波形钢腹板桥简介
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(6) 减少现场作业, 加快施工进程:波形钢腹板PC 箱梁桥在施工过程中, 可以减少大量的模板、支架和混凝土浇注工程, 免除在混凝土腹板内预埋管道的
● PC箱梁与波形钢腹板PC梁桥的刚度比较表
力学特性
● 波形钢腹板PC桥的抗震性能
纵向抗震性:一般认为减轻了主梁的重量,所以有利于抗震。但是,主梁和桥墩固结的刚构桥梁等地震时响应复杂,而且弯曲刚度小于一般的PC桥梁,所以地震时不仅是下部结构,上部结构也有可能进入塑性域,因此有必要引起注意 。
横向抗震性:波形钢腹板PC桥梁不具有混凝土腹板,所以减少了承受面外方向地震的受拉钢筋。因此,预计面外方向的抗力低于通常的混凝土箱梁桥。但是,面外方向的弯曲刚度亦有所下降,可是其量较小,所以认为两者的抗震性能基本相同。
混凝土顶、底板通过刚度较小的波形钢腹板而连接,所以有可能认为混凝土板引起个别响应,但是从分析中已经确认到两个混凝土板连成一体响应,而且不产生顶、底板之间的相位差,而且振幅基本相同。
一般波形钢腹板PC桥梁在面外方向具有较高的弯曲刚度,因此认为对面外方向的地震没有特别要关注的问题。
总之,波形钢腹板PC桥梁的抗震能力介于PC桥与钢桥之间。
波形钢腹板桥自振频率与衰减系数
● 波形钢腹板PC桥的振动特性与衰减系数
由分析、试验、实桥检测知,波形钢腹板PC桥的振动特性介于PC桥与钢桥之间;一般PC桥体外束自振频率为12Hz-18Hz,,一般不会发生体外束引发整桥共振问题。
● 波形钢腹板PC桥的抗疲劳性能
由银山御幸桥车辆动载试验得到波形钢腹板桥本身振动加速度最大值为3gal,其值非常小,因此认为其疲劳问题会很少。考虑的重点是波形钢腹桥与翼缘板的连接焊缝,日本曾作过波形钢腹板桥、波形钢腹板PC桥的疲劳模型试验与有限元分析,同时作了(+136+)m三跨连续梁实桥有限元分析,结论是较高应力部分在腹板与砼连接开孔处,但是这里应力幅很小,很难想像会出现疲劳问题。
● 波形钢腹板PC桥耐久性
其耐久性类同钢—混组合梁桥,日本波形钢腹板结构研究会2005年组织对已经运营了5~10的新开桥(1993建成)、银山御幸桥(1996年建成)、本谷桥(1999年建成)进行了实地检测,结果表明这三座桥外观、内在均无明显病害,运营状况正常。
4. 波形钢腹板PC箱梁桥的设计计算
波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥的总体受力与通常的预应力混凝土箱梁类似,其设计计算亦类似,故总体设计计算可用通用桥梁设计软件完成,唯因其剪力系由波形钢腹板承担,而关于波形钢腹板的剪切屈服、剪切屈曲问题,我国现有桥梁设计通用软件无此项内容,故需用日本有关规范、规准另行计算。关于钢板与混凝土顶底板的连接属钢-混凝土组合结构设计内容,我国现亦缺乏相关设计软件。
如上述,波形钢腹板预预应力混凝土箱梁桥设计计算总体受力分析可分为纵向弯曲、横向框架、纵向扭转畸变等三部分。验算内容总体可分顶底板纵、横向承载力及应力验算、波形钢腹板强度、屈曲验算、波形钢腹板与顶底板连接和波形钢腹板自身连接验算。
波形钢腹板预应力混凝土箱形连续梁桥设计检算项目包括:设计荷载作用时的安全性、极限荷载作用时的安全性、疲劳的安全性、施工的安全性。
计算内容及计算流程
总体设计框图
波形钢腹板的剪切屈曲
在竖向弯曲时波形钢腹板上的剪应力分布和传统的混凝土腹板有所不同, 沿梁高基本呈等值分布。由于轴向压应力较小,钢腹板可以视为纯剪应力状态, 因此设计时需要验算钢腹板的剪应力,虽然满足强度设计要求,然因波形钢腹一般均比较高、比较薄,故还有较大的剪力屈曲稳定问题。还需要计算钢腹板的剪切屈曲。波形钢腹板的剪切屈曲分三种:局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲。
三种屈曲形式
局部屈曲计
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