波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥动力特性及抗震性能分析

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PC组合箱梁桥简介1

波形钢腹板PC组合箱梁在我国桥梁工程中的应用波形钢腹板PC 箱梁桥是20世纪80年代出现的一种新型桥梁, 其所具有的、区别于普通混凝土箱梁的独特特征主要表现在采用波形钢腹板、体外预应力束、波形钢腹板与上、下混凝土翼板的抗剪连接件等三个方面。

波形钢板即折叠的钢板, 具有较高的剪切屈曲强度，用他作为混凝土箱梁的腹板, 不但充分满足了腹板的力学性能要求,而且大幅度的减轻了主梁自重, 缩减了包括基础在内的下部结构所承受的上部恒载, 进而降低了工程总造价。

另外，波形钢板纵向伸缩自由的特点使得其几乎不抵抗轴向力, 能更有效的对混凝土桥面板施加预应力, 提高了预应力效率。

此外, 在施工中, 他减少了大量的支架、模板和混凝土浇注工程, 省去了施工时在腹板中布置钢筋、预埋管道、设置模板等繁杂工作, 从而方便了施工, 缩短了工期。

正因为波形钢腹板PC 箱梁桥具有如此优越的结构受力和施工性能,工程中可获得良好的经济效益, 所以该桥型在国外发展迅速，已由最初的简支梁发展到后来的连续刚构、斜拉桥等, 截面也由等高度发展为变高度。

