波形钢腹板PC组合箱梁桥中预应力的布置分析

李志超　汪晓松

摘要：目前，波形钢腹板PC组合箱梁桥作为一种新型的结构，其结构形式为波形钢腹板、体外预应力束、波形钢腹板与上混凝土翼下混凝土翼板。预应力束的布置尤为重要，本文结合了国内几座桥型的布置，总结了预应力筋布置的一般原则，希望对桥梁工作者有所帮助。

关键字：波形钢腹板；体外预应力束；桥梁；布置方式

一、前言

在现代大跨度桥梁中，预应力混凝土箱梁桥因为其结构和受力的优点成为常用桥型。但理论研究和实桥建设均发现其由于腹板刚度比较大，影响了预应力效率，并且上部结构的重量比较大，影响了其跨越能力[1][2]。

而且，预应力混凝土箱梁结构中腹板开裂的问题却是我们不能忽略且急需解決的问题。通过分析箱梁的截面构成可知，箱梁顶底板受到结构受力和施工性能的制约，通过减薄其板厚达到减小自重的效果很不明显，而腹板的面积占总截面的25%-30%，还有较大的减小空间[3]。

为解决预应力混凝土梁桥的存在的问题，波形钢腹板PC组合箱梁桥，一种新型钢——混凝土组合结构桥梁应运而生，本文，结合国内已完成的几所大桥介绍了波形钢腹板PC 箱梁桥中体外预应力筋的布置方式。

二、体外预应力束的优点

在普通混凝土PC箱梁桥的基础之上，采用波形钢腹板代替混凝土腹板而形成的波形钢腹板PC 箱梁桥，在两方面进行了改进：第一、采用质量较轻的波形钢腹板代替质量厚重的混凝土腹板。第二、鉴于顶底板位置的有限性，采用体外预应力束代替一部分或者全部体内预应力束。

相比体内预应力的桥梁，体外预应力桥梁有较为突出的优点：能够相对的减小构件截面尺寸，从而达到减轻自重、节省材料、增大跨度的能力；能够提高构件的质量；在更换和维修体外预应力索时更为容易；在预应力钢索线型的设计上能够更为理想，更为合理；鉴于体外预应力筋的变形与混凝土截面的不协调，体外预应力筋的应力沿长度方向分布均匀，变化幅度小，减少因应力引起的疲劳；省去了梁体制孔和压浆等工序，节约材料和劳动力，加快施工进度。

三：波形钢腹板PC 箱梁桥中预应力筋的布置方式

3.1鄄城黄河公路大桥

鄄城黄河公路大桥位于山东与河南两省交界处，跨越黄河，其主跨为70+11x120+70m，是我国首座波纹钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥。

纵向预应力筋采用体内束和体外束两种配筋方式，体内束用于承受恒载，体外束用于承受活荷载。

波形钢腹板与混凝土顶、底板采用埋入式连接，通过波形板上的穿孔形成的混凝土销， 穿过钢腹板的贯通钢筋（ PBL 键） 以及焊接于波形钢腹板上、下缘的纵向接合钢筋来实现[4]。

3.2花天河大桥、卫河大桥

位于湖北沪蓉西高速公路中的花天河大桥，其主桥85+148+85m和位于大广高速冀豫界一南乐段的卫河大桥，其主桥47m+52m+47m两者均采用上部结构采用波形钢腹板PC结构。

大桥依据分工不同，预应力束采用了体内预应力束和体外预应力束混合体系。体内预应力束用来承担施工阶段的荷载以及恒载，体外预应力束用来承担二期恒载以及试用阶段车辆等可变荷载。

花天河大桥的体内预应力束分纵向和横向两种，其结构形式较传统预应力混凝土连续刚构桥相类似。其中，纵向体内预应力采用竖弯布置于顶板和平弯布置于底板两种形式，而横向体内预应力采用平弯布置于顶板。

卫河大桥采用在箱梁受拉区的混凝土底板或顶板内配置体内有粘结的预应力筋的配筋形式，在两钢腹板内侧配置立面为折线形的体外预应力索，两端锚固于端横隔板上，中间转向点处设置转向块或转向横隔板[5]。

3.2英屿沟Ⅱ号天桥

英屿沟Ⅱ号天桥是坐落在郑州至洛阳高速公路中的一座波形钢腹板组合箱梁桥，主跨为25m+65m+25 m。

该波形钢腹板PC 组合箱梁桥同样采用体内预应力筋与体外预应力索的相结的配筋形式。体内预应力筋承受自重、施工荷载和二期恒载等横荷载， 体外预应力筋承受桥梁运营中的车辆等可变荷载。 配筋形式主要为：在箱梁受拉区的混凝土底板或顶板内配置体内有粘结的预应力筋， 在箱梁内配置折线形体外索[6]。

四：结论及展望

通过对比诸多钢腹板PC 箱梁桥（本文仅列出四种桥）中预应力筋的布置方式，笔者总结为：最为常用采用体外预应力和体内预应力两者相结合的方式，有的桥型也采用了全部为体外预应力方式。体内预应力束用于承受恒载，体外预应力束用于承受活荷载。

相比传统的的混凝土腹板，体外预应力起到了补充了受力方面的作用，同时减少了预应力的损失，提高了安全储备。因此，在我国的桥梁建设中，波形钢腹板PC箱梁桥会得到广泛的应用。

参考文献

[1]黄剑源，谢旭.城市高架桥的结构理论与计算方法「M].北京：科学出版社，2001

[2]范立础.桥梁工程「M].北京：人民交通出版社，2001

[3]张兴志.波形钢腹板PC组合连续箱梁桥施工过程与预应力参数分析[D]：硕士论文.西南交通大学2009

[4]陈宜言， 王用中. 波形钢腹板预应力混凝土桥设计与施工[ M] . 北京： 人民交通出版社， 2009.

[5] 吴继峰，汤意，吴萍.卫河大桥波形钢腹板箱梁的设计[J]. 公路，2010，1.

[6] 单成林. 波形钢腹板预应力梁桥体外索参数有限元分析[J]. 华南理工大学学报： 自然科学版， 2006， 34（ 4 ）： 5