波形鋼腹板C組合梁頂推設(shè)計(jì)技術(shù)

波形鋼腹板PC組合梁頂推設(shè)計(jì)技術(shù)暨國(guó)內(nèi)第一座波形鋼腹板頂推箱梁--鄭州常莊水庫(kù)橋設(shè)計(jì)介紹波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景鄭州常莊水庫(kù)干渠橋設(shè)計(jì)波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題結(jié)語(yǔ)致謝目錄一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景

在遇到高墩、深谷、不可中斷的橋下交通線、橋下難于拆遷的建筑物等復(fù)雜地形條件限制時(shí)，使用頂推法從空中完成跨越作業(yè)，無(wú)疑是一種理想的方法。它可以在橋頭固定場(chǎng)所設(shè)置預(yù)制臺(tái)座逐段預(yù)制，然后使用千斤頂縱向頂推，使梁體通過(guò)各墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座面最終就位，由于作業(yè)場(chǎng)所限定在一定范圍內(nèi)，減少了材料的運(yùn)輸和勞動(dòng)強(qiáng)度，施工設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單，具有其他施工方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是頂推梁上部結(jié)構(gòu)的主流結(jié)構(gòu)形式。但由于混凝土梁存在自重大、抗剪和抗拉應(yīng)力低、需要為施工專門配置臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束等固有缺陷，預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁的發(fā)展一直受到局限，如其跨徑局限在40~60m之間，同時(shí)頂推梁的用料指標(biāo)較支架現(xiàn)澆、移動(dòng)模架高。波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于頂推梁上部結(jié)構(gòu)將彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的上述缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：波形鋼腹板組合箱梁以高強(qiáng)度波形鋼腹板代替混凝土箱梁中最薄弱的部位----混凝土腹板，波折鋼腹板將解決了混凝土腹板抗剪、抗主拉性能低的缺點(diǎn)，混凝土的使用量可以減低約15%~25%，箱梁自重得到減輕，降低了頂推施工的難度，減少下部結(jié)構(gòu)的造價(jià)；波形鋼腹板其固有的“手風(fēng)琴效應(yīng)”,降低了箱梁的軸向剛度，頂?shù)装宓念A(yù)應(yīng)力效率得到有效發(fā)揮，預(yù)應(yīng)力鋼束指標(biāo)將會(huì)降低。該結(jié)構(gòu)可以使用體內(nèi)和體外預(yù)應(yīng)力的混合配束方式，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和受力特點(diǎn)靈活調(diào)整兩者的預(yù)應(yīng)力鋼束配置比例。由于頂推梁施工階段的彎矩包絡(luò)與成橋狀態(tài)有較大的差異，因此需要配置臨時(shí)的施工預(yù)應(yīng)力鋼束以保證梁體在正負(fù)彎矩交替作用下的安全性，該結(jié)構(gòu)可以使用拆換方便的永久體外預(yù)應(yīng)力鋼束當(dāng)做臨時(shí)體外預(yù)應(yīng)力鋼束，施工時(shí)不再需要針對(duì)施工階段額外增加臨時(shí)鋼束用量，避免了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束的浪費(fèi)。腹板重量的減輕使上部結(jié)構(gòu)輕型化，不僅免除了腹板鋼筋的綁扎、模板、腹板束等工序，還降低了頂推施工的難度，減少了下構(gòu)和基礎(chǔ)的造價(jià)。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景

目前在法國(guó)、日本、韓國(guó)均有使用波折鋼腹板PC組合箱配合頂推法施工的成功先例，尤其在日本，先后使用該技術(shù)修建了銀山御興橋、島崎川橋、桂島高架橋等多座橋梁?！八街?，可以攻玉”，首先先簡(jiǎn)要介紹一下國(guó)外的工程案例及技術(shù)概況：1、法國(guó)Mau‘pre高架橋

該橋于1987年建成，采用波形鋼腹板7跨連續(xù)梁橋，總長(zhǎng)325m，最大跨度53.55m，橋面寬度10.75m，梁高3.0m，橋面板厚20cm，波形鋼腹板上緣設(shè)288×10mm的連續(xù)鋼板，使用角鋼連接件于橋面板結(jié)合。該橋于其他的波形鋼腹板箱梁橋最大的不同是使用鋼管混凝土桿件來(lái)代替混凝土底板，與傾斜45度的兩塊波形鋼腹板及其混凝土頂板形成三角形斷面，從而上部結(jié)構(gòu)重量得到大幅度降低。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景1、法國(guó)Mau‘pre高架橋

該橋使用頂推法施工，是世界上波形鋼腹板頂推梁的開(kāi)山之作。不僅技術(shù)含量很高（采用波形鋼腹板及其將鋼管混凝土作為梁桿件使用，既能受壓又能受拉，正負(fù)彎矩均能適應(yīng)），而且包括橋墩在內(nèi)的整體造型美觀，設(shè)計(jì)新穎。如圖所示，本橋三角斷面的頂推施工設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙，其在墩頂設(shè)置了鋼構(gòu)架，滑道設(shè)置于圖示支撐處。對(duì)施工設(shè)計(jì)的水平及施工質(zhì)量的要求也很高。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋

