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| 工程设备与材料 | Engineering Equipment and Materials·138·2020年第24期作者简介：解冰，男，硕士，高级工程师，研究方向为路桥设计、科研和管理。
基于波形钢腹板PC 连续刚构的结构受力特性研究解 冰1，罗 旭2，曲 研1，杨志星1（1.广东省冶金建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510000；2.暨南大学，广东 广州 510000）摘 要：当前，我国在使用传统预应力混凝土连续刚构的过程中仍存在一定的问题，而波形钢腹板组合箱梁结构能较好地弥补传统混凝土连续刚构的不足。
但是，由于该类桥在国内的应用经验较少，因此对这种结构进行受力分析，探讨其在PC 连续刚构桥设计中的优势具有比较大的实际意义。
对此，文章以某桥梁工程为背景，分别拟定了波形钢腹板连续刚构桥和传统连续刚构桥的方案，并对其进行了受力分析，得出了有益的结论，旨在为该类桥在国内的应用提供参考。
关键词：波纹钢腹板；连续刚构；结构受力特性；Midas Civil；有限元分析中图分类号：U441；U448.23 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）24-0138-021 传统箱梁存在的问题随着我国交通行业的日益发展，PC 连续刚构桥以其造价经济、施工工艺成熟以及优秀的结构力学行为等优势，在工程实践中应用非常广泛。
但近年来，随着该类桥在国内的建设越来越多，在运营中逐渐暴露出两种典型的问题：一是主梁的跨中挠度持续加大，二是腹板容易开裂[1]。
根据箱型截面的构造可知，箱梁的顶板和底板由于受到自身力学特性及施工工艺特点的影响，无法通过降低其尺寸以减小结构自重。
箱梁的腹板则没有这样的限制，因此可尝试通过减小腹板厚度降低结构自重。
降低腹板自重的方法主要有两个途径：一是通过体外预应力技术，将预应力钢束布置在腹板外，从而减小腹板厚度；二是改变箱梁腹板的截面尺寸及建材。
2 波形钢腹板PC 组合结构概述波形钢腹板组合PC 结构（一般为箱型截面梁）通过采用轻薄的波形钢板替代了厚重的混凝土腹板，具有以下特点：（1）降低上部结构的自重。
波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究随着经济的快速发展和社会的进步，道路交通网络得到了广泛的发展和建设。
桥梁作为交通运输的重要组成部分，其安全可靠性对于人们出行和货物运输具有重要意义。
因此，进一步研究和分析桥梁的力学性能，极为必要和重要。
波形钢腹板组合箱梁桥作为桥梁结构的一种常见形式，具有结构简单、施工方便、重量轻等优点，以及一定的经济性和实用性。
然而，由于其结构特点的存在，其力学性能在荷载作用下存在着一定的不确定性。
因此，对于波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行深入的研究和试验具有重要的理论和实际意义。
首先，本文将从结构特点和构造设计两个方面分析波形钢腹板组合箱梁桥的结构特点，包括板梁的形状、材料的选择、纵、横墩等结构要素的设计。
通过对这些结构特点的分析，可以更好地理解波形钢腹板组合箱梁桥在力学性能上的表现。
其次，本文将从受力分析和荷载作用两个方面，对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行分析。
受力分析将关注桥梁各个部位所受的力学作用，包括弯矩、轴力和剪力等。
荷载作用将考虑桥梁在实际运行中所受到的荷载情况，包括静态荷载和动态荷载。
通过对这些因素的综合分析，可以全面了解波形钢腹板组合箱梁桥在不同荷载情况下的力学性能。
最后，本文将结合实际工程示例，对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行试验研究。
通过搭建试验平台和采集测试数据，在不同加载条件下对桥梁进行加载试验，得到相关参数的实际数值，并与理论值进行对比分析。
通过试验研究，可以验证理论模型的准确性，并获取实际工程中波形钢腹板组合箱梁桥的实际力学性能数据。
综上所述，本文将对波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能进行全面分析和试验研究。
通过对结构特点和受力分析的详细介绍，可以更好地理解桥梁在力学性能上的表现。
通过试验研究获取实际桥梁的力学数据，可以为工程实践提供可靠的理论依据和实际指导。
相信通过本文的研究，可以进一步提高波形钢腹板组合箱梁桥的设计和施工水平，为交通运输的安全和便捷做出贡献综合以上分析和试验研究结果，可以得出结论：波形钢腹板组合箱梁桥在力学性能上表现出较好的承载能力和抗震性能。