近年来，在国内一些科研单位的推动下, 这种桥梁结构型式在我国也已得到了发展和应用。

2005年1月完成了波形钢腹板PC连续箱梁人行桥-长征桥的建造，2005年7月完成了波形钢腹板PC连续箱梁公路桥-泼河桥的建造。

2007年5月完成了简支变截面波形钢腹板PC组合箱梁人行桥-银座桥的建造。

2007年在建的有英峪沟2号桥、卫河大桥和鄄城黄河特大桥等。

1. 长征桥2005年1月建成的波形钢腹板PC组合连续箱梁人行桥—长征桥，位于江苏省淮安市长征小学西侧，跨越里运河，分别连接河南路和漕运西路的人行道。

里运河水面宽约58m，两岸均为石砌驳岸，河岸顺直稳定。

为了增强城市美感及适应周边环境，长征桥采用有较强立体感、外形美观的波形钢腹板PC组合连续箱梁结构形式，并配以四个造型优美，寓意“天天向上”的螺旋式转梯。

1.1 主体箱梁跨径布置为18.5＋30＋18.5m的三跨PC组合连续箱梁，边跨与中跨之比约为0.62。

钢结构桥梁的抗震性能分析

钢结构桥梁的抗震性能分析钢结构桥梁作为现代交通建设中重要的基础设施之一，对于保障交通运输的顺畅以及人民生命财产的安全具有重要意义。

然而，地震是自然灾害中最为毁灭性的一种，对桥梁结构的破坏是常见的情况。

因此，对于钢结构桥梁的抗震性能进行分析和评估，将有助于提高其地震安全性能，减少地震灾害带来的损失。

首先，钢结构桥梁在抗震性能分析中，需要对其地震荷载进行合理的考虑和模拟。

地震荷载主要包括垂直向的重力荷载和水平向的地震力荷载。

重力荷载是指由于桥梁自重和载荷所产生的力，可以通过桥梁的结构类型和设计荷载来确定。

而地震力荷载则需要根据地震烈度和设计地震参数进行计算，常用的计算方法包括静力分析法和动力响应谱分析法。

通过合理的荷载计算和模拟，可以得到桥梁在地震作用下的应力、位移、变形等参数。

其次，在抗震性能分析中，需要对钢结构桥梁的承载力进行评估。

桥梁的承载力是指桥梁结构能够承受的最大荷载，包括静力荷载和地震荷载。

通过对桥梁结构进行荷载试验或者借助数值计算方法，可以得到桥梁在地震作用下的最大位移和应力，从而进一步评估其承载力。

同时，还需要考虑桥梁结构的破坏形态，如塑性铰形成的位置和形状。

通过承载力评估，可以判断桥梁结构是否满足抗震设计要求。

另外，钢结构桥梁的抗震性能分析还需要结合材料的性能进行考虑。

钢材是一种优良的结构材料，具有高强度、高延性和良好的疲劳性能。

然而，在地震作用下，钢结构桥梁仍然存在一定的损伤和破坏风险。

因此，在抗震性能分析中，需要考虑钢材的特性以及其在地震作用下的变形和破坏机制。

比如，考虑钢材的屈服强度和抗拉强度，以及其在地震荷载下的滞回曲线和迭加效应。

通过合理的材料参数和模型设定，可以准确评估桥梁的抗震性能。

最后，钢结构桥梁的抗震性能分析还需考虑结构的减震和抗倾覆设计。

减震设计是指通过在桥梁结构中引入减震装置，有效吸收和消散地震能量，减小地震对桥梁的影响。

常见的减震装置包括减震支座、减震橡胶隔震器和液压减震器等。

波形钢腹板组合箱梁抗剪及抗弯分析

湖南大学硕士学位论文波形钢腹板组合箱梁抗剪及抗弯分析姓名：刘志才申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：李立峰20070516波形钢腹板组合箱梁抗剪及抗弯分析摘要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，在日本和法国得到了广泛应用。

与传统的预应力混凝土箱梁相比，该结构具有自重轻、受力明确、跨越能力大、施工周期短、造型美观等突出优点；与平钢腹板组合箱梁相比，该结构不需要设置纵向加劲肋来防止腹板屈曲，且提高了预应力的加载效率。

本文针对这种结构的弯曲受力性能，包括抗剪和抗弯两个方面进行了理论分析和试验研究。

主要做了以下工作：（1）推导了波形钢腹板沿桥纵向刚度的计算公式，由此说明波形钢腹板对截面轴向刚度和抗弯刚度的贡献可以忽略。

（2）两根梁的静载试验表明，波形钢腹板组合箱梁的弯曲正应变分布符合“拟平截面假定”：波形腹板正应变为零，混凝土顶底板正应变则符合线性分布规律；偏安全地可以认为波形腹板承担了截面上全部的剪力，剪应力沿梁高均匀分布。

同时分别基于弹性和塑性分析，定性地说明了波形钢腹板组合箱梁在抗弯方面的优越性。

（3）采用小挠度线性理论，将局部屈曲和整体屈曲板件分别比拟成四边受剪的矩形板和正交异性板，推导了各自的临界剪应力计算公式。

参照美国Hamilton教授的42个波形钢腹板试件的模型试验情况和试验结果，并对其进行了空间有限元分析，分析中考虑了材料几何双重非线性的影响，对初始缺陷的取值方法及其对屈曲荷载的影响、屈曲全过程也进行了详细研究。

根据试验结果和有限元分析值，提出了局部屈曲和整体屈曲的理论计算公式。

（4）基于截面的N－M－φ关系编制了波形钢腹板组合箱梁的受弯承载能力全过程分析程序，并进行了一根梁的弯曲破坏试验，程序计算值与试验结果吻合良好。

（5）采用受弯承载力全过程分析程序进行了大量的参数分析，包括体外索的二次效应、有无跨中横隔板、跨高比及受拉区普通钢筋数量对结构极限承载力的影响；并将程序计算值与以往部分实桥及预应力混凝土桥梁采用的设计公式相对比，对体外预应力波形钢腹板组合箱梁正截面抗弯承载力的计算方法提出了建议。

土-钢相互作用下波纹钢板拱桥结构性能及抗震分析

土-钢相互作用下波纹钢板拱桥结构性能及抗震分析土-钢相互作用下波纹钢板拱桥结构性能及抗震分析引言波纹钢板拱桥是一种新型的桥梁结构，由于其独特的形状和材料特性，使得其在工程实践中得到了广泛应用。

