波形钢腹板连续刚构桥抗震性能

波形钢腹板连续刚构桥边跨现浇段软弱基础落地支架优化设计作者：高雪山唐建军秦志勇来源：《西部交通科技》2024年第04期摘要：文章依托波形鋼腹板连续刚构桥飞龙大桥边跨现浇段施工，优化设计了一种针对软弱基础的带刚性底座现浇钢管支架，并通过Midas Civil仿真模型和理论计算对支架在施工过程中的有效性和可靠性进行验证，结果表明：施工过程中，刚性底座的与承台传力良好，底座最大变形为0.579 mm，刚性底座焊缝剪切强度满足规范要求；支架最大应力为186 MPa，支架可靠稳定。

研究成果可为软弱地基支架的设计和施工提供参考。

关键词：连续刚构桥；软弱基础；落地支架；边跨现浇施工中图分类号：U448.23 文献标识码：A文章编号：1673-4874（2024）04-0119-030 引言波形钢腹板连续刚构桥［1］是一种采用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板，以减轻桥梁自重，提高桥梁的承载能力和抗震性能的新型桥梁结构。

波形钢腹板连续刚构桥具有结构简单、施工方便、经济实用等优点。

其中，边跨现浇段是连续刚构桥的重要组成部分，其施工质量直接关系到桥梁的整体质量和安全。

连续刚构桥边跨现浇段施工常用的方式为落地支架现浇法［2-3］。

该方法施工方式为在桥梁边跨现浇段下方地基上搭设钢管支架，支架与墩身附着，将钢管从下至上搭设至作为现浇施工的平台，地基条件要求较高。

因此，对边跨现浇支架进行合理的设计和力学验算显得尤为重要［4-5］。

在实际工程中，由于软弱地基的存在，边跨现浇段的施工往往面临着诸多问题，如地基沉降、支架变形、混凝土裂缝等。

这些问题不仅会影响施工进度和质量，还会给桥梁的后期使用带来安全隐患。

如何优化连续刚构桥边跨现浇段软弱地基支架的设计和应用，成为了一个亟待解决的问题。

本文通过对软弱地基支架的现状进行分析，提出一种基于有限元分析的软弱地基支架优化设计方法，并通过数值模拟验证该方法的有效性和准确性。

1 工程概况飞龙大桥横跨郁江，主跨最大跨径为185 m，是世界最大跨径的1800型波形钢腹板连续刚构桥。

波形钢腹板桥梁主要特点波形钢腹板桥梁主要特点摘要：波纹钢腹板预应力组合箱梁桥恰当的将钢、混凝土结合起来，提高了材料的使用效率，这种结构外形美观、应用前景广阔，本文对波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的构造及受力特点作了简要介绍。

关键词：波形钢腹板；桥梁；特点1．概述传统的混凝土箱梁以其良好的受力性能，在大跨连续刚构桥中得到了广泛的应用。

但是，其自重占整个荷载的比重很大，结构恒载对控制截面产生的内力一般占到了总内力的80%以上，并且跨度越大、桥面越宽，则此比例越高，另外，腹板与顶底板连成一体，顶底板的温差以及混凝土腹板的干燥收缩引起的应力问题比较突出，会导致各种各样的裂缝，而且降低了预应力的效率，严重影响结构的承载能力和耐久性。

在如何解决传统混凝土箱梁上述问题的背景下，波形钢腹板组合箱梁桥便应运而生了波纹钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢一混凝土组合结构桥梁，箱梁的顶、底板一般为混凝土，而腹板则为波折形状的钢腹板，钢腹板和混凝土顶底板之间有剪力连接键连接，它对于减轻箱梁自重、降低混凝土的温度和收缩徐变应力以及提高预应力效率等都是十分有效的。

2．波形钢腹板桥梁的特点2.1构造特点波形钢腹板箱梁桥的顶、底板一般为混凝土，而腹板则为波折形状的钢腹板，钢腹板和混凝土顶底板之间有剪力连接键连接。

因为预应力钢索不能在腹板内实现转向，所以波形钢腹板箱梁桥中都配有体外预应力索。

此外，因为波形钢腹板箱梁的横向刚度较弱，故比一般的混凝土箱梁多设置了横隔板。

2.1.1几何参数波纹钢腹板是在工厂经过冷弯加工压制成型的构件，波纹钢腹板的主要几何参数为波纹板厚、波高、波纹钢腹板的单个波长、高度、平板的长度、斜板长度以及斜板投影长度。

2.1.2 预应力配束方式波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁由于使用了波纹钢腹板，从而省去了腹板束。