波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁(以下简称波形钢腹板组合箱梁)的腹板较薄，抗扭刚度、延性等力学性能较高。
与平腹板相比，其所需腹板加劲肋大大减少，有着更轻的自重和更优的经济效益，在桥梁和建筑结构中应用广泛[1−3]。
波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力是结构设计分析中的关键力学性能指标之一，因此对波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力进行试验研究，并在此基础上进一步开展有限元建模及理论分析十分重要。
自20 世纪80 年代以来，波形钢腹板在土建行业，尤其是桥梁和建筑的应用与研究开始快速发展，目前关于波形钢腹板组合箱梁受力性能的研究已取得了一些成果。
JOHNSON 等[4]建立了波形钢腹板梁的有限元模型，提出了计算波形钢腹板有效剪切模量的方法，在参数分析的基础上得出波形钢腹板的剪切模量约为平钢腹板剪切模量的0.9 倍的结论。
吴文清等[5]在试验研究的基础上，总结了波形钢腹板组合梁截面的正应变分布规律，并提出弹性阶段波形钢腹板组合梁截面的正应变符合“拟平截面假定”的结论。
KIM 等[6]以腹板波形为主要参数，进行了波形钢腹板预应力组合梁的抗弯试验，由结果分析发现波形钢腹板的“手风琴效应”能增强结构抵抗局部和平面外屈曲的能力，且波形钢腹板的倾斜板会产生轴向应力，从而提高钢梁与混凝土板之间共同工作的能力。
林梦凯等[7]通过室内模型静载试验与有限元建模，对波形钢腹板的手风琴效应进行了深入的分析，并得出适度调整波形钢腹板的尺寸可以使手风琴效应更加明显的结论。
聂鑫等[8]提出将受拉的混凝土底板替换成钢板的新型构造形式，并进行了抗弯承载力试验研究，结果表明，这种新型结构在承载能力、抗裂性能、经济效益等方面均优于传统的波形钢腹板箱梁。
OLIVEIRA 等[9]建立了波纹正弦腹板钢−混凝土连续组合梁的有限元模型，计算了弹性临界弯矩并与已有文献中的数据进行了对比验证。
王鹏[10]在试验研究的基础上进行了有限元建模分析，发现波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应受到跨高比的显著影响。
波形钢腹板PC连续刚桥和PC连续刚构桥受力性能分析卢伟荣付清华马光花(甘肃交通职业技术学院甘肃兰州730070)摘要：PC连续刚构桥的箱梁腹板用波形钢板替代，形成一种新型组合结构，利用波形钢腹板能够较好地弥补预应力混凝土连续刚构桥受力的不足。
根据国内外研究资料，利用有限元软件从静力性能和动力特性两个方面比较分析了波形钢腹板PC连续刚桥（SPC）与普通PC连续刚构桥（PC）的受力性能，探讨波形钢腹板PC连续刚桥设计中的优势具有比较大的实际意义，能够为该类桥在国内的工程应用提供参考。
关键词：波形钢腹板PC连续刚构桥有限元受力性能分析中图分类号：U443文献标识码：A文章编号：1672-3791(2021)12(a)-0074-04Analysis on Mechanical Properties of PC Continuous Rigid Bridge and PC Continuous Rigid Frame Bridge with CorrugatedSteel WebsLU Weirong FU Qinghua MA Guanghua(Gansu Vocational and Technical College of Communications,Lanzhou,Gansu Province,730070China) Abstract:The box girder web of PC continuous rigid frame bridge is replaced by corrugated steel plate to form a new composite structure.The use of corrugated steel web can make up for the lack of stress of prestressed concrete continuous rigid frame bridge.According to the research data at home and abroad,the mechanical properties of PC continuous rigid bridge with corrugated steel web(SPC)and ordinary PC continuous rigid frame bridge(PC)are compared and analyzed from two aspects of static performance and dynamic characteristics by using