之 受力
最 合理 ， 料 最 经济 ． 材
１ 波 形 钢腹 板 的优 化 原 理
１ １ 设 计变 量 （ ． 自变 量 ）
６
设 计变 量 即在 优化 过 程 中所 选 取 的变 量 ， 优
图 １ 波 形 钢 腹 板 截 面 尺 寸 图
第３ ５卷 第 ４ 期
２１ ０ １年 ８月
武汉 理 工大 学学 报 （ 通科 学 与工 程版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ
（ ａ ｓ ｏ ｔｏ ｃｅ ｃ Ｔｒｎ ｐ ｎａ ｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ ｇｎ ｅｉ ） ｎ
ｈ 加 上 顶 、 底板 厚 度 ． 腹 板 与竖 直 面 的 夹角 ： 钢 Ｏ≤ ４ 。 波 形 钢 腹 板 的 折 叠 角 度 口 ２ 。 口 。 ≤ ５； ：０≤ ≤ ４ 。 波形 板折 痕之 间 的长度 或折叠 宽度 ｂ ２ ０ｃ ５； ：０ ｍ
≤ ６ ４ ０ｃ ； 腹 板 厚 度 ｔ ６ｍｍ≤ ｔ １ ≤ ０ ｍ 钢 ： ≤ ２ ｍｍ． 如图 １ 示 ． 所