該橋是北海道縱向線函館名寄線段跨二級(jí)河道島崎川橋的一座橋梁，全長(zhǎng)554m；采用11孔波形鋼腹板PC組合箱梁，最大跨度56m，橋梁全寬11.3m，箱梁高度3.199~4.087m，根據(jù)河道及道路的交叉條件，橋墩高度又多在30m以上，最終采用頂推法施工。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋

本橋具有三個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：

1、采用波形鋼腹板及超高強(qiáng)度纖維加強(qiáng)混凝土組合結(jié)構(gòu)作為頂推導(dǎo)梁（導(dǎo)梁內(nèi)置）。2、采用永久體外預(yù)應(yīng)力作為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力使用。臨時(shí)體外預(yù)應(yīng)力的配置方式是直線配置，分別錨固于頂板頂緣和底板頂緣。

優(yōu)點(diǎn)是便于安拆，缺點(diǎn)是需要預(yù)埋臨時(shí)錨固件，浪費(fèi)鋼材。

3、

導(dǎo)梁下緣底板蹄角材料使用UFC矩形構(gòu)件，施工完成作為底板的一部分；該材料是在高強(qiáng)混凝土中摻入2%的加強(qiáng)用鋼纖維，進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，材料的抗壓強(qiáng)度可達(dá)180Mpa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)8Mpa。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋該橋是日本第二東名高速公路上的一座橋梁，是世界上第一座混凝土肋梁搭配懸臂板斜撐斷面的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力PC組合箱梁，跨徑布置為4@54m，橋長(zhǎng)216m，橋?qū)?7.0m，梁高3.9m。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋該橋是日本第二東東名高速公路上的的一座橋梁，是世世界上第一座混凝凝土肋梁搭配懸臂臂板斜撐斷面的波波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力力PC組合箱梁，跨徑布布置為4@54m，橋長(zhǎng)216m，橋?qū)?7.m，梁高3.9m。一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景3、桂島高架橋其主要技術(shù)特點(diǎn)如如下：1）、采用混凝土肋肋梁搭配懸臂斜撐撐形成斷面；因橋?qū)掃_(dá)17.8m，設(shè)計(jì)單箱單室橫橫向設(shè)計(jì)很困難，，單箱雙室又嫌浪浪費(fèi)，故在橋面板板內(nèi)配置了橫向肋肋梁和斜撐，縮小小箱室的橫向?qū)挾榷燃皹蚨諗嗝婷娣e積。一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景3、桂島高架橋2）、中央箱室及斜斜撐、橋面板橫肋肋先行頂推到位，，懸臂橋面板后澆澆工藝；為減輕頂推施工中中上部結(jié)構(gòu)的自重重，采用了中央箱箱室及斜撐、橋面面板橫肋先行頂推推到位，懸臂橋面面板后澆工藝，如如此設(shè)計(jì)較常規(guī)設(shè)設(shè)計(jì)減輕了50%的重量，大大降低低了施工難度。。一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景3、桂島高架橋3）、預(yù)制RC板及現(xiàn)澆混凝土橋橋面板工藝；將預(yù)制的RC板架設(shè)于肋梁間，，當(dāng)做后澆橋面板板的底模，然后在在上面澆筑混凝土土橋面板。此種施施工方法可以縮短短工期并且節(jié)省施施工人力。一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景3、桂島高架橋4）、頂推施工所使使用的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力力體外束頂推到位位后轉(zhuǎn)換為永久體體外預(yù)應(yīng)力使用。。箱梁在頂推施工階階段和成橋階段的的斷面內(nèi)力及方向向有相當(dāng)大的差別別，一般傳統(tǒng)做法法是在施工階段配配置施工臨時(shí)鋼束束，頂推到位后再再予以拆除，此法法將浪費(fèi)一定的鋼鋼束用量。本橋在在施工階段將體外外束以直線形式分分別配置與箱梁頂頂?shù)讉?cè)，完工后轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為類似腹板束束的彎起形狀，當(dāng)當(dāng)做永久體外束使使用。頂推階段體外束線線型臨時(shí)頂板體外束成橋階段體外束線線型到位拆除的臨時(shí)底底板體外束臨時(shí)頂板體外束轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為永久體外束束不足后補(bǔ)永的久體體外束一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景3、桂島高架橋其主要技術(shù)特點(diǎn)如如下：5）、主動(dòng)反力控制制系統(tǒng)傳統(tǒng)的頂推施工過(guò)過(guò)程中，箱梁直接接支撐于滑道上，，施工時(shí)無(wú)法控制制箱梁各臨時(shí)支點(diǎn)點(diǎn)的反力和箱梁應(yīng)應(yīng)力，本橋?yàn)榻鉀Q決這一弊端，則采采用了主動(dòng)控制系系統(tǒng)，在滑道下設(shè)設(shè)置了垂直千斤頂頂，并配合自動(dòng)控控制液壓泵站，隨隨時(shí)可以得到各支支點(diǎn)的反力，并可可根據(jù)梁體應(yīng)力情情況隨時(shí)調(diào)整反力力的大小。