finite element software.It is of great practical significance to explore the advantages in the design of PC continuous rigid bridge with corrugated steel webs,which can provide reference for the engineering application of this kind of bridge in China.Key Words:Corrugated steel web;PC continuous rigid frame bridge;Finite element;Mechanical properties analysis普通箱梁的钢筋混凝土腹板用8 25mm的波形钢板替代，形成波形钢腹板PC组合箱梁。
总第３２３期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３ ２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０１３收稿日期：２０２３ １１ ２７第一作者：石云冈（１９８１－），男，硕士，高级工程师。
波形钢腹板 ＵＨＰＣ组合连续箱梁桥结构性能分析石云冈１ 李立峰２ 钟 卫１ 皮立军１（１．湖南省交通科学研究院有限公司 长沙 ４１００１５； ２．湖南大学土木工程学院 长沙 ４１００８２）摘 要 为解决传统预应力混凝土ＰＣ箱梁桥跨中挠度过大和腹板开裂的难题，文中提出“大跨径波形钢腹板 ＵＨＰＣ组合连续箱梁桥”的新桥型结构，通过有限元建模和计算分析，对波形钢腹板 ＵＨＰＣ组合连续箱梁桥结构性能进行研究，并论述该桥型结构的性能优势。
研究表明，波形钢腹板 ＵＨＰＣ组合连续箱梁桥具有以下特性：①结构恒载内力占比明显降低；②结构沉降适应性较好；③结构横向刚度弱于竖向；④偏载对顶板应力影响明显，对底板应力影响次之，对主梁竖向位移影响小；⑤该桥型结构在梁高、顶板厚度和顶板横向预应力方面具有较大优势。
随着ＵＨＰＣ材料的推广应用，波形钢腹板 ＵＨＰＣ组合连续箱梁有望成为大跨连续梁桥具有竞争力的桥型方案。
关键词 波形钢腹板 超高性能混凝土 组合箱梁 结构性能中图分类号 ４４８．２１＋３ 传统大跨径预应力混凝土（ＰＣ）箱梁桥因结构自重大和混凝土收缩徐变等原因，箱梁普遍存在腹板开裂和跨中下挠过大等问题［１］，至今尚未较好解决。
针对大跨ＰＣ连续箱梁桥的病害，工程界曾提出波形钢腹板 ＰＣ组合连续箱梁［２３］的解决方案，即将传统ＰＣ箱梁混凝土腹板替换为波形钢腹板，该方案减轻了结构自重，改善了结构病害，避免了腹板开裂，但在大跨径结构应用中自重和收缩徐变等效应仍然比较明显，跨中下挠过大的问题仍未得到根本解决。
超高性能混凝土（ＵＨＰＣ）是一种新型复合材料，其抗拉和抗弯折强度远高于普通混凝土，其优异的力学和耐久性能使得从根本上解决上述问题成为可能。
试析波形钢腹板混凝土组合桥梁前言：波形钢腹板是近年来研发的新型桥梁结构形式，拓展了组合桥的新领域。
随着社会的不断发展，我国的道路等级也在逐渐的提高，建设规模也越来越大，桥梁的形式更是不断的丰富起来。
在这样的大环境下，传统的桥梁结构已经无法满足当前社会的需要，只有不断的创新才能推动我国桥梁建设更好的发展。
一、波形钢腹板——混凝土组合桥梁的结构特点分析波形钢腹板——混凝土组合桥梁是一种新兴的桥梁，它减轻了箱梁的重量，在结构上实现了轻便化，同时克服了传统平钢腹板的缺点。
在传统的桥梁施工中采用平钢腹板，箱梁顶底板变形会受到钢腹板的约束，这使得预应力损失比较大。
而采用波形钢腹板能够有效的改变原有的现象。
由于在桥梁的纵向波形，钢腹板便能够自由的进行伸缩，而不受到影响，使预应力的效率得到了有效的提高。
这也在一定程度上说明了波形钢腹板的优势[1]。
此外，波形钢腹板——混凝土組合桥梁在施工的过程中也体现出了本身的优势，不仅能够有效的减少模板、支架和混凝土的浇筑工程，更重要的是有效的避免了箱梁腹板内预埋管道，同时使工期得到了控制。
二、波形钢腹板混凝土组合梁桥相关分析在现代桥梁建设中减轻桥梁结构的重量是一项重要的研究课题。
对于预应力混凝土箱梁来说，钢腹板内部布筋以及使预应力筋转向，就一定要增加腹板的厚度，而腹板的面积应在总截面面积中的25%—35%。
对此，缩小腹板的厚度应该是减少箱梁重量以及减少预应力的最有效的方式之一。
近年来，为了能够有效的减少腹板厚度，国外提出了用平面腹板来代替传统想象混凝土腹板的办法，在根据箱型截面内的体外预应力筋来提升预应力。
这样的方式起到了一定的效果，根据相关实践资料显示，这种方式能够将自重减少25%以上，但由于顶板以及底板的混凝土收缩等会产生一定的形变，仍然会受到钢腹板的约束，这也使得预应力开始向钢腹板转移，而后者承担了比较大的预应力，有效的降低预应力的使用效率[2]。