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁的预应力配束方式有两种：一是将预应力束筋全部配成体外束，在梁体内通过转向块或横隔板转向，并锚固于端横隔板上；。

钢结构桥梁的抗震性能分析钢结构桥梁作为现代交通建设中重要的基础设施之一，对于保障交通运输的顺畅以及人民生命财产的安全具有重要意义。

然而，地震是自然灾害中最为毁灭性的一种，对桥梁结构的破坏是常见的情况。

因此，对于钢结构桥梁的抗震性能进行分析和评估，将有助于提高其地震安全性能，减少地震灾害带来的损失。

首先，钢结构桥梁在抗震性能分析中，需要对其地震荷载进行合理的考虑和模拟。

地震荷载主要包括垂直向的重力荷载和水平向的地震力荷载。

重力荷载是指由于桥梁自重和载荷所产生的力，可以通过桥梁的结构类型和设计荷载来确定。

而地震力荷载则需要根据地震烈度和设计地震参数进行计算，常用的计算方法包括静力分析法和动力响应谱分析法。

通过合理的荷载计算和模拟，可以得到桥梁在地震作用下的应力、位移、变形等参数。

其次，在抗震性能分析中，需要对钢结构桥梁的承载力进行评估。

桥梁的承载力是指桥梁结构能够承受的最大荷载，包括静力荷载和地震荷载。

通过对桥梁结构进行荷载试验或者借助数值计算方法，可以得到桥梁在地震作用下的最大位移和应力，从而进一步评估其承载力。

同时，还需要考虑桥梁结构的破坏形态，如塑性铰形成的位置和形状。

通过承载力评估，可以判断桥梁结构是否满足抗震设计要求。

另外，钢结构桥梁的抗震性能分析还需要结合材料的性能进行考虑。

钢材是一种优良的结构材料，具有高强度、高延性和良好的疲劳性能。

然而，在地震作用下，钢结构桥梁仍然存在一定的损伤和破坏风险。

因此，在抗震性能分析中，需要考虑钢材的特性以及其在地震作用下的变形和破坏机制。

比如，考虑钢材的屈服强度和抗拉强度，以及其在地震荷载下的滞回曲线和迭加效应。

通过合理的材料参数和模型设定，可以准确评估桥梁的抗震性能。

最后，钢结构桥梁的抗震性能分析还需考虑结构的减震和抗倾覆设计。

减震设计是指通过在桥梁结构中引入减震装置，有效吸收和消散地震能量，减小地震对桥梁的影响。

常见的减震装置包括减震支座、减震橡胶隔震器和液压减震器等。

简述连续刚构桥的优点和缺点
连续刚构桥是一种采用连续桥面梁和刚性支座构成的桥梁结构，其优点和缺点如下：
优点：
1. 断面形式规则，适应性强，可适应任何跨度和荷载条件；
2. 桥面结构连续，刚度大，抗震性能好；
3. 施工简单方便，材料利用率高，造价低廉；
4. 可以采用预应力技术，提高桥梁的承载能力和使用寿命。

缺点：
1. 连续刚构桥的构造较为复杂，需要耗费大量设计和施工时间；
2. 桥梁自重大，对地基要求较高，需要进行加固处理；
3. 桥梁刚性较大，对地震及其他外力影响较大，易受损；
4. 桥梁连续性强，一旦受损，维修难度大，需要消耗大量人力和物力。

总体来说，连续刚构桥是一种经济、实用、适应性强的桥梁结构，但也存在一些缺点和不足，需要根据实际情况加以选择和应用。

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波形钢腹板箱梁结构及基本力学性能分析波形钢腹板箱梁结构及基本力学性能分析摘要波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构形式，传统的预应力混凝土箱梁桥相比还是与加劲的平钢腹板PC箱梁桥相比，它在结构性能、减少工程量、缩短工期以及降低成本等方面具有很大的优势。

本文首先介绍了波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点，然后分析了这种结构的基本力学性能，包括腹板纵向刚度，弯曲及破坏特点，剪应力分布特征及剪切刚度，扭转特性及抗弯性能。

关键词：桥梁工程；波形钢腹板；结构体系；力学性能0前言波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构形式，混凝土集中在了上、下翼缘板等力臂较大的区域，而中和轴附近力臂较小的区域采用了刚度小重量轻的波形钢板，充分利用了钢和混凝土的性能，提高了材料的利用率，大大减轻了箱梁的自重[1-2]。

波形钢腹板PC组合箱梁采用了箱内体外预应力技术，便于桥梁的维修和补强。

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥与同跨度的高强预应力混凝土桥相比可大大节约成本。

波形钢腹板PC组合箱梁桥巧妙地结合钢和混凝土，提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率，是一种值得推广的新型桥梁结构形式。