桂島高架橋全長(zhǎng)只只有216m，但卻采用了多項(xiàng)項(xiàng)新技術(shù)，其在設(shè)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)上上堪稱日本橋梁精精細(xì)化設(shè)計(jì)、精細(xì)細(xì)化施工的典范。。一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景4、其他案例其他案例還有幾座座，比如韓國(guó)的Ilsun橋全長(zhǎng)801m，跨徑組合是50m+10×60m+50m+2@50.5m；日本的銀山御興興橋全長(zhǎng)210m：跨徑組合是27.4m+3××45.5m+44.9m等橋梁（冬季施工工吊索塔架輔助助頂推）；Ilsun橋銀山御興橋橋式圖圖銀山御興橋照片一、波形鋼腹板組組合箱梁頂推技術(shù)術(shù)背景波形鋼腹板組合箱箱梁頂推技術(shù)背景景鄭州常莊水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)波形鋼腹板組合箱箱梁頂推設(shè)計(jì)的幾幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題結(jié)語(yǔ)致謝目錄二、常莊水庫(kù)橋設(shè)設(shè)計(jì)---工程概況鄭州市隴海路快速速路通道工程位于于鄭州市中部，由由東向西全線高架架貫通，為鄭州中中心城區(qū)快速路系系統(tǒng)總體規(guī)劃“兩兩橫”中的一條；；該工程?hào)|起京港港澳高速東，西至至西四環(huán)西，全長(zhǎng)長(zhǎng)約29km。本期工程范圍本快速通道西段工工程在XK4+327～XK5+267范圍內(nèi)穿越常莊水水庫(kù)泄洪干渠，該該干渠位于淮河流流域沙潁河水系賈賈魯河支流賈峪河河下游，屬于淺山山區(qū)向平原區(qū)過(guò)渡渡地帶?？绯Ｇf水庫(kù)段常莊水庫(kù)二、常莊水庫(kù)橋設(shè)設(shè)計(jì)---工程概況橋址區(qū)地表呈黃河河沖積階地下切和和堆積而形成的河河谷深溝地貌，地地形破碎，溝深坡坡陡，兩岸峭壁高高達(dá)15~20m，多為不穩(wěn)定的土土質(zhì)斜坡。土質(zhì)疏松且成濕陷陷性，因此采用高架橋橋常規(guī)的現(xiàn)澆支架架施工工藝在經(jīng)濟(jì)濟(jì)性、技術(shù)可行性性已不占優(yōu)勢(shì)，經(jīng)經(jīng)過(guò)方案比選，使使用頂推法設(shè)計(jì)本本段橋梁是比較合合適的選擇。二、常莊水庫(kù)橋設(shè)設(shè)計(jì)---工程概況橋式布置經(jīng)分析比較，橋梁梁?jiǎn)慰讟?biāo)準(zhǔn)跨徑采采用50m是較經(jīng)濟(jì)合理的方方案。該橋梁段線路總長(zhǎng)長(zhǎng)將近950m，分聯(lián)設(shè)計(jì)是總體體設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)點(diǎn)考慮的問(wèn)題；考考慮因素包括施工工工藝、進(jìn)度和臨臨時(shí)設(shè)施的投入，，以及抗震設(shè)計(jì)的的難度等等。本橋采用兩聯(lián)布置置是最佳的方案；；因?yàn)槊柯?lián)橋長(zhǎng)控控制在450m左右，是頂推梁聯(lián)聯(lián)長(zhǎng)設(shè)計(jì)的常規(guī)長(zhǎng)長(zhǎng)度，另外國(guó)內(nèi)已已經(jīng)擁有多座類似似聯(lián)長(zhǎng)的頂推梁施施工成功經(jīng)驗(yàn)，頂頂推施工難度整體體可控；兩聯(lián)梁體體預(yù)制作業(yè)點(diǎn)可分分別布置在線路兩兩端，作業(yè)點(diǎn)分散散，具有施工時(shí)彼彼此獨(dú)立，相互不不會(huì)干擾的優(yōu)點(diǎn)；；頂推施工時(shí)兩聯(lián)聯(lián)分別相向頂推，，頂推最后在中間間交界墩會(huì)合。該段橋梁中間的平平面線型為緩和曲曲線+直線線+緩和曲線；其中東東側(cè)道路曲線半徑徑為1500m，緩和曲線長(zhǎng)度為為西側(cè)道路曲線半半徑為1000m；中間直線段長(zhǎng)度度為674m。二、鄭州常莊水庫(kù)庫(kù)干渠橋設(shè)計(jì)---橋式布置橋式布置考慮到頂推推梁施工的的特點(diǎn)，道道路立面縱縱坡線型設(shè)設(shè)計(jì)為0.5%和-1.4%組合凸曲線線；曲線導(dǎo)導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)在在中間交界界墩處，單單側(cè)曲線長(zhǎng)長(zhǎng)度控制在在單孔跨徑徑內(nèi)。東側(cè)聯(lián)由9孔50m標(biāo)準(zhǔn)跨和1孔40m組成10孔一聯(lián)，聯(lián)聯(lián)長(zhǎng)490m，西側(cè)聯(lián)跨跨度布置為為9孔50m標(biāo)準(zhǔn)跨組成成9孔一聯(lián)，聯(lián)聯(lián)長(zhǎng)450m。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---橋式布置施工節(jié)段劃劃分箱梁分段設(shè)設(shè)計(jì)需要考考慮到臨時(shí)時(shí)設(shè)施的費(fèi)費(fèi)用、工期期和預(yù)應(yīng)力力配束等因因素。從受受力上考慮慮，節(jié)段分分界線需錯(cuò)錯(cuò)開(kāi)最不利利斷面，一一般等跨連連續(xù)梁1/4跨徑處為恒恒載的反彎彎點(diǎn)，該位位置作為節(jié)節(jié)段線較合合理。