徐偉

摘 要：本文將以某河本橋位主航道橋為例，分析了大跨度波形鋼腹板組合箱梁橋主梁結構、預應力體系、波形鋼腹板設計、抗剪連接件設計等。經(jīng)分析，可以得知波形鋼腹板組合箱梁橋結構的自重較輕，并且有明確的受力體系，其自身的耐性較強，預應力的加載效率也更高，能夠在后續(xù)的運營中，長期維系自身的強度，可以在橋梁結構設計中廣泛進行應用。

關鍵詞：波形鋼腹板;組合梁橋;橋梁設計

中圖分類號：U448.213 文獻標識碼：A

0 引言

橋梁工程是我國道路交通建設的一種，能夠為國民提供良好的交通條件。想要保障我國的公路橋梁建設，就必須要不斷引進全新的施工技術以及施工工藝。

1 波形鋼腹板組合橋梁概述

波形鋼腹板組合箱梁橋屬于一種新型的鋼混結構（結構構造如圖1），通常來說，該結構主要由混凝土頂?shù)装?、橫隔板、波形鋼腹板等部分共同組成[1]。相較于傳統(tǒng)的混凝土腹板箱梁結構，該種結構的耐性較強，在當下的橋梁工程中，逐漸替代了混凝土腹板。當橋梁的跨度小于50 m時，兩者結構呈現(xiàn)出來的效果差異性并不大，一旦橋梁的跨度超過了50 m，波形鋼腹板組合箱橋梁結構就會呈現(xiàn)出傳統(tǒng)混凝土腹板箱梁無法比擬的技術優(yōu)勢。

一般情況下，在橋梁工程中，波形鋼腹板厚度維系在10 mm左右，并且具備較強的韌性，縱向剛度較低，可以自由變形，在通車之后，由于受到壓力等原因，對鋼腹板產(chǎn)生軸向抵抗力。正是因為如此，即便鋼腹板導入了預應力，也不會大幅度提升預應力視角效率[2]。另外，波形鋼腹板具備較強的折疊與彎曲性能，這也代表著能夠有消除腹板開裂問題。

2 工程概況

某橋梁工程在施工的過程中，將整個橋梁分為兩部分，南汊與北汊。在該橋梁工程中，通航高度為8.5 m，主航道位于南汊河，河面寬150 m，副航道位于北汊河，河面寬120 m。在進行施工的過程中，不僅要考慮到橋梁的跨度，還要考慮到南汊河的通航需求。因此，在南汊河的主航道施工的過程中，采用的是主跨130 m的變截面波形鋼腹板。在進行橋梁下半部分的基礎結構施工的過程中，采取承臺群樁的方式進行，以摩擦樁的方式完成樁基的施工。

3 結構設計與分析

3.1 預應力體系的設計

一般來說，在橋梁工程中，選用波形鋼腹板時，其產(chǎn)生的預應力主要呈現(xiàn)方式為兩種。一種為橫向預應力、另一種為縱向預應力。其中，縱向預應力的產(chǎn)生，又呈現(xiàn)出兩個不同的形式，分別為鋼腹板體內(nèi)以及鋼腹板的體外。

一般情況下，作用于體內(nèi)的預應力，主要被體現(xiàn)在鋼腹板的鋼束上，在橋梁工程施工過程中，通常會將鋼束安置于懸臂頂板束、頂板和底板合龍束的位置;而作用于體外的預應力，則可以平衡二期恒載以及活載[3]。

3.2 波形鋼腹板結構設計

一般來說，波形鋼腹板需要通過冷彎加工，方能投入到橋梁工程當中，因此，必須要保障內(nèi)側曲率半徑至少高出板厚的14倍。如若內(nèi)側曲率半徑難以高出板厚14倍，就需要考慮到鋼腹板在橋梁工程施工中能夠提供的沖擊韌性，在施工的過程中，為了掌控波形鋼腹板的厚度，在本次橋梁工程選用了厚度為24 mm、22 mm、20 mm、18 mm、16 mm、14 mm六種型號不同厚度的波形鋼腹板。如若根部截面的高度高于波形鋼腹板，就需要在波形鋼腹板內(nèi)部鋪設混凝土。通過該種方式，來提高鋼腹板的厚度。

在該橋梁工程施工過程中，在進行人行道部分的設計時，可以按照懸挑的方式進行施工，單幅箱梁橋頂?shù)氖┕ぃ枰獙蝽數(shù)膶挾仍O置為15.5 m，橋底的寬度設置為9.0 m，箱梁翼緣懸臂長3.75 m，端頭處厚20 m，根部厚約70 m。在施工的過程中，不僅要對橋梁的橫梁進行處理，保障橋梁的強度，還要控制好除橫梁以外其他部分的厚度，確保除橫梁外其他部分的厚度能夠達到25 m。并且在施工的過程中，還要考慮到可能的腐蝕問題，另外，在橋梁工程的施工過程中，鋼混接縫必然會存在一定程度的誤差，因此，可以對嵌入混凝土2 m～3 m的鋼結構進行相應的防腐處理。

3.3 波形鋼腹板組合箱梁橋抗彎性

在波形鋼腹板中，上下翼緣板的縱向正應變能夠完全按照線性分布進行分析。也就是橋梁工程中常說的“彎曲擬平截面假定”，在橋梁工程施工的過程中，要保障混凝土底板以及頂板具備較強的抗彎性能。由此構建連續(xù)單箱單室波形鋼腹板組合箱梁翼板寬度比的經(jīng)驗公式（公式如表1）。

