建成后的波形鋼腹板橋——日本鬼怒川橋
波形鋼腹板橋可以說完全解決了腹板開裂的問題,因為腹板是鋼材抗拉、抗剪強度較高,跨中下?lián)喜桓艺f完全解決至少會減少,因為體外索可以補張,相當于現(xiàn)在的很多橋的加固,大多是增加體外索。
顧名思義波形鋼腹板預應力混凝土箱形梁就是用波形鋼板取代預應力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁。其顯著特點是用10mm左右厚的鋼板取代厚30~80cm厚的混凝土腹板。鑒于頂?shù)装孱A應力束放置空間有限,導致體外索的應用則是波形鋼腹板預應力混凝土箱梁的第二個特點。這兩個構(gòu)造特點使波形鋼腹板預應力混凝土組合箱梁與預應力混凝土箱梁橋相比有如下優(yōu)點:
1.經(jīng)濟效益顯著,節(jié)省建筑材料。采用波形鋼腹板代替厚重的砼腹板,減輕了上部結(jié)構(gòu)的自重20~30%,從而使使上、下部結(jié)構(gòu)的工程量獲得減少,降低了工程總造價。
2.提高預應力效率,改善結(jié)構(gòu)性能。波形鋼腹板的縱向剛度較小,幾乎不抵抗軸向力,因而在導入預應力時不受抵抗, 縱向預應力束可以集中加載于頂、底板,從而有效地提高預應力效率。
3.提高了材料的使用效率。在波形鋼腹板PC 箱梁橋中, 砼用來抗彎, 而波形鋼腹板用來抗剪,彎矩與剪力分別由頂、底板和波形鋼腹板承擔,其腹板內(nèi)的應力分布近似為均布圖形,而非傳統(tǒng)意義上的三角形,有利于材料發(fā)揮作用。
4.提高了斷面結(jié)構(gòu)效率。波形鋼腹板PC 箱梁橋中的砼均集中在頂、底板處, 回轉(zhuǎn)半徑幾乎增加到最大值,大大地提高了截面的結(jié)構(gòu)效率。
5.自重降低,抗震性能好。波形鋼腹板預應力混凝土箱形梁橋的腹板采用較輕的波形鋼板,其橋梁自重與一般的預應力砼箱梁橋相比大約減輕20%,致使地震激勵作用效果顯著降低,抗震性能獲得一定的提高。
6.可減少現(xiàn)場作業(yè),加快施工進程。波形鋼腹板PC 箱梁橋在施工過程中,可減少大量的模板、支架和砼澆注工程,免除在砼腹板內(nèi)預埋管道的煩雜工藝,而且波形鋼腹板可以工廠化生產(chǎn),現(xiàn)場拼裝施工,從而加快了施工進程。
7.施工時可利用波形鋼腹板作臨時設(shè)施,節(jié)省設(shè)施費用、加快施工速度。懸臂澆注時鋼腹板可用作掛籃的組成部分、頂推施工時可以用腹板作導梁、現(xiàn)澆時可省略腹板模板。
8.對懸臂施工的橋梁減少了節(jié)段數(shù)量,縮短了工期。由于梁體自重的減輕,懸臂施工時,可減少節(jié)段數(shù)量。 如日本本谷橋在采用砼腹板箱梁時需要39 個節(jié)段,而采用波形鋼腹板后只需要31個節(jié)段,節(jié)段數(shù)減少了20% 。本橋120米標準跨原設(shè)計節(jié)段數(shù)為31,現(xiàn)設(shè)計為23,因而可以大大地加快施工速度, 縮短工期。
9.體外預應力筋可以替換, 便于橋梁的維修和補強:波形鋼腹板PC 箱梁橋采用體外預應力承受活載, 因而即使在長期運營后, 體外預應力索出現(xiàn)磨損或斷裂時,也可以在夜間停止車輛通行后對其進行更換,以恢復承載力和進行結(jié)構(gòu)加固。
10.避免了腹板開裂問題,耐久性能好。傳統(tǒng)的預應力砼箱梁橋受外力荷載以及砼收縮、徐變的影響, 常常在腹板出現(xiàn)裂縫, 造成了砼截面削弱、鋼筋腐蝕乃至于要進行維修補強等一系列問題,成為我國預應力砼箱梁橋的普遍病害,而波形鋼腹板PC 箱梁橋則不會出現(xiàn)上述問題, 耐久性能較好。
11.造型美觀:波形鋼腹板形態(tài)生動、顏色鮮艷,可使橋梁獲得較強的美感, 是高速公路、山區(qū)、風景區(qū)較好的橋型選擇。