对此上个世纪七十年代由法国提出了波形钢腹板代替平面钢腹板的全新想法。
波形钢腹板PC组合箱梁桥的受力性能分析目前,随着我国社会与经济的快速发展,桥梁的转型与升级不断向前推进,波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土与钢材的材料特性,以其经济美观、自重较轻、预应力效率高等优点,获得了较快的发展。
这种桥梁结构形式在欧美与日本等发达国家得到了广泛的应用,以波形钢腹板代替混凝土腹板显著减少了工程数量,方便施工,因此,我们需要研究波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能,为以后的类似工程提供相关的技术与经验支持。
本文以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,主要做了以下研究工作:(1)总结了波形钢腹板PC组合箱梁桥的构造特征与受力特点,包括抗剪性能、抗弯性能、抗扭和畸变性能和连接键性能,比较分析了波形钢腹板PC组合梁桥优缺点,提出了本文的研究内容和技术路线。
(2)以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,利用桥梁专业设计软件Midas/Civil建立有限元模型,给出了波形钢腹板箱梁进行强度验算时的分析方法,对其纵桥向、横桥向的力学性能进行了分析,对波形钢腹板桥梁正常使用极限状态与承载能力极限状态进行了设计计算。
(3)分析了波形钢腹板箱型桥梁的腹板剪切屈曲特征,研究了国内外桥梁波形钢腹板剪切屈曲的计算方法,并对各计算方法进行了对比分析,最后以邢台至衡水高速公路跨南水北调渠段的波形钢腹板桥为实例对三种剪切屈曲进行了计算,分析了波形钢腹板PC组合箱梁桥的稳定性能。
(4)介绍了PBL连接键特点,总结了波形钢腹板组合箱梁连接键的分类,分别研究了国内外桥梁工程应用中主要的四种连接键特点以及抗剪承载力计算方法,结合工程实例分析了波形钢腹板与混凝土板之间的水平剪力,对顶底板混凝土与波形钢腹板连接键的受力情况进
行了分析计算。
波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥的剪力滞效应分析波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥的剪力滞效应分析摘要：波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥作为一种新型桥梁结构，在桥梁工程中得到了广泛应用。
本文通过数值模拟方法研究了该结构在加载过程中的剪力滞效应，并对其产生剪力滞效应的关键因素进行了探讨。
研究结果表明，波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥具有较好的抗剪刚度和滞弹性能，适用于承受大范围和强度变化较大荷载的工程。
1. 引言波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥具有结构轻量化、施工方便、抗震性能优良等优点，被广泛应用于道路、铁路桥梁工程。
其中，剪力滞效应是该桥梁结构的一种重要力学特性，对桥梁在服务阶段的荷载响应具有重要影响。
2. 数值模拟方法通过建立波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥的有限元模型，采用ABAQUS软件进行数值模拟计算。
考虑桥梁的非线性材料特性和接缝效应，模拟桥梁在静力加载和动力加载下的应力变化与力学性能。
3. 剪力滞效应的分析在动力加载下，桥梁受到剪力作用时，岩石与波形钢腹板-钢底板组合箱梁之间的摩擦力会引起剪力滞效应。
通过对区间荷载和工况荷载的模拟，分析了剪力滞效应对桥梁响应的影响。
4. 剪力滞效应的关键因素剪力滞效应的产生受到多种因素的影响，本文重点研究了桥梁初始状态、接缝设计、波形钢板形状等因素。
通过参数敏感性分析与优化设计，找到了最佳的设计方法来减小剪力滞效应。
5. 结果与讨论数值模拟结果显示，波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥具有良好的剪力滞效应。
在大荷载作用下，桥梁的剪力滞效应能够起到良好的减震作用，并且具有较高的滞弹性。
6. 结论波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥的剪力滞效应是一种重要的力学特性，对桥梁的抗震性能和荷载响应具有重要影响。
研究结果为这种桥梁结构的设计与优化提供了一定的理论依据本研究通过数值模拟方法研究了波形钢腹板-钢底板组合箱梁桥的剪力滞效应及其对桥梁的荷载响应的影响。
通过建立有限元模型，并考虑桥梁的非线性材料特性和接缝效应，我们模拟了桥梁在静力加载和动力加载下的应力变化和力学性能。
