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波形钢腹板桥在中国公路的应用

TRANSPOWORLD 2012No.23(Dec)226B

RIDGE&TUNNEL桥梁隧道

国内外现状分析

国外发展状况(1986~2009)

二十世纪80年代末期法国建造了

世界上第一座波形钢腹板PC组合箱梁

桥——Cognac桥。随着这种结构的成

功运用,各国都相继建造了不同数量的

此类型桥梁。如法国的Asterix桥,德国

的Altwipfergrund桥,挪威的Tronko桥

和委内瑞拉的Caracas桥等。

日本在引进这种结构后,于1993

年建造了日本国内第一座波形钢腹板组

合简支箱梁桥—新开桥。目前日本是世

界上此类结构应用最广的国家,箱形截

面形式由最初的单箱单室,发展到多箱

多室;桥型也从简支梁、连续梁、连续

刚构,到目前的部分斜拉桥。波形钢

腹板组合箱梁桥被广泛的运用到各个场

合,跨径也逐步加大。日本通过总结新

开桥、松木7号桥和本谷桥的设计与施

工经验,编写了波形钢腹板PC组合箱

梁桥的设计指南,而后相继建成了3跨

部分斜拉桥—日见梦大桥、4跨预应力

斜拉桥——矢作川斜拉桥、23跨预应力

连续梁桥——宫家岛高架桥、7跨连续

刚构桥——朝比奈川桥等。

桥梁的截面形式也变得多样化,

如韩国的14 跨连续梁桥——Iisun桥和

日本的栗东桥均采用了一箱三室的截面

形式,矢作川桥采用了一箱五室的截面

形式。目前,日本建成和在建的波形钢

腹板PC组合箱梁桥已近200座。

国内发展近况(2001~2009)

我国也开展了波形钢腹板PC组合

箱梁力学特性研究和桥梁的设计与建造

工作。东南大学、同济大学、哈尔滨工

业大学等高校及和西安市市政设计研究院、河南省交通规划勘察设计院、重庆

交通科研设计院等设计单位以及河南海

威公司、中铁大桥局集团、邢台路桥建

设总公司等施工单位都参与过类似项

目。

国内发展近况——已建成的桥梁

江苏淮安长征人行桥(国内

第一座波形钢腹板组合箱梁人行

桥,2005.1);河南光山泼河大桥(国

内第一座装配式波形钢腹板组合箱梁

公路桥, 2005.7);重庆永川大堰河桥(国内首座波形钢腹板箱梁简支公路梁

桥,2006);山东东营银座桥B桥、C

桥(国内第一座变截面波形钢腹板组

合箱梁桥,2007);青海三道河桥(国

内第一座一箱二室波形钢腹板组合箱

梁桥,2008);河北邢台百泉大道的

郭守敬桥和钢铁路桥等4座桥(国内

第一座一箱七室波形钢腹板组合箱梁

桥,2009);山东鄄城黄河大桥(国内

跨径最大,世界总长度最长的波形钢腹

板组合多跨连续箱梁桥,2011.6)。国内在建的波形钢腹板PC箱梁桥

河南大广高速卫河特大桥(国内

第一座应用于高等级公路的波形钢腹板

组合结构);邢台市七里河紫金大桥

(世界在建单跨最大的波形钢腹板组合

桥);邢台至衡水高速跨南水北调大

桥;南京长江四桥引桥等。

国内的发展前景

从已建和在建的桥梁中看出,波

形钢腹板箱梁桥在跨越天然河流、峡

谷、人工干渠及城市立交中有着广泛的

应用(见图1)。

波形钢腹板组合箱梁桥的特点

可提高预应力效率和材料的使用

效率,改善结构性能。纵向体外预应力

束集中荷载与顶、底板,从而有效地提

高预应力效率;并且可以充分发挥波形

钢腹板抗剪能力强和混凝土抗压强度高

的优点。

自重降低,跨径增大,减少下部

工程量。波形钢腹板预应力混凝土箱梁波形钢腹板桥在中国公路的应用

文/崔院生

图12012年第23期227(12月上)《交通世界》桥的腹板采用较轻的波形钢板,波形钢

板具有较高的抗剪屈曲能力,因而可以

做得很薄,无需纵、横向加劲,自重与

一般的预应力混凝土箱梁相比大约减轻

了10%~25%。

采用体外预应力筋方式,可减少

现场作业,加快施工进程。波形钢腹板

可以工厂化生产,现场拼装,在施工过

程中,免除了在混凝土腹板内预埋管道

的烦杂工序,减少大量的模板和混凝土

浇筑工程,使施工更加方便,对于因冬

季停止作业而使工期受到制约的地区是

非常有效的。波形钢腹板组合箱梁桥的

体外预应力在长期运营后,索力因钢材

松弛而减小、材料弱化的必然性,将会

影响到结构的安全性能,可以通过更换

和增设体外预应力索来达到恢复承载力

和提高结构抗力的目的。

避免了腹板开裂问题,耐久性能

好。传统的预应力混凝土箱梁桥受外力

荷载、混凝土收缩、徐变、材料弱化以

及温差的影响,常易在腹板部位出现裂

缝,导致混凝土截面削弱、钢筋腐蚀等

一系列问题,成为预应力混凝土箱梁桥

的普遍病害,而波形刚腹板PC箱梁桥

则不会出现上述问题,耐久性能更好。

造型美观。波形钢腹板使桥梁具

有较强的美感,易与周围的环境相协

调,是山区、风景区和城市桥梁较好的

桥型选择。

波形钢腹板组合箱梁桥在中国的

适用性

从发达国家桥梁产业发展历程上

看,混凝土桥梁→钢混结构桥→钢桥是

桥梁产业发展的必然趋势。在中国高山

矗立、大川广布、复杂的地形地质条件

和城市立交迅速发展的条件下迫切需要

一种轻型稳定、易于维修的大跨径桥梁

结构;步入新世纪以来的经济快节奏也

需要资源消耗更低、施工进度更快的桥

梁结构投入使用;作为桥梁大国也需要

树立形象,打造更美观、更协调的桥梁

形式。波形钢腹板组合箱梁不仅彻底解

决了传统混凝土箱梁桥的腹板开裂、跨

中下挠、预应力利用率低等问题,同时

具有抗震性能高、耐久性更好、经济效

益更加显著等特点。随着桥梁施工技术

的完善和创新,波形钢腹板在连续梁、

连续钢构桥中的应用跨径也逐渐增大。

这对于地域广阔、桥梁众多的中国公路

市场来说,既符合节能降耗的可持续发

展趋势,又能实现桥梁的轻型化、美观

化的现实意义。

当前中国在波形钢腹板组合箱梁

的使用上还处于初期阶段,但将钢材

和混凝土的优点结合起来,充分体现

了经济、合理、高效的实施效果。随

着我国对波形钢腹板组合箱梁结构研

究的不断深入和应用技术的成熟,这种结构可以在更大领域,更多环境条

件下推广使用。

结束语

目前在我国,波形钢腹板PC组合

箱梁作为一种新型的钢——混凝土组合

结构,充分利用了混凝土抗压,波形钢

腹板抗剪屈服强度高的优点,有效的将

钢、混凝土两种材料结合起来,扬长避

短,提高了材料的使用效率,是一种经

济、合理、高效的结构形式。但波形钢

腹板组合梁桥在我国的应用较少、相关

规范还不完善。随着我国对波形钢腹板PC组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的不断成熟,它将在我国的桥梁

工程中得到越来越广的应用。

作者单位:邢台路桥建设总公司

邢台至衡水高速跨南水北调大桥

邢台百泉大道钢铁路桥

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