波形鋼腹板連續(xù)剛構橋設計參數(shù)統(tǒng)計與選取

文/劉春山 湖州交通規(guī)劃設計院 浙江湖州 313013范健康 湖州交通規(guī)劃設計院 浙江湖州 313013皮澤龍 西南交通大學土木工程學院 四川成都 610031王綿坤 廣東水利電力職業(yè)技術學院 廣東廣州 510925

波形鋼腹板連續(xù)剛構橋設計參數(shù)統(tǒng)計與選取

文/劉春山 湖州交通規(guī)劃設計院 浙江湖州 313013范健康 湖州交通規(guī)劃設計院 浙江湖州 313013皮澤龍 西南交通大學土木工程學院 四川成都 610031王綿坤 廣東水利電力職業(yè)技術學院 廣東廣州 510925

通過對已建波形鋼腹板梁橋設計參數(shù)的統(tǒng)計與整理，研究橋梁高跨比、梁高與波折高度之比、鋼腹板厚度與波高之比、鋼腹板波高與直板段比值四個參數(shù)隨最大跨徑的變化規(guī)律，為擬建橋梁設計提供參考。

波紋鋼腹板梁橋設計參數(shù)

鑒于波形鋼腹板橋在國內設計與建造數(shù)量較少且未形成橋梁初步設計的整套體系，本文通過對國內外已建波形鋼腹板設計參數(shù)的統(tǒng)計與整理，將某擬建波紋鋼腹板連續(xù)剛夠橋與整理數(shù)據(jù)進行對比，從而對擬建橋梁提供參考。

1、參數(shù)選取

橋梁的高跨比、梁高與波折高度之比、鋼腹板厚度與波高之比、鋼腹板波高與直板段比值等參數(shù)對于波形鋼腹板橋梁的受力性能有影響較大。

2、擬建橋梁參數(shù)

橋梁跨度組成為100+190+100，連續(xù)剛構橋。中間墩頂梁高度11.2m，最大跨中梁高3.3m，采用的鋼腹板厚度最大為25mm，最小為12mm，波高為0.22m，鋼腹板直板段長度為0.43m。

本橋設計主跨190m，為統(tǒng)計資料中連續(xù)剛構橋中跨度最大，故有必要對其墩上梁高、跨中梁高、鋼腹板厚度、波高等參數(shù)的取值進行深入分析。現(xiàn)統(tǒng)計了國內外已建成的波紋鋼腹板連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構橋的主要設計參數(shù)，并將其繪制成表格，如表1、表2所示。其中，表1為波形鋼腹板組合箱梁橋立面布置實例；表2為波形鋼腹板連續(xù)剛構橋形狀與板厚實例。

以下假定hwmax、hwmin分別指墩頂梁高和跨中梁高，波形鋼腹板的尺寸參數(shù)見圖1。

3、參數(shù)比較及分析

3.1高跨比與最大跨度的關系

將表1中墩頂高跨比與最大跨徑之間的關系擬合成公式1，中墩上高跨比分布在0.04～0.08范圍內，幾乎均勻分布于0.06的兩側：

式中，x為最大跨徑，y為墩頂高跨比。

本橋擬采用的參數(shù)為：最大跨徑為190m，由式1計算可得，中墩頂梁高為9.92m，高跨比為0.0522。本橋擬選用的墩頂梁高為11.2m，高跨比為0.0589，偏于安全。

將表1跨中高跨比與最大跨徑之間的關系擬合成公式2，數(shù)據(jù)的相關性較好，擬合所得結果如式2所示：

式中，x為最大跨徑， y為跨中高跨比。

本橋擬采用的參數(shù)為：最大跨徑為190m，由式2計算可得，跨中梁高為2.64m，高跨比為0.0139。本橋擬選用的跨中梁高為3.3m，高跨比為0.0174，偏于安全。

3.2梁高與波折高度之比與最大跨徑的關系

將表1、表2的中墩hwmax/dw與最大跨徑的關系擬合成公式3，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較明顯的線性關系，擬合所得結果如式3所示：

式中，x為最大跨徑，y為hwmax/dw。

本橋擬采用的參數(shù)為：最大跨徑為190m，由式3計算可得，hwmax/dw為45.5。本橋擬選用的波高為0.22m，hwmax/dw為50.9，此值稍顯偏高。