受本橋工期期限制，若若采用常規(guī)規(guī)1/2跨徑頂推節(jié)節(jié)段長(zhǎng)度設(shè)設(shè)計(jì)，分段段數(shù)量達(dá)到到12個(gè)，無(wú)法滿滿足工期的的要求。對(duì)對(duì)此設(shè)計(jì)經(jīng)經(jīng)過(guò)詳細(xì)的的計(jì)算分析析，決定突突破常規(guī)設(shè)設(shè)計(jì)，采用用長(zhǎng)節(jié)段頂頂推的設(shè)計(jì)計(jì)方案，即即將標(biāo)準(zhǔn)跨跨徑50m作為頂推節(jié)節(jié)段長(zhǎng)度，，頂推數(shù)量量較常規(guī)減減少了一半半，為在計(jì)計(jì)劃工期內(nèi)內(nèi)完成梁體體施工提供供了可能。。本橋兩聯(lián)橋橋梁的尾部部位于緩和和曲線上，，設(shè)計(jì)時(shí)考考慮將預(yù)制制臺(tái)座設(shè)在在緩和曲線線的前端、、直線段的的尾部，曲曲線段箱梁梁可以在頂頂推完成后后，利用預(yù)預(yù)制臺(tái)座作作為其現(xiàn)澆澆施工的支支架，該設(shè)設(shè)計(jì)方案既既消除了曲曲線段頂推推施工的難難度，又降降低了工程程臨時(shí)設(shè)施施的費(fèi)用。。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---橋式布置橋面布置主線高架道道路斷面總總寬25.5m，橋面布置置為（0.5m防撞墻+12.0m機(jī)動(dòng)車道+0.5m中央分隔帶帶+12.0m機(jī)動(dòng)車道+0.5m防撞墻）；；橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)分成兩幅幅布置，兩兩幅之間設(shè)設(shè)20mm斷縫；每幅幅箱梁采用用單箱單室室結(jié)構(gòu)，箱箱梁頂板寬寬12.75m，底板寬6.0m。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---橋面布置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）道路等級(jí)級(jí)：城市快快速路（2）計(jì)算行車車速度：80km/h（3）橋梁設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)期：：100年。（4）橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載：城城-A級(jí)。（5）橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)安全全等級(jí)：一一級(jí)。（6）環(huán)境類別別：Ⅰ類。（7）地震烈度度：抗震基基本烈度7度，設(shè)計(jì)基本地地震加速度度為0.15g。地震分組為為第1組。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)截面形式本橋采用單單幅單室等等截面箱梁梁，截面形形式如圖所所示。組合合箱梁截面面主要由混混凝土頂?shù)装?、波波形鋼腹板板、鋼上下下翼緣及連連接件組成成。單幅斷面采采用單箱單單室斜腹板板截面，頂頂板寬度為為12.75m，，底板寬度度為6.0m，腹腹板傾斜角角度為75度度。截面頂頂緣采用雙雙向2.0%橫坡，，梁底水平平布置，箱箱室中心線線處梁高3.5m，，箱梁頂板板懸臂長(zhǎng)度3.2m，，內(nèi)室寬度度4.35m，頂板板懸臂端部部厚0.2m，根部部厚0.55m；頂頂板一般厚厚度均為0.3m，底板一一般厚度為為0.25m，支點(diǎn)點(diǎn)橫梁處加加厚至0.55m。。箱梁混凝土土等級(jí)為C60;二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---截面形式箱梁橫梁及及橫隔板布布置箱梁端橫梁梁寬1.8m，中橫梁寬寬2.2m，橫梁上設(shè)設(shè)0.75×1.2m人洞，箱梁梁沿順橋向向在每跨均均設(shè)置3道隔板，以以加強(qiáng)主梁梁的抗扭剛剛度；橫隔隔板厚0.35m，轉(zhuǎn)向塊局局部加厚到到0.75m。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---箱梁橫梁及及橫隔板布布置內(nèi)襯段混凝凝土為提高支點(diǎn)點(diǎn)處截面豎豎向抗剪性性能，避免免波形鋼腹腹板發(fā)生屈屈曲失穩(wěn)，，同時(shí)使剛剛度均勻過(guò)過(guò)度，在靠靠近支點(diǎn)處處的波形鋼鋼腹板側(cè)面面設(shè)置內(nèi)襯襯混凝土。。除YU02聯(lián)40m邊跨端橫梁梁內(nèi)襯段長(zhǎng)長(zhǎng)度采用2.9m外，其余均均采用3.2m。內(nèi)襯段端端部厚0.3m，根部厚0.6m；二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---內(nèi)襯段混凝凝土波形鋼腹板板波形鋼腹板板采用BCSW1600型，波形板板水平幅寬寬430mm、斜幅水平平方向長(zhǎng)370mm、波高220mm。材質(zhì)采用用Q345qC。鋼板厚度采采用t=16mm、t=20、t=24mm三種，t=16mm適用于跨中中常規(guī)節(jié)段段，t=20mm適用于支點(diǎn)點(diǎn)處鋼腹板板節(jié)段（節(jié)節(jié)段長(zhǎng)度10m）及導(dǎo)梁前前端節(jié)段；；t=24mm適用于導(dǎo)梁梁根部節(jié)段段。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---波形鋼腹板板波形鋼腹板板波形鋼腹板板與混凝土土頂板采用用Twin-PBL方式連接，，其中除導(dǎo)導(dǎo)梁段翼緣緣鋼板厚20mm外其余一般節(jié)節(jié)段翼緣鋼鋼板采用16mm，翼緣寬度度均采用450mm；開(kāi)孔鋼板板厚16mm；開(kāi)Φ60mm長(zhǎng)圓孔孔，，順橋向孔孔間距150mm，高度為200mm，貫穿鋼筋筋Φ25；波形腹板與與混凝土底底板的連接接采用栓釘釘方式連接接，其中除除導(dǎo)梁段翼翼緣鋼板厚厚20mm外，其余一一般節(jié)段翼翼緣鋼板采采用16mm，翼緣寬均均采用400mm，栓釘直徑徑采用Φ22mm，長(zhǎng)度150mm。