混凝土腹板的橫隔板較厚，在進行施工時，需要進行特殊處理，將活載彎矩以及剪力提升至15%，才能夠有效降低偏載效應的分析難度。如果在施工過程中，縱向的等效彈性模量低于標準值，則很難通過常規(guī)的施工方法來保障縱向剛度滿足工程需求，對波形鋼腹板箱梁產(chǎn)生限制沒有歧視畸變翹曲剛度較弱時，因此，在實際的施工過程中，就必須要考慮到這些問題，不得適用于上述折減系數(shù)。并且根據(jù)有限元分析，以大間距經(jīng)驗工程為依據(jù)，降低已經(jīng)得知的承載力，隨后，便可對鋼腹板的偏載效應展開簡化分析工作。

3.4 波形鋼腹板組合箱梁橋抗剪性

在波形鋼腹板設計中，不僅要考慮到波形鋼腹板的強度，還要對剛性薄腹板的剪切屈曲進行驗算。在實際的橋梁工程施工中，波形鋼腹板的抗剪性能驗算的流程較為便捷，能夠在短期內(nèi)得到較為標準的數(shù)值。但是剪切屈曲的驗算則較為麻煩，需要進行三種驗算，分別為局部屈曲、整體屈曲以及合成屈曲。

3.5 連接件設計

在橋梁工程施工中，如若使用波形鋼腹板組合箱梁橋結構，就必須要做好各個構件之間的連接工作，連接件的合理選擇以及施工方案的確定尤為重要，在選擇連接件時，不僅要考慮到連接件的軸向水平剪應力，還要針對橋面板角隅彎矩具備較強的抗性。

在選擇連接件時，不僅要考慮到連接件自身的受力特點，還需要考慮到橋梁工程的總體結構，以及橋梁工程的經(jīng)濟性與實際施工中的可行性。在選擇橋梁頂板處的連接構件時，就需要考慮到翼緣板對連接構件以及橋梁頂板造成的影響，選擇合適的自帶翼緣板連接構件，在選擇底板的連接件時，則不得選擇自帶翼緣板的連接件，通過這樣的設計，能夠有效降低施工的復雜性，并且能夠使連接件部分的混凝土振搗施工更為便捷。在安裝連接件時，也要做好連接件所在部位的排水、治水作業(yè)，并且確保連接件的完全密封，避免連接件長期外漏，受到空氣腐蝕，影響橋梁強度。

在橋梁工程中，不僅需要考慮到橋面板受力的安全性，還要考慮到選擇連接件的安全性以及施工的方便性等方面，應用于本橋梁主航道橋梁的連接件型號為T-PBL連接件、嵌入式連接件，以兩種不同的連接件相互搭配作用，并通過栓釘?shù)姆绞?，利用連接件，將鋼腹板、橫隔板以及橫梁連接起來。在本次橋梁工程施工中，最大的難題就是橋梁的跨度較大，想要讓連接件安裝滿足工程的抗剪要求很難。因此，需要在為底板安裝連接件時，通過雙排開孔的方式，安裝連接件，以此提升底板連接件的抗剪性能。

3.6 結構整體分析

以混凝土頂板、底板的彎曲剛度以及拉壓剛度為前提，計算波形鋼腹板的抗彎承載力，一般來說，波形鋼腹板的抗彎能力較強，因此，可以忽略不計波形鋼腹板對橋梁抗彎性能的影響。波形鋼腹板的強度計算，主要包含著其自身的抗剪性能，以及波形鋼腹板局部、整體具備的屈曲強度等內(nèi)容。通過計算，能夠讓本次橋梁工程施工中橋梁頂板與底板的混凝土滿足需求，混凝土頂板與底板之間的連接件也具備較強的安全性以及穩(wěn)定性，能夠基本滿足本次工程的相關要求以及橋梁工程的相關規(guī)范。

3.7 結構局部分析

為了降低本次橋梁工程邊界條件可能對鋼腹板安全性驗算造成的影響。在進行驗算時，可以將混凝土以及鋼腹板分離開來，進行獨立計算。制作相應的模型，并且根據(jù)該模型，對混凝土以及鋼腹板的彎矩與剪應力進行計算，按照實際制作面積，進行對應約束處理。

4 結束語

綜上所述，波形鋼腹板箱梁橋結構形式具備較高的耐性，并且具備明確的預應力體系，能夠保障橋梁的安全性以及穩(wěn)定性，具備自重輕、強度高等優(yōu)勢，能夠在未來橋梁工程中呈現(xiàn)出相應的技術優(yōu)勢。通過對波形鋼腹板橋梁的應用，能夠進一步推進我國橋梁工程建設的發(fā)展，為國民提供更加方便的出行方式。

參考文獻：

[1]唐楊.大跨徑波形鋼腹板組合箱梁橋收縮徐變影響因素分析[J].工程建設，2019，51（11）：12-16+39.

[2]張鴻，鄭和暉，陳鳴.波形鋼腹板組合箱梁橋節(jié)段預制拼裝工藝試驗[J].橋梁建設，2017，47（01）：82-87.

[3]徐添華.大跨波形鋼腹板組合箱梁橋懸臂施工力學分析[J].城市道橋與防洪，2019（05）：159-162+20.