從表1、表2看出，跨中hwmin/dw與最大跨徑的數(shù)據(jù)相關性不明顯，比較分散，但基本處于10～20的范圍內。

本橋擬采用的參數(shù)為：跨中梁高為3.3m，波高為0.22米，其比值為15，未偏離統(tǒng)計所得的常規(guī)范圍。

3.3鋼腹板厚度與波高之比與最大跨徑的關系

從表1、表2看出，twmax/dw與最大跨徑的數(shù)據(jù)相關性不明顯，比較分散，但除個別數(shù)據(jù)偏離常規(guī)范圍以外，大部分基本處于0.06～0.15之間，且twmax/dw隨著最大跨徑的增大有增加的趨勢。

本橋擬采用的參數(shù)為：鋼腹板最大厚度為25mm，波高為0.22m，其比值為0.11。符合表中數(shù)據(jù)的趨勢。

twmin/dw與最大跨徑的數(shù)據(jù)相關性也不明顯，但除個別數(shù)據(jù)偏離常規(guī)范圍以外，大部分基本處于0.04～0.06范圍內。

本橋擬采用的參數(shù)為：本橋最小鋼腹板厚度12mm，波高0.22m，其比值為0.055，處于統(tǒng)計所得的常規(guī)范圍之內。

3.4鋼腹板波高與直板段長度的比值與最大跨徑的關系

從表1、表2看dw/aw與最大跨徑的關系，除個別數(shù)據(jù)以外，大部分數(shù)據(jù)基本處于0.5～0.6的范圍之內。且在0.5-0.55的范圍內，分布密集。

本橋擬采用的參數(shù)為：波高0.22m，直板段長0.43m，比值為0.51，該值符合表中數(shù)據(jù)分布規(guī)律。

圖1波形鋼腹板尺寸示例

3.5波形鋼腹板主要技術參數(shù)分析匯總將前面的參數(shù)進行整理，列于表3中。

表3主要技術參數(shù)分析匯總表

4、結論

由以上分析可知：

（1）墩頂及跨中位置處的高跨比都稍高于擬合公式高跨比的計算值，擬定尺寸比值在正常范圍內。

（2）墩頂位置處的梁高與波折高度的比值hwmax/dw稍顯偏高（偏安全），可以適當調整；跨中位置處的梁高與波折高度的比值hwmin/dw符合統(tǒng)計得出的常規(guī)范圍。

（3）墩頂以及跨中鋼腹板厚度與波高之比與最大跨徑的關系twmax/dw、twmin/dw均符合統(tǒng)計規(guī)律。

（4）鋼腹板波高與直板段的比值與最大跨徑的關系dw/aw在統(tǒng)計得出的范圍以內。

綜上所述，墩頂、跨中位置處的高跨比以及墩頂位置處的梁高與波折高度的比值hwmax/dw都稍顯偏高，但是可以看到，它們都是偏于安全的。此外，還可以看到，將墩頂梁高和跨中梁高調低，上述三個參數(shù)將變小，接近于擬合公式的計算值。因此，梁高尚有調低的余地，但是如果從安全的角度考慮，可以不作調整。其他參數(shù)均處于統(tǒng)計所得出的常規(guī)范圍之內，且基本位于平均值附近；對于有變化趨勢的，也基本滿足統(tǒng)計數(shù)據(jù)的變化趨勢（如鋼腹板厚度與波高之比與最大跨徑的關系）。因此，其他參數(shù)無需進行太大的調整。

表1波形鋼腹板組合箱梁橋立面布置實例［1-7］

表2 連續(xù)剛構橋波形鋼腹板形狀與板厚的實例［1-7］

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［2］蒙昊.預應力混凝土連續(xù)剛構橋的概念設計［D］.西南交通大學學位論文，2013.

［3］波紋鋼腹板PC組合箱梁橋設計與應用［M］.北京.人民交通出版社，2009.

［4］波紋鋼腹板預應力混凝土橋設計與施工［M］.北京，人民交通出版社，2009.

［5］加藤，谷口，依田，佐藤：本谷橋（波形鋼板ウェブ PC 箱桁橋）の模型実験，プレストレストコンクリ

［6］石黒，村田，須合：松の木 7 號橋（銀山御幸橋）の設計と施工，プレストレストコンクリーVol.38，No.5，1996.9.

［7］Combault J. The maupre viaduct near chrolles，F(xiàn)rance［C］//Proceedings of American Institute of SteelConstruction. Chicago： AISC，1988，3： 12. 1-12. 22.