波形鋼腹板板節(jié)段間除除導(dǎo)梁段外外縱向連接接采用貼角角焊搭接連連接方式，，使用螺栓栓臨時(shí)固定定。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---波形鋼腹板板波形鋼腹板板工廠制作塊塊段長(zhǎng)度根根據(jù)運(yùn)輸條條件確定，，最大長(zhǎng)度度為10.4；絕大部分分為8m長(zhǎng)；塊段運(yùn)運(yùn)至工地后后按下圖連連接方式拼拼接。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---波形鋼腹板板波形鋼腹板板波形鋼腹板板內(nèi)外表面面防護(hù)采用用重防腐涂涂裝，涂裝裝耐久性要要求不小于于25年。施工環(huán)環(huán)境的溫度度不得低于于5oC，相對(duì)濕度度不得高于于85%，工件表面面溫度不得得高于50oC，工作表面面不可有油油及其它污污漬。除表表面的面漆漆可在工地地露天施工工外，其余余均應(yīng)在室室內(nèi)進(jìn)行。。波形鋼腹板板外表面涂涂裝工序設(shè)設(shè)計(jì)建議如如下：序號(hào)工序名稱施工要求施工方法涂裝總厚度1噴砂表面處理Sa3.0級(jí)Rz40~80μm噴射除銹2電弧熱噴鋁2道電弧噴涂150μm3環(huán)氧封閉漆2道無(wú)氣噴涂50um4環(huán)氧云鐵中間漆1-2道無(wú)氣噴涂150μm5聚氨酯面漆2道無(wú)氣噴涂80μm二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---波形鋼腹板板波形鋼腹板板波形鋼腹板板內(nèi)表面涂涂裝工序設(shè)設(shè)計(jì)建議如如下：序號(hào)工序名稱施工要求施工方法1噴砂表面處理Sa3.0級(jí)Rz40~80μm噴射除銹2環(huán)氧富鋅底漆1道無(wú)氣噴涂60μm3環(huán)氧云鐵中間漆2道無(wú)氣噴涂120μm4環(huán)氧（厚漿）漆1道無(wú)氣噴涂80μm考慮到鋼腹腹板的連接接部分采用用現(xiàn)場(chǎng)焊接接，焊縫附附近涂裝宜宜先涂裝底底漆，待焊焊接施工完完畢后，再再涂裝中涂涂層及面層層，修復(fù)寬寬度以焊接接施工時(shí)不不破壞相鄰鄰?fù)垦b為準(zhǔn)準(zhǔn)，各層修修復(fù)厚度應(yīng)應(yīng)以原設(shè)計(jì)計(jì)厚度的120%為準(zhǔn)，修復(fù)復(fù)時(shí)間應(yīng)在在箱梁施工工完成后盡盡快進(jìn)行。?；炷恋椎装迮c鋼腹腹板連接處處以上20cm的范圍內(nèi)，，額外增加加一層外面面涂裝。涂涂裝應(yīng)遵守守《公路橋梁鋼鋼結(jié)構(gòu)防腐腐涂裝技術(shù)術(shù)條件》（JT/T722-2008）的基本規(guī)規(guī)定，以確確保涂裝質(zhì)質(zhì)量，保證證橋梁使用用壽命。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---波形鋼腹板板預(yù)應(yīng)力配束束原則預(yù)應(yīng)力混凝凝土頂推梁梁由于在頂頂推過(guò)程中中結(jié)構(gòu)體系系不斷發(fā)生生變化，每每個(gè)截面要要反復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)正、負(fù)彎彎矩，造成成梁體施工工內(nèi)力包絡(luò)絡(luò)圖和成橋橋內(nèi)力圖截截然不同；；因此傳統(tǒng)統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混混凝土頂推推梁需要按按中心受壓壓原則配置置施工階段段臨時(shí)鋼束束，頂推到到位再拆除除施工臨時(shí)時(shí)鋼束，并并補(bǔ)拉運(yùn)營(yíng)營(yíng)階段需要要的腹板；；另外混凝凝土腹板的的抗剪和抗抗拉應(yīng)力極極低，為保保證腹板不不出現(xiàn)斜裂裂縫，預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土土頂推梁還還需布置運(yùn)運(yùn)營(yíng)階段并并不必須的的豎向預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋，，增加了工工程成本。。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---預(yù)應(yīng)力體系系設(shè)計(jì)施工階段包包絡(luò)彎矩與與成橋階段段彎矩對(duì)比比圖（僅示示頂推部分分）體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力主梁永久預(yù)預(yù)應(yīng)力采用用體內(nèi)、體體外預(yù)應(yīng)力力混合配置置方式。