徐伟

摘 要：本文将以某河本桥位主航道桥为例，分析了大跨度波形钢腹板组合箱梁桥主梁结构、预应力体系、波形钢腹板设计、抗剪连接件设计等。经分析，可以得知波形钢腹板组合箱梁桥结构的自重较轻，并且有明确的受力体系，其自身的耐性较强，预应力的加载效率也更高，能够在后续的运营中，长期维系自身的强度，可以在桥梁结构设计中广泛进行应用。

关键词：波形钢腹板;组合梁桥;桥梁设计

中图分类号：U448.213 文献标识码：A

0 引言

桥梁工程是我国道路交通建设的一种，能够为国民提供良好的交通条件。想要保障我国的公路桥梁建设，就必须要不断引进全新的施工技术以及施工工艺。

1 波形钢腹板组合桥梁概述

波形钢腹板组合箱梁桥属于一种新型的钢混结构（结构构造如图1），通常来说，该结构主要由混凝土顶底板、横隔板、波形钢腹板等部分共同组成[1]。相较于传统的混凝土腹板箱梁结构，该种结构的耐性较强，在当下的桥梁工程中，逐渐替代了混凝土腹板。当桥梁的跨度小于50 m时，两者结构呈现出来的效果差异性并不大，一旦桥梁的跨度超过了50 m，波形钢腹板组合箱桥梁结构就会呈现出传统混凝土腹板箱梁无法比拟的技术优势。

一般情况下，在桥梁工程中，波形钢腹板厚度维系在10 mm左右，并且具备较强的韧性，纵向刚度较低，可以自由变形，在通车之后，由于受到压力等原因，对钢腹板产生轴向抵抗力。正是因为如此，即便钢腹板导入了预应力，也不会大幅度提升预应力视角效率[2]。另外，波形钢腹板具备较强的折叠与弯曲性能，这也代表着能够有消除腹板开裂问题。

2 工程概况

某桥梁工程在施工的过程中，将整个桥梁分为两部分，南汊与北汊。在该桥梁工程中，通航高度为8.5 m，主航道位于南汊河，河面宽150 m，副航道位于北汊河，河面宽120 m。在进行施工的过程中，不仅要考虑到桥梁的跨度，还要考虑到南汊河的通航需求。因此，在南汊河的主航道施工的过程中，采用的是主跨130 m的变截面波形钢腹板。在进行桥梁下半部分的基础结构施工的过程中，采取承台群桩的方式进行，以摩擦桩的方式完成桩基的施工。

3 结构设计与分析

3.1 预应力体系的设计

一般来说，在桥梁工程中，选用波形钢腹板时，其产生的预应力主要呈现方式为两种。一种为横向预应力、另一种为纵向预应力。其中，纵向预应力的产生，又呈现出两个不同的形式，分别为钢腹板体内以及钢腹板的体外。

一般情况下，作用于体内的预应力，主要被体现在钢腹板的钢束上，在桥梁工程施工过程中，通常会将钢束安置于悬臂顶板束、顶板和底板合龙束的位置;而作用于体外的预应力，则可以平衡二期恒载以及活载[3]。

3.2 波形钢腹板结构设计

一般来说，波形鋼腹板需要通过冷弯加工，方能投入到桥梁工程当中，因此，必须要保障内侧曲率半径至少高出板厚的14倍。如若内侧曲率半径难以高出板厚14倍，就需要考虑到钢腹板在桥梁工程施工中能够提供的冲击韧性，在施工的过程中，为了掌控波形钢腹板的厚度，在本次桥梁工程选用了厚度为24 mm、22 mm、20 mm、18 mm、16 mm、14 mm六种型号不同厚度的波形钢腹板。如若根部截面的高度高于波形钢腹板，就需要在波形钢腹板内部铺设混凝土。通过该种方式，来提高钢腹板的厚度。

在该桥梁工程施工过程中，在进行人行道部分的设计时，可以按照悬挑的方式进行施工，单幅箱梁桥顶的施工，需要将桥顶的宽度设置为15.5 m，桥底的宽度设置为9.0 m，箱梁翼缘悬臂长3.75 m，端头处厚20 m，根部厚约70 m。在施工的过程中，不仅要对桥梁的横梁进行处理，保障桥梁的强度，还要控制好除横梁以外其他部分的厚度，确保除横梁外其他部分的厚度能够达到25 m。并且在施工的过程中，还要考虑到可能的腐蚀问题，另外，在桥梁工程的施工过程中，钢混接缝必然会存在一定程度的误差，因此，可以对嵌入混凝土2 m～3 m的钢结构进行相应的防腐处理。

3.3 波形钢腹板组合箱梁桥抗弯性

在波形钢腹板中，上下翼缘板的纵向正应变能够完全按照线性分布进行分析。也就是桥梁工程中常说的“弯曲拟平截面假定”，在桥梁工程施工的过程中，要保障混凝土底板以及顶板具备较强的抗弯性能。由此构建连续单箱单室波形钢腹板组合箱梁翼板宽度比的经验公式（公式如表1）。