1结构体系及特点图1波形钢腹板PC组合箱梁结构示意图目前建成的波形钢腹板组合梁桥，主梁截面形式分为两种：一种是箱形截面，此时两片波形腹板倾斜放置，另一种是工字形截面，此时一片波形腹板竖直放置。

而绝大多数波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥采用了箱形截面，即波形钢腹板PC组合箱梁。

本节将以箱梁为例来介绍波形钢腹板组合梁的结构构造特点。

图1所示为波形腹板组合箱梁的示意，由混凝土顶底板、波形钢腹板、横隔板、体内外预应力钢筋或钢索以及转向块等构成。

通过采用波形形状的钢腹板形成钢板与混凝土的组合箱梁截面体系，能够更加有效地施加预应力。

与预应力混凝土箱梁相比较，在混凝土腹板置换成波形钢板后，箱梁整体的横向刚度及其抗扭刚度都不同程度的减小了，因此，对立面布置、体外索及其横隔梁布置的要求也不同程度地与混凝土箱梁不同。

钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结钢结构桥梁优势：钢结构拥有轻型化、抗震性能好；工业化和装配化程度高、可循环利用等优点；随着大跨桥梁的大规模应用，大量采用钢结构是我国交通基础设施未来发展的必然趋势.钢结构桥梁劣势：钢结构造价偏高；耐腐蚀性能不足等；桥梁造价应综合考虑建设成本、安全耐久、管理养护等各种因素,钢结构桥梁自重较轻，节约了下部结构造价，同时施工速度较快,工期较短。

钢结构耐腐蚀性能不足的问题可采取涂装长效高性能防腐涂料、采用耐候钢等方法解决。

全钢结构含钢箱梁、钢桁梁。

钢混组合梁结构含：钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、波形钢腹板桥梁。

>>>钢桁梁桥案例贵阳高速公路：鸭池河大桥一主跨800m钢桁梁斜拉桥(72+72+76+800+76+72+72)=124Om双塔双索面半漂浮体系的混合梁斜拉桥，边跨为预应力混凝土箱梁，中跨为钢桁梁结构，边中跨比为0.275。

钢桁梁结构采用“N”型桁架，横向两片主桁，中心间距为27.0m,桁高7.0m,节间长度为8.0m。

湖北宜昌至张家界高速公路：白洋长江公路大桥一主跨100Om钢桁梁悬索桥主桥采用单跨100Om双塔钢桁梁悬索桥。

主桁架采用华伦式，中心距36m,桁高7.5m,小节间长度7.5m,两节间设一吊点，4节间作为一节段整体吊装，标准吊装节段长度30m,端吊装节段14.2m,跨中吊装节段10.58m。

>>>钢混组合梁桥材料优势：充分利用钢材和混凝土的材料优势，混凝土提高了钢梁的稳定性。

结构优势：减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。

施工便捷：工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快。

环保节能：大幅减少水泥用量，减小对环境污染。

缺点：存在抗扭刚度较弱、适用跨度不大的缺点。

1、钢板组合梁桥云南某高速公路项目全长107Km,所在区域位于高烈度地震区,基本地震动峰值加速度.3~0.4g,多座桥梁采用30m-50m钢混组合梁通用图设计。

简述连续刚构桥的优点和缺点
连续刚构桥是一种常见的桥梁结构形式，其主要由多个相互连接的刚性梁组成。

以下是连续刚构桥的优点和缺点：
优点：
1. 结构牢固稳定。

由于连续刚构桥的多个梁体之间互相连接，使得整座桥梁结构更加坚固，能够承受更大的荷载。

2. 跨度大。

相比于其他桥梁结构形式，连续刚构桥的跨度更大，能够极大地减少桥梁数量和建设成本。

3. 施工周期短。

连续刚构桥的制作和安装比较简单，需要的材料也比较少，因此能够在相对较短的时间内建造完成。

缺点：
1. 对地震的抗性较弱。

由于连续刚构桥的梁体之间互相连接，使得受到外力时整座桥梁的变形程度较大，不具备良好的抗震能力。

2. 维护成本高。

连续刚构桥的结构复杂，一旦出现损坏或需要进行维修，维护成本较高。

3. 不适合长跨度桥梁。

虽然连续刚构桥能够实现较大跨度，但是在跨度过长的情况下，其结构会变得过于复杂，建造成本和维护成本也会大幅度增加。

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钢结构桥梁的超高层抗震性能桥梁是城市交通和基础设施建设中不可或缺的一部分。