永久頂板體體內(nèi)束規(guī)格格均采用YM15-9；底板體內(nèi)內(nèi)束采用YM15-12，錨下控制制應(yīng)力（扣扣除錨圈口口損失后））采用0.70fpk=1302Mpa；二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力鋼束體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力鋼束頂板板束墩頂斷斷面布置8束，底板束束跨中斷面面布置10束預(yù)應(yīng)力鋼鋼束，采用用交錯(cuò)方式式布置；二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力鋼束橫向體內(nèi)預(yù)預(yù)應(yīng)力橋面板內(nèi)設(shè)設(shè)置BM15-3橫向體內(nèi)預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼束束，縱向間間距500mm；二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力力鋼束體外預(yù)應(yīng)力永久體外束束采用YM15-27低松弛環(huán)氧氧涂覆無(wú)粘粘結(jié)成品索索；錨下控控制應(yīng)力（（扣除錨圈圈口損失后后）采用1150Mpa；體外預(yù)應(yīng)力力束每跨布布置4束，另設(shè)兩兩束備用孔孔道，相鄰鄰跨體外束束在橫梁處處交錯(cuò)布置置；頂推施工時(shí)時(shí)需設(shè)置施施工臨時(shí)體體外束；臨臨時(shí)體外束束規(guī)格、張張拉控制應(yīng)應(yīng)力和永久久鋼束相同同，臨時(shí)體體外束利用用其中一根根永久體外外束反向布布置，頂推推到位后拆拆除并轉(zhuǎn)化化成永久體體外束，為為保證鋼絞絞線不受損損傷，該鋼鋼束較永久久束長(zhǎng)度適適當(dāng)加長(zhǎng)，，并使用延延長(zhǎng)筒錨固固鋼束，避避免夾片咬咬合點(diǎn)處于于永久體外外束使用范范圍內(nèi)。二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體外預(yù)應(yīng)力力鋼束永久體外束束轉(zhuǎn)向器張拉端張拉端轉(zhuǎn)向器臨時(shí)鋼束備用孔道二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體外預(yù)應(yīng)力力鋼束二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體外預(yù)應(yīng)力力鋼束二、鄭州常常莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---體外預(yù)應(yīng)力力鋼束在波形鋼鋼腹板PC組合箱梁梁中，鋼鋼腹板上上、下翼翼緣和頂頂、底板板結(jié)合面面、內(nèi)襯襯段端部部、橫隔隔梁和鋼鋼腹板接接合部位位存在開(kāi)開(kāi)裂的可可能，附附著在鋼鋼板上的的水滴或或空氣濕濕氣、結(jié)結(jié)露可能能會(huì)流或或滲入裂裂縫中，，造成鋼鋼筋或波波形鋼腹腹板的銹銹蝕，因因此需要要對(duì)以上上接合部部位進(jìn)行行防水密密封；設(shè)設(shè)計(jì)要求求沿所有有的鋼混混結(jié)合面面涂刷10mm高施工性性能、耐耐久性能能都很好好的橡膠膠彈性密密封材料料，以確確保接合合部位的的密封；；二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---耐久性細(xì)細(xì)節(jié)防水水設(shè)計(jì)導(dǎo)梁預(yù)應(yīng)力混混凝土頂頂推梁一一般是在在混凝土土梁端外外接鋼板板梁作為為導(dǎo)梁，，頂推到到位后導(dǎo)導(dǎo)梁需要要拆除摒摒棄；而而頂推梁梁工藝在在橋梁施施工中并并不是廣廣泛使用用的施工工工藝，，作為臨臨時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)的導(dǎo)梁梁周轉(zhuǎn)利利用次數(shù)數(shù)較少，，勢(shì)必會(huì)會(huì)增加工工程的施施工成本本。本橋?yàn)榱肆顺浞职l(fā)發(fā)揮波形形鋼腹板板的作用用，參考考日本島島崎川橋橋的做法法，將首首跨梁體體的前端端35m長(zhǎng)度作為為導(dǎo)梁段段，該段段先只安安裝波形形鋼腹板板，對(duì)該該腹板進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)處理后后作為頂頂推階段段的導(dǎo)梁梁，頂推推到位后后再澆筑筑頂?shù)装灏寤炷镣粒纬沙刹ㄐ武撲摳拱錚C組合永久久結(jié)構(gòu)。。使用波波形鋼腹腹板替代代傳統(tǒng)的的外置臨臨時(shí)導(dǎo)梁梁，不僅僅會(huì)節(jié)省省導(dǎo)梁的的材料用用量，而而且還會(huì)會(huì)免除導(dǎo)導(dǎo)梁的拆拆除工序序。二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---導(dǎo)梁為避免PC組合梁與與導(dǎo)梁在在結(jié)合處處附近的的剛度突突變，同同時(shí)提高高導(dǎo)梁結(jié)結(jié)構(gòu)的抗抗彎能力力，在導(dǎo)導(dǎo)梁靠近近主梁22.9m的范圍內(nèi)內(nèi)設(shè)置全全封閉鋼鋼頂板，，頂推到到位后，，該鋼頂頂板作為為澆筑導(dǎo)導(dǎo)梁段頂頂板混凝凝土的底底模使用用。二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---導(dǎo)梁為保證剛剛度協(xié)調(diào)調(diào)，頂?shù)椎装逡猜衤袢胍欢ǘㄩL(zhǎng)度；；二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---導(dǎo)梁頂推施工工關(guān)鍵數(shù)數(shù)據(jù)最大支反力1350t頂推梁體總重8038t導(dǎo)梁總重130t40t（永久結(jié)構(gòu)）90t（臨時(shí)結(jié)構(gòu)）頂推梁體延米重25t/m二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---關(guān)鍵數(shù)據(jù)據(jù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)混凝土0.69m3/m2