混凝土腹板的横隔板较厚，在进行施工时，需要进行特殊处理，将活载弯矩以及剪力提升至15%，才能够有效降低偏载效应的分析难度。如果在施工过程中，纵向的等效弹性模量低于标准值，则很难通过常规的施工方法来保障纵向刚度满足工程需求，对波形钢腹板箱梁产生限制没有歧视畸变翘曲刚度较弱时，因此，在实际的施工过程中，就必须要考虑到这些问题，不得适用于上述折减系数。并且根据有限元分析，以大间距经验工程为依据，降低已经得知的承载力，随后，便可对钢腹板的偏载效应展开简化分析工作。

3.4 波形钢腹板组合箱梁桥抗剪性

在波形钢腹板设计中，不仅要考虑到波形钢腹板的强度，还要对刚性薄腹板的剪切屈曲进行验算。在实际的桥梁工程施工中，波形钢腹板的抗剪性能验算的流程较为便捷，能够在短期内得到较为标准的数值。但是剪切屈曲的验算则较为麻烦，需要进行三种验算，分别为局部屈曲、整体屈曲以及合成屈曲。

3.5 连接件设计

在桥梁工程施工中，如若使用波形钢腹板组合箱梁桥结构，就必须要做好各个构件之间的连接工作，连接件的合理选择以及施工方案的确定尤为重要，在选择连接件时，不仅要考虑到连接件的轴向水平剪应力，还要针对桥面板角隅弯矩具备较强的抗性。

在选择连接件时，不仅要考虑到连接件自身的受力特点，还需要考虑到桥梁工程的总体结构，以及桥梁工程的经济性与实际施工中的可行性。在选择桥梁顶板处的连接构件时，就需要考虑到翼缘板对连接构件以及桥梁顶板造成的影响，选择合适的自带翼缘板连接构件，在选择底板的连接件时，则不得选择自带翼缘板的连接件，通过这样的设计，能够有效降低施工的复杂性，并且能够使连接件部分的混凝土振捣施工更为便捷。在安装连接件时，也要做好连接件所在部位的排水、治水作业，并且确保连接件的完全密封，避免连接件长期外漏，受到空气腐蚀，影响桥梁强度。

在桥梁工程中，不仅需要考虑到桥面板受力的安全性，还要考虑到选择连接件的安全性以及施工的方便性等方面，应用于本桥梁主航道桥梁的连接件型号为T-PBL连接件、嵌入式连接件，以两种不同的连接件相互搭配作用，并通过栓钉的方式，利用连接件，将钢腹板、横隔板以及横梁连接起来。在本次桥梁工程施工中，最大的难题就是桥梁的跨度较大，想要让连接件安装满足工程的抗剪要求很难。因此，需要在为底板安装连接件时，通过双排开孔的方式，安装连接件，以此提升底板连接件的抗剪性能。

3.6 结构整体分析

以混凝土顶板、底板的弯曲刚度以及拉压刚度为前提，计算波形钢腹板的抗弯承载力，一般来说，波形钢腹板的抗弯能力较强，因此，可以忽略不计波形钢腹板对桥梁抗弯性能的影响。波形钢腹板的强度计算，主要包含着其自身的抗剪性能，以及波形钢腹板局部、整体具备的屈曲强度等内容。通过计算，能够让本次桥梁工程施工中桥梁顶板与底板的混凝土满足需求，混凝土顶板与底板之间的连接件也具备较强的安全性以及稳定性，能够基本满足本次工程的相关要求以及桥梁工程的相关规范。

3.7 结构局部分析

为了降低本次桥梁工程边界条件可能对钢腹板安全性验算造成的影响。在进行验算时，可以将混凝土以及钢腹板分离开来，进行独立计算。制作相应的模型，并且根据该模型，对混凝土以及钢腹板的弯矩与剪应力进行计算，按照实际制作面积，进行对应约束处理。

4 结束语

综上所述，波形鋼腹板箱梁桥结构形式具备较高的耐性，并且具备明确的预应力体系，能够保障桥梁的安全性以及稳定性，具备自重轻、强度高等优势，能够在未来桥梁工程中呈现出相应的技术优势。通过对波形钢腹板桥梁的应用，能够进一步推进我国桥梁工程建设的发展，为国民提供更加方便的出行方式。

参考文献：

[1]唐杨.大跨径波形钢腹板组合箱梁桥收缩徐变影响因素分析[J].工程建设，2019，51（11）：12-16+39.

[2]张鸿，郑和晖，陈鸣.波形钢腹板组合箱梁桥节段预制拼装工艺试验[J].桥梁建设，2017，47（01）：82-87.

[3]徐添华.大跨波形钢腹板组合箱梁桥悬臂施工力学分析[J].城市道桥与防洪，2019（05）：159-162+20.