为x轴的惯性矩,t为钢板的厚度;b为腹板的高度。 (3)合成屈曲模式 波形钢腹板同时出现局部屈曲破坏和整体屈曲破坏的现象,是处于局部屈曲和整体屈曲中间的屈曲模式。合成屈曲强度由下式计算 (8)式中,τcr为合成屈曲强度;τcr?熏L为局部屈曲强度;τcr?熏G为整体屈曲强度。 2.5 波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接 模型实验表明,在加载后期,除了底板横向开裂外,波形钢腹板与底板交界处沿纵向开裂,随着裂缝的发展,结构刚度迅速降低,最终导致破坏,破坏特征为腹板和底板的连接部碎裂(如图3所示)。波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接直接关系到结构的承载力,是设计此类桥梁中非常关键的环节。 对于连接部的设计,通常的做法是在波形钢腹板的上下端焊接钢制翼缘板,翼缘板上焊接剪力钉,使之与混凝土板结合在一起(图4-a)。还可以采用在钢腹板上钻孔,穿过钢筋,再在钢板的上下端部焊接纵向约束钢筋后埋入混凝土板的做法(图4-b)。在此基础上,还可衍生出其它的连接方法。
3 工程实例
自1993年起,日本从法国引进了波形钢腹板组合结构的技术,目前,日本大力鼓励设计人员在主要高速公路中采用这种结构形式。 正在建设中的中野高架桥是日本关西地区阪神高速公路段的一部分,为采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的四跨连续梁桥。全桥的立面布置见图5。主梁为单箱单室的变高度箱梁,同时设置了体外和体内预应力体系。支点梁高4.0~4.6m,跨中梁高2.0~2.2m,梁高按照二次抛物线变化。波形钢腹板采用抗拉强度490MPa、抗剪强度205MPa的耐腐蚀钢板,波长1.2m,波高200mm,钢板厚度9~19mm。为了提高主梁的横向抗变形能力,除在支点和体外预应力的转向处设置横隔板,还在纵向的不同位置加设了横隔板。主梁截面和波形钢腹板的一般构造见图6。 该桥的上部结构采用悬臂浇筑法施工,墩顶的0号节段长12m,在墩架上现浇。其余节段分别长3.6m和4.8m,均在挂篮上悬臂浇筑混凝土及拼装钢腹板。
4 结语
钢-混凝土组合结构桥梁的设计和建造在国内起步比较晚,尤其是本文介绍的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在国内尚无实桥。与此同时,法国、德国,尤其是日本相继建设了数座此种类型的桥梁,设计和施工技术日益成熟。波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁,特别适合于中、大跨径的连续梁桥。随着国内对这种结构的研究分析工作的开展,波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥将会在我国的桥梁建设中得到应用。
参考文献
〔1〕刘岚,崔铁万编译.本谷桥的设计与施工.国外桥梁,1999(3):18-25 〔2〕刘磊,钱冬生.波形钢腹板的受力行为.铁道学报,2000(增):53-56 〔3〕近藤昌泰?熏等.波形钢腹板PC箱梁新开桥设计与施工.桥梁与基础(日),1994(9):13-20 〔4〕M Elgaaly,R W Hamilton,A Seshadri.Shear Strength of Beams with Corrugated Webs.Journal of Structural Engi-neering,ASCE,1996,122(4):390-398 〔5〕M Elgaaly,A Seshadri,R W Hamilton.Bending Strength of Steel Beams with Corrugated Webs.Journal of Structural Engineering,ASCE,1997,123(6):772-782
|