永久體內(nèi)預(yù)應(yīng)力19.4kg/m2

臨時(shí)連接預(yù)應(yīng)力1.5kg/m2總量9t永久體外預(yù)應(yīng)力10.5kg/m2

合計(jì)31.4kg/m2普通鋼筋主體用量:130.0其他：22kg/m2鋼腹板85kg/m2一般跨103kg/m2導(dǎo)梁跨二、鄭州州常莊水水庫(kù)干渠渠橋設(shè)計(jì)計(jì)---關(guān)鍵數(shù)據(jù)據(jù)波形鋼腹腹板組合合箱梁頂頂推技術(shù)術(shù)背景鄭州常莊莊水庫(kù)干干渠橋設(shè)設(shè)計(jì)波形鋼腹腹板組合合箱梁頂頂推設(shè)計(jì)計(jì)的幾個(gè)個(gè)關(guān)鍵問(wèn)問(wèn)題結(jié)語(yǔ)致謝目錄1、“十十頂九裂裂”對(duì)于大跨跨度全斷斷面頂推推預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)梁梁橋，頂頂推過(guò)程程中存在在著局部部開(kāi)裂的的現(xiàn)象，，在國(guó)內(nèi)內(nèi)橋梁界界有“十十頂九裂裂”之稱稱；根本本原因是是箱梁底底板梗脅脅處需要要承受巨巨大的臨臨時(shí)局部部反力，，受力非非常復(fù)雜雜；而波波形鋼腹腹板頂推推梁這個(gè)個(gè)問(wèn)題較較常規(guī)混混凝土頂頂推梁更更為突出出，需要要進(jìn)行周周密的研研究和設(shè)設(shè)計(jì)。其其問(wèn)題的的實(shí)質(zhì)是是箱梁底板板倒角細(xì)細(xì)部構(gòu)造造尺寸和和最小滑滑道寬度度的尺寸寸設(shè)計(jì)。三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題1、“十十頂九裂裂”設(shè)計(jì)時(shí)通通過(guò)建立立實(shí)體模模型，進(jìn)進(jìn)行了多多參數(shù)的的敏感性性分析。。三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題ANSYS節(jié)段模型型示意圖圖模型邊界界條件示示意圖1、“十十頂九裂裂”1）滑道尺尺寸的影影響滑道尺寸寸對(duì)梗腋腋的主拉拉應(yīng)力影影響很大大，滑板板越窄主主拉應(yīng)力力越大，，反之越越小，因因此在實(shí)實(shí)際工程程中盡量加寬寬滑板的的寬度，，有利于于改善梗梗腋處的的受力。。經(jīng)過(guò)計(jì)計(jì)算，我我們?cè)谠O(shè)設(shè)計(jì)中提提出了““墩頂滑道道尺寸不不得小于于1200mm（橫橋））×1500(mm)（順橋））”的要求求。對(duì)滑滑塊提出出“滑道滑塊塊要求采采用MGE橋梁頂推推專用滑滑塊，厚厚度不小小于35mm。”要求。三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題1、“十十頂九裂裂”三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題2)梗腋尺寸寸的影響響1、“十十頂九裂裂”三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題2)梗腋尺寸寸的影響響對(duì)比計(jì)算算結(jié)果發(fā)發(fā)現(xiàn)，在在滑道面面積一定定的條件件下，增增加梗腋腋高度可可較有效效的減少少混凝土土底板的的主拉應(yīng)應(yīng)力，但但對(duì)比圖圖方案案一和方方案四，，發(fā)現(xiàn)改改變底板板梗腋長(zhǎng)長(zhǎng)度不能能有效減減少主拉拉應(yīng)力。。方案一的的混凝土土用量最最小，且且最大的的主拉應(yīng)應(yīng)力已經(jīng)經(jīng)滿足規(guī)規(guī)范要求求。2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題波形鋼腹腹板PC組合箱梁梁在頂推推施工過(guò)過(guò)程中，，每個(gè)斷斷面都將將作為支支點(diǎn)承受受臨時(shí)支支反力作作用，波波形鋼腹腹板受力力呈豎向向受壓和和受剪復(fù)復(fù)合受力力狀態(tài)，，腹板下下緣可能能發(fā)生局局部屈曲曲。目前前還沒(méi)有有設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范涉及及這一問(wèn)問(wèn)題。這這是波形形鋼腹板板頂推梁梁獨(dú)有的的力學(xué)問(wèn)問(wèn)題，需需要設(shè)計(jì)計(jì)進(jìn)行深深入的研研究，確確保結(jié)構(gòu)構(gòu)安全。。