1、浅谈波纹钢腹板 PC 组合梁桥摘 要：波形钢腹板组合梁桥自 1986 年诞生以来，因为其独特的受力特性得到了各国桥梁工程师的亲睐。这种桥型减小了腹板厚度，降低了自重所占比例，增大了跨越能力，也减小了预应力钢筋用量。本文主要介绍波形钢腹板组合梁桥的一些基本构造要求和连接要点，以期更多人去关注这种新桥型。 关键词：波形钢腹板；优点；基本构造 中图分类号：U448.21+6 文献标识码：A 一、引言 法国学者于 20 世纪 80 年代，提出了用轻质高强的钢板代替厚重的混凝土腹板，并配以体外预应力索的设想。随后根据这一设想修建了首座采用加劲平钢腹板的 PC 组合箱梁桥 Ferte-Saint-Aubi
2、n 桥。但在该桥设计中发现，由于钢板与混凝土的变形量相差较大，平钢腹板对箱梁顶、底混凝土板在桥轴方向的变形产生较大的约束，从而造成混凝土截面的预应力严重损失。另外，为了增强钢板的屈曲稳定性，要焊接大量的加劲肋，降低结构的疲劳性能。为解决平钢腹板箱梁这一致命的缺点，法国学者 Pierre 提出将原来的平钢板改为沿桥轴方向可伸缩的波形钢板，由此而形成了一种新型的、结构受力更合理的箱梁结构-波形钢腹板 PC 组合箱梁。由几毫米厚的钢板就能承担数十厘米厚混凝土所能抵抗的剪力，而钢板重量亦仅为混凝土板的 1/20 左右， 这样就能有效地减轻结构的重量，增大了跨越能力。 波形钢腹板组合梁桥构造特点 1.构
3、造要点 波形钢腹板组合梁桥，可以看成由混凝土顶底板与两块作为腹板的波形钢板通过连接件结合起来， 再配以预应力系统的组合箱梁结构。原先布在混凝土腹板内的体内弯起索全部改用体外索，由于结构受力和施工上的需要， 在顶底板内配置了少量的直索，如图 1 所示。 图 1 波形钢腹板组合梁桥示意图 2.波纹钢腹板及其连接 首先要通过腹板剪应力和腹板剪切压屈稳定验算；兼顾制作、施工、美观以及经济等方面的要求。由于波形钢腹板一般是通过冷弯加工制作，原则上要保证内侧弯曲半径大于板厚的 15 倍， 当不能达到要求时， 应保证钢材具有一定的冲击韧性， 并且要控制氮元素的含量。 波形钢腹板在纵桥向上需要被切割成块， 然
4、后才运到现场进行拼装，波形钢板之间通过焊接或高强螺栓连接。波形钢腹板与混凝土顶底板通过剪力键连接，是设计控制要素。 （二）波形钢腹板组合梁桥受力特点 与混凝土箱型梁、平钢腹板梁桥相比，波形钢腹板组合梁桥有一下优点：（1）自重降低，混凝土用来抗弯， 而波形钢腹板用来抗剪力，各种材料各尽所能，节约建筑材料。 （2）波形钢腹纵向刚度较小，几乎不抵抗轴向力， 因而在导入预应力时不受抵抗， 纵向预应力束可以集中加载于上、下翼缘板， 从而有效地提高预应力效率。 （3）减少现场作业和节段数量， 加快施工进程。 （4）与平钢腹板相比，有更高的抗剪屈曲强度，同时波形钢腹板不承担弯矩， 因而它不存在由弯曲正应力引
5、起的腹板失稳问题。 （三）连接键分析 波纹钢腹板箱梁桥的受力性能取决于钢腹板与砼顶、底板连接界面处剪应力的有效传递，剪力连接键是能否为结构提供足够完整的组合作用的一个决定因素。 图 2 栓钉剪力剪力键图 3 PBL 剪力连接键 1.栓钉剪力键 栓钉剪力键是最初的做法，在波形钢板的上下端部焊接钢制翼缘板，翼缘板上焊接剪力钉抵抗剪力。这是一种柔性连接键，在混凝土中类似于弹性地基梁，外荷载作用时，它随着钢梁与混凝土板有一定的相对滑移。栓钉剪力键呈现两种破坏模式：（1）当混凝土强度相对于焊缝和栓钉强度较弱时，表现为前方混凝士的局部压碎或劈裂破坏。 （2）当混凝土等级比较高，连接件的型号和材质相对较差，
6、表现为连接键自身的破坏。此外由于焊缝附近容易出现应力集中，破坏比较容易发生在焊趾处。2.PBL 剪力键 属于刚性连接键，与栓钉相比，具有抗剪刚度高，承载力大，延性好等优点，施工时水平钢板可以作为模板，比较方便。 通过钢销、钢板孔洞中的混凝土榫和贯通钢筋的协同作用传递剪力。试验表明，PBL 连接键的破坏起源于钢板孔中的混凝土销或孔间钢板的剪切破坏和撕裂，其强度主要取决于孔内混凝土抗剪强度和孔间钢板的抗剪强度。孔内的混凝土和钢筋还具有防止混凝土板和钢梁分离的作用，在设计 PBL 连接键时应避免孔间钢板的剪切破坏先于混凝土的剪切破坏。 参考文献： 1刘玉擎.组合结构桥梁.北京：人民交通出版社，2005. 2陈宝春.黄卿维.波形钢腹板 PC 箱梁桥应用综述.公路，2005 年 7月. 3聂建国.钢-混凝土组合接哦股桥梁.北京：人民交通出版社，2010.