然而，对于波纹钢板拱桥在土-钢相互作用下的结构性能和抗震性能研究相对较少。

本文通过理论分析和数值模拟，探讨了波纹钢板拱桥在土-钢相互作用下的结构性能及抗震性能。

1. 波纹钢板拱桥结构特点波纹钢板拱桥是一种倒置的U形拱形结构，由波纹钢板和桥梁结构组成。

波纹钢板具有轻质高强、耐腐蚀等特点，能够有效减少结构自重。

与传统的混凝土拱桥相比，波纹钢板拱桥具有较低的施工成本和更快的建设速度。

2. 波纹钢板拱桥结构性能分析2.1 静力特性波纹钢板拱桥的结构特点决定了其在静力加载下的力学性能。

研究表明，波纹钢板拱桥具有较高的承载能力和良好的整体刚度。

其承载能力主要取决于波纹钢板的强度和数量，而整体刚度则受到钢板间连接及支座刚度的影响。

2.2 动力特性波纹钢板拱桥的动力特性对其在地震荷载下的响应具有重要影响。

通过模态分析和频率响应分析，可以得到波纹钢板拱桥的自振频率和振型。

研究发现，波纹钢板拱桥具有较高的自振频率，能够有效抵抗地震荷载。

3. 土-钢相互作用对波纹钢板拱桥结构性能的影响3.1 土-钢间的相互作用波纹钢板拱桥的支座常常直接安置在土壤中，土-钢相互作用对其结构性能具有重要影响。

土-钢相互作用的主要表现为土壤的负摩擦和钢板的变形。

负摩擦能够增加波纹钢板拱桥的整体刚度，而钢板的变形则会导致土壤的沉降。

3.2 抗震性能波纹钢板拱桥的抗震性能受到土-钢相互作用的影响。

研究发现，土壤的负摩擦能够提高拱桥的抗震能力，但钢板的变形对其抗震性能具有一定的负面影响。

因此，在波纹钢板拱桥的设计中，需要充分考虑土壤的特性及其与钢板的相互作用。

结论本文通过对波纹钢板拱桥在土-钢相互作用下的结构性能和抗震性能的分析，得出以下结论：- 波纹钢板拱桥具有较高的承载能力和良好的整体刚度；- 土-钢相互作用对波纹钢板拱桥的结构性能具有重要影响，负摩擦可以提高拱桥的整体刚度，但钢板的变形对其抗震性能有一定的负面影响。

波形钢腹板PC箱梁桥的设计和施工

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:①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.②通常PC箱梁的腹板约占主梁自重的20-30％，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。

③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。

④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。

⑤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。

波形钢腹板混凝土组合箱梁基本力学特点分析

ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｔｕｃｒｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗａｖｅｆｏｒｍＰＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｗｉｔｈｃｏ算得到波形铜腹板ＰＣ组合箱梁桥的构造及受力特点．分析得出该种桥型相对于顸应力混凝土箱梁桥诸多的优越性研究表明．该种箱梁结构形式充分利用了混凝土和波形钢板的材料特点，能够有效实现主梁的轻型化，进而减轻下部结构的工程量．同时解决混凝土腹板出现斜裂缝的问题．方便施工。
ｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ．ＲｅｓｅａｒｃｈＳＨＯＷＳｔｈａｔｔｈｉｓｓｔｕｃｒｔｕｒｅｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｌｉｇｈｔｂｅａｍ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｎ — ｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｂｏｔｔｏｍｓｔｕｃｒｔｕｒｅ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｓｏｌｖｅｉｎｃｌｉｎｅｄｃｒａｃｋｐｒｏｂｌｅｍａｐｐｅａｒｉｎｇｉｎｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅ

钢结构桥梁抗震性能分析与改进

钢结构桥梁抗震性能分析与改进第一章、前言钢结构桥梁是现代化交通体系的重要组成部分，其设计和安全性能的关键问题是抗震能力。

在地震中，桥梁是抗震建筑物的重要组成部分。

因此，钢结构桥梁抗震性能的研究和改进对于保障人民生命财产安全和发展现代交通事业具有重要意义。

本文首先对现代交通事业中钢结构桥梁抗震性能的重要性进行分析，然后在理论和实际结合的基础上，针对现有抗震性能不足的问题，提出了一些改进措施，为提高钢结构桥梁抗震性能做出贡献。

第二章、钢结构桥梁抗震性能分析桥梁在地震中的抗震性能，需要具备以下几个方面的要求：1、结构稳定性桥梁在地震中需要保持结构的稳定性，即在受到地震力的作用下，不会发生严重的屈曲或破坏。