2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題本橋針對(duì)對(duì)這一問(wèn)問(wèn)題，采采用了有有限元和和解析方方法（優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)））：A、有限元元方法通過(guò)建立立有限元元模型，，計(jì)算波波形鋼腹腹板的各各項(xiàng)應(yīng)力力及失穩(wěn)穩(wěn)模態(tài)。。屈曲階數(shù)特征值屈曲位置屈曲模態(tài)115.590滑道處波形腹板局部失穩(wěn)216.108滑道處波形腹板局部失穩(wěn)316.552滑道處波形腹板局部失穩(wěn)416.736滑道處波形腹板局部失穩(wěn)516.999滑道處波形腹板局部失穩(wěn)2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題B、解析方方法參照鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范及及國(guó)外的的相關(guān)研研究成果果，驗(yàn)算算以下內(nèi)內(nèi)容：1）腹板端端部局部部承壓應(yīng)應(yīng)力計(jì)算算2）腹板折算應(yīng)力計(jì)算算3)波形鋼腹腹板支承承處平面面外穩(wěn)定定性驗(yàn)算算4)波形鋼腹腹板支承承處板件件局部穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算（鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)規(guī)范公公式）（））2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題B、解析方方法1）腹板端端部局部部承壓應(yīng)應(yīng)力計(jì)算算波形鋼腹腹板可視視為未設(shè)設(shè)加勁肋肋的腹板板，參照照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》4.1.3條計(jì)算腹腹板邊緣緣的局部部承壓應(yīng)應(yīng)力的方方法和要要求，驗(yàn)驗(yàn)算臨時(shí)時(shí)支承反反力下的的鋼腹板板邊緣的的局部承承壓應(yīng)力力：2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題B、解析方方法2）腹板折折算應(yīng)力力計(jì)算參照《鋼鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》4.1.4條計(jì)算折折算應(yīng)力力的方法法和要求求，驗(yàn)算算施工階階段腹板板邊緣點(diǎn)點(diǎn)的折算算應(yīng)力：：2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題B、解析方方法3、波形鋼鋼腹板支支承處平平面外穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算2、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題B、解析方方法4、列出波波形鋼腹腹板支承承處板件件局部穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算板厚（mm）最值名稱豎向力

（kN）剪力

（kN）豎向應(yīng)力

（Mpa）剪應(yīng)力

（Mpa）(1)

(2)(1)+(2)16最大剪力11970.08168.0138.5114.80.230.50.7516最大豎向力12718.07491.0147.2105.30.260.40.6920最大剪力12370.011373.095.4106.50.110.40.5520最大豎向力12445.08762.096.082.10.110.30.3724最大剪力10786.012562.083.2117.70.080.50.6224最大豎向力12758.07483.098.470.10.120.20.312、施工階段段局部承承壓下的的波形鋼鋼腹板承承載能力力三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題實(shí)踐證明明，使用用上述計(jì)計(jì)算方法法能夠保保證波形形鋼腹板板在施工工階段豎豎向受壓壓和受剪剪復(fù)合受受力狀態(tài)態(tài)下的安安全。3、內(nèi)襯段混混凝土的的設(shè)計(jì)三、波形形鋼腹板板組合箱箱梁頂推推設(shè)計(jì)的的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題波形鋼腹腹板內(nèi)襯襯段作為為波形鋼鋼腹板PC組合箱梁梁的重要要構(gòu)造，，其在設(shè)設(shè)計(jì)上目目前還沒(méi)沒(méi)有成熟熟的