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波形钢腹板组合桥梁建设成套技术——交通运输建设科技成果介绍

发布日期:2019-10-21

      波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种新型的钢混组合结构桥梁,由混凝土顶底板、波形钢腹板和体外索组成。1986年法国建造了世界上第一座波形钢腹板PC组合箱梁桥—cognac桥。1988年,ACSI协会将波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥作为新型桥梁结构介绍后,这种组合结构便很快得到各国桥梁工程师的关注。据不完全统计,目前国外已建和在建的波形钢腹板组合梁桥已达到130多座,日本是目前世界上建造波形钢腹板组合梁桥最多的国家。

      自1998年以来,我国也开展了波形钢腹板PC组合箱梁研究和建设工作。据不完全统计,目前国内已建和在建波形钢腹板预应力组合箱梁桥已达到60余座,桥梁跨度和结构型式由初期的小跨径简支箱梁发展到目前的大跨径连续箱梁桥,桥梁建设数量和规模增长势头明显。但是,由于我国对波形钢腹板PC组合箱梁的研究起步较晚,与之相关的设计和施工标准规范尚未出台,亟需针对该种桥型的建设成套技术用于规范国内该类桥梁的建设。

1、技术原理

针对波形钢腹板PC组合桥梁,在详细调研国内外已有研究成果的基础上,通过系统的理论分析、数值模拟、室内模型试验和实体工程实施、动静载实测等一系列的研究工作,解决了波形钢腹板组合桥梁在受力机理、设计计算方法、构造措施以及施工养护等方面的一系列关键技术问题。

2、关键技术或工艺流程

(1)基于波形钢腹板桥梁构造特点和施工过程的空间计算

考虑波形钢腹板与混凝土顶底板连接的传力特点;考虑体外预应力布置与计算方法;考虑现场波形钢腹板安装及顶底板混凝土浇筑过程效应;考虑波形钢腹板成桥状态动力效应;程序参数化建模。

(2)波形钢腹板桥梁的动力效应分析与参数取值

桥梁动力特性;车桥耦合振动特性;汽车荷载冲击系数合理取值方法。

(3)波形钢腹板桥梁施工控制技术

考虑波形钢腹板褶皱效应和剪切变形影响;建立结构实测数据误差分析和立模标高预测方法;断面应力控制方法。

3、推广前景

      该项技术目前已成功应用在5座实体工程,分别是50m单箱双室波形钢腹板PC简支梁--青海三道河桥、40m双箱单室波形钢腹板PC简支梁—广西百隆高速东部二号高架桥、主跨120m的山东鄄城黄河公路大桥主桥、主跨135m的河南桃花峪黄河大桥跨大堤桥以及主跨120m的宁夏叶盛黄河公路大桥。其中山东鄄城黄河公路大桥主桥全长1460米,跨径组合70m+11×120m+70m,是国内第一座采用悬臂施工的波形钢腹板组合桥梁。

      波形钢腹板PC组合梁桥恰当地将钢、混凝土结合起来,提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率;自重轻,运输和吊装方便,施工工期短,效率高,综合优势突出。特别是我国大部分西部地区,年施工工期短,采用这种组合结构,可以大大提高施工进度,缩短工期。同时西部地区干旱少雨的自然环境,也降低了钢腹板结构的维护费用。将波形钢腹板应用在大跨连续梁或连续刚构桥上,还可以解决现在很多大跨连续梁或连续刚构桥易出现的腹板开裂和跨中持续下挠问题。此外,波形钢腹板组合桥梁的推广可引导钢铁技术的发展,为钢铁供给侧改革提供转型方向,并能在一定程度上化解部分产能,为钢铁行业转型提供缓冲期。