因此，在钢结构桥梁设计过程中，需要考虑结构的稳定性问题，并作出相应的设计和构造措施。

2、承载能力承载能力是指桥梁在地震中承受地震力的能力。

桥梁的承载能力需要具备一定的保障性，即在地震中不会出现过度变形或破坏。

3、变形能力变形能力是指桥梁在地震中变形的能力。

对于钢结构桥梁而言，需要考虑结构的变形能力，以保证在地震中结构不会过度变形，从而导致破坏。

4、能量耗散能力能量耗散能力是指桥梁在地震中吸收地震动能的能力。

对于钢结构桥梁而言，需要将桥梁本身和附属构件的能量耗散能力考虑进去，以充分发挥桥梁的吸能能力。

综上所述，桥梁在地震中的抗震性能，需要综合考虑结构的稳定性、承载能力、变形能力和能量耗散能力等方面的要求。

在设计和建造钢结构桥梁时，需要充分考虑这些因素，并作出相应的设计和构造措施。

第三章、钢结构桥梁抗震性能改进方法在钢结构桥梁抗震性能不足的情况下，需要采取一些改进措施，以提高其抗震能力。

下面列举了一些可能的改进方法：1、在设计和施工中加强钢结构桥梁的稳定性，防止其发生屈曲和破坏。

2、在桥梁的设计中，采用减震措施，以减小地震对桥梁的作用。

3、加强桥梁的变形能力，通过设计和施工，使得桥梁在地震中变形能力更强，减少地震对其的影响。

波形钢腹板PC组合箱梁力学性能研究

ｃｎｒｔｓｒｃｕｅｈｅｔｐｆｓｕｔｒａｃｉｖｉｈ－ｕｙｏｉｅ，ｔｕｒｌｖｓｔｅｅｇｎｅｎｏｃｅｅｔｔｒ．Ｔｙｅｏｔｃｕｅｃｎａｈｅｅｌｔｔｆｇｒｒｈｓｅｉｅｈｎｅｒｇｕｒｇｄｄｓｅｉｉ
ＨｇｗｙＢｒａｓＧａｇｈｎ４５５；３．ｏｔｅｓＵｉｅｓｙＮｎｉｇ２０９）ｉｈａｕｅｕｕｎｓａ６４０Ｓｕｈａｔｎｖｒｉａｊ１０６ｔｎ
［ｂｔａｔｈｒｓｅｓｄｃｎｒｅｃｍｏｉｏ－ｉｅｗｔｃｒｇｔｅｓｉａｎｗｔｅｏｅｌＡｓｃ］Ｔｅｐｅｔｓｏｃｅｏｐｓｅｂｘｇｄｒｉｏｕａｄｗｂｅｙｆｔ－ｒ－ｒｅｔｔｒｈｒｅｓｐｓｅ
进行波形腹板Ｐｃ组合箱梁桥的设计和施工提供了经验。［键词］Ｐ关ｃ组合箱梁；一凝土组合结构；形钢腹板钢混波［中图分类号］ｕ４８２４．１３［献标识码］Ａ文［章编号］１０ — ２５２０）２０７ — ３文０２１０（０６０ — ０００
Ｃｈａｑｎｇｎｇｉ３ＹＵＺｈｅ，ＺＥＮＧｎＺｈａｇｎ２ＹＥｏａ
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波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥动力特性及抗震性能分析
波形钢腹板PC组合箱梁是一种用波形钢腹板替代普通箱梁的混凝土腹板的
新型钢一预应力混凝土组合结构。工程实践表明,中、大跨径的桥梁釆用波形钢
腹板PC组合箱梁结构能够减轻桥梁上部结构的重量,能显著降低地震激励的作
用效果,能一定程度上提高桥梁的抗震性能。
所以,波形钢腹板PC组合箱梁桥在地震多发区域的应用前景十分广阔。本文
为重庆市科委项目“波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥设计施工关键技术研究”
和重庆市建委项目“波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥建设成套技术研究”的
一部分。
近年来国内发生几次大地震,地震给我们带来了十分惨重的教训,特别是作
为生命线工程的桥梁的抗震性能也越发受到人们的重视。为了尽量减小地震对桥
梁产生的危害,本文对波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥进行了动力特性及抗
震性能分析。
在此,本文进行了如下几方面的工作:①本文论述了波形钢腹板PC箱梁桥的
发展概况及其技术特点,并且分析了现阶段波形钢腹板组合箱梁动力特性及抗震
性能的研究现状,针对现阶段研究现状和研究课题提出本文研究问题。②在理论
基础上以花天河大桥波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构设计方案为研究对象,利
用有限元结构分析软件Midas Civil对其进行了动力特性分析,并与普通混凝土
PC连续刚构桥进行了对比分析;另外,本文又对截面参数对对波形钢腹板连续刚
构桥动力性能的影响进行了研究,分别对波形钢腹板水平面板和折叠角不同的大
小下桥梁的动力性能进行了分析。
③分别用反应谱法和动态时程分析法对花天河大桥波形钢腹板方案进行了
地震相应分析,同时对比分析了其与普通混凝土刚构桥方案的地震响应的差异;
并且比较分析了花天河大桥波形钢腹板方案在两种分析方法下地震相应的不同。