在地震频发的地区，确保桥梁的抗震性能尤其重要。

钢结构桥梁作为一种常见的桥梁类型，由于其优异的力学性能和施工灵活性，被广泛应用于长跨度和高高度的桥梁。

本文将探讨钢结构桥梁的超高层抗震性能以及相应的设计要求和增强措施。

一、加强设计与细节超高层桥梁的抗震设计要求相对于普通桥梁更加严格，需要充分考虑桥梁结构在地震作用下的整体反应和各个部分之间的相互作用。

在设计阶段，应采用现代抗震设计方法，如性能设计或位移设计，以确保桥梁在大地震中的安全性能。

此外，钢结构桥梁的抗震性能还与细节设计密切相关。

在设计细节时，应充分考虑连接节点的刚度、强度和耐震性能。

选取适当的节点类型和材料，使用高强度螺栓连接，并采用适当的预应力措施来提高桥梁的抗震性能。

二、加强结构的承载能力超高层桥梁在地震荷载下容易出现屈曲和塑性变形，因此承载能力的提高是关键。

首先，应选用适当的材料和截面形状以提高桥梁的刚度和强度。

高强度钢材和合理的横断面形状可以有效减小桥梁的挠度和变形。

其次，在施工过程中应注意控制桥梁的预应力和裂缝宽度，以提高桥梁的抗震承载能力。

预应力措施可以通过应用预应力钢束、预应力混凝土或纤维增强材料等方式来实现。

此外，还可以采用加固措施，如增加横梁和纵梁的截面面积，以提高桥梁的整体刚度和承载能力。

三、增强桥梁的耐震性能提高桥梁的耐震性能是确保其在地震中保持完整性和安全性的关键。

为了增强桥梁的耐震性能，可以采用以下措施：1. 控制桥梁的自振频率。

通过调整桥梁的几何形状和质量分布，使其自振频率远离地震频率，降低共振风险。

2. 添加减震装置。

减震装置可有效减小地震作用下桥梁的振动幅度，如添加隔震支座、液压缓冲器或摩擦阻尼器等。

3. 增加桥墩和桥面板的抗震能力。

桥梁的抗震性能与桥墩和桥面板的刚度和强度密切相关，因此可以采用加固措施，如添加加强筋或砌体墙壁，来提高桥梁的耐震性能。

波形钢腹板刚构-连续组合梁桥的设计及分析任慧【摘要】运宝黄河大桥副桥桥跨结构采用(48+9×90+48)m波型钢腹板预应力混凝土刚构-连续组合梁桥,结合运宝黄河大桥副桥介绍波形钢腹板刚构-连续组合梁桥的设计及分析.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P47-50)【关键词】波形钢腹板;设计;结构分析;施工工艺【作者】任慧【作者单位】山西省交通规划勘察设计院,山西太原 030012【正文语种】中文【中图分类】U448.216波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种钢、混凝土结合的新型桥梁结构形式。

这种结构以波形钢腹板替代混凝土腹板，并采用了箱内体外预应力技术，实现了上部结构的轻型化，进而优化了下部结构设计。

相对于传统的PC箱梁桥，波形钢腹板抗剪强度高，有效解决了传统PC箱梁桥腹板的开裂问题，而且由于波形钢腹板具有褶皱效应，纵向刚度较低，对顶、底板混凝土徐变、收缩产生的变形约束较小，从而提高了预应力的效率。

另外由于体外预应力易于更换，方便后期维护与补强，波纹钢腹板在施工过程中可以预先预制再装配，减少模板和支架的使用量，施工简便，缩短了工期。

自法国于1986年建成世界上第一座波形钢腹板箱梁桥Cognac桥以来，这种结构形式的应用越来越广泛，尤其是在日本和法国。

运宝黄河大桥初步设计概算结果比较，相同跨度的波形钢腹板刚构-连续组合梁桥比传统的PC箱梁桥节约成本约10%，有效实现了桥梁的经济合理性。

1 项目概况运城至灵宝高速公路运宝黄河大桥位于“西纵”右玉杀虎口-芮城刘堡的最南端，在芮城县陌南镇柳湾村附近跨越黄河进入河南，接三门峡至淅川高速公路晋豫省界至灵宝段起点。

该桥全长1 690 m，由引桥、主桥、副桥3部分组成。

副桥全长906 m，桥跨上部结构采用（48+9×90+48）m波型钢腹板预应力混凝土刚构-连续组合梁桥，下部结构F1～F3、F8～F11号墩采用空心墩，F4～F7号墩采用双薄壁墩，桥梁分左右幅，桥面净宽2×14.5 m，设计防洪标准为300年一遇洪水，地震基本加速度0.182g。