波形钢腹板屈曲影响因素计算分析

◎ 崔剑奇 胡智敏 王浩瀚 广东省建筑设计研究院



波形钢腹板屈曲影响因素计算分析

◎ 崔剑奇 胡智敏 王浩瀚 广东省建筑设计研究院

本文主要介绍常用波形钢腹板形状类型，计算分析平折板长度a、斜折板投影长度b、斜折板长度c、波高d腹板高度H和腹板厚度t设置等对波形钢腹板屈曲强度影响，给出波纹钢腹板形状尺寸选取建议，为设计提供参考。

波纹钢腹板 屈曲 影响因素

1.概述

波纹钢腹板箱梁桥起源于法国，在日本得到了大力发展和应用。近年得到我国桥梁界的重视，研究成果不断涌现和建成桥梁持续增多。已经建成的波纹钢腹板桥形式包括简支梁桥、连续梁桥、刚构桥、斜拉桥等。其优点在于：第一采用轻薄的钢腹板代替厚重混凝土腹板，自重降低，抗震性能好，减少下部工程量，降低工程造价；第二波纹钢腹板抗剪能力强，不会出现腹板开裂问题，耐久性能更好；第三钢腹板预制，减少现场作业，保证质量，加快施工进程。它是一种值得推广和研究的新型桥梁。

2.常用波形钢腹板类型

国内外建成或在建桥梁中常采用三种类型的波形钢腹板，分别为1600、1200和1000型，其一个波长分别为1600mm、1200mm和1000mm。

表1　日本已建桥梁波纹钢腹板形状统计表

3.计算分析

图1　波形钢腹板形状示意图

对平折板长度a、斜折板长度c、波高d、腹板高度H和腹板厚度t取值，分析其对波形钢腹板屈曲强度（包括整体屈曲、局部屈曲和组合屈曲）的影响程度。以下计算均采用Q345c钢材，按《钢结构设计规范》（GB50017-2003），钢材的强度设计值为：抗拉、抗压和抗弯强度，抗剪强度容许剪应力剪切弹性模量，弹性模量，质量密度，泊松比

表1　平折板长度a影响程度

表2　斜折板长度c影响程度

表3　波高d影响程度

表4　腹板高度H影响程度

表5　腹板厚度t影响程度

3.1平折板长度a影响程度

常用a值范围为250～430mm，故a取值参考此区间，计算当c=430mm，d=220mm，t=10mm，H=1000mm时，不同a值波形钢腹板的屈曲强度。

由表2可见，随a值增加，局部、整体和合成屈曲强度均下降。

3.2斜折板长度c影响程度

常用c值范围为250～430mm，故c取值参考此区间，计算当a=430mm，d=220mm，t=10mm，H=1000mm时，不同c值波形钢腹板的屈曲强度。

由表3可见，随c值增加，局部、合成屈曲强度下降，但整体屈曲强度上升。

3.3波高d影响程度

常用d值范围为150～220mm，故c取值参考此区间，计算当a=430mm，c=430mm，t=10mm，H=1000mm时，不同d值波形钢腹板的屈曲强度。

由表4可见，随d值增加，局部、合成屈曲强度几乎不变，但整体屈曲强度上升，且整体屈曲强度上升速度较快。

3.4腹板高度H影响程度

常用H值范围为1000～5000mm，故H取值参考此区间，计算当a=430mm，c=430mm，t=10mm，d=220mm时，不同H值波形钢腹板的屈曲强度。

由表5可见，随H值增加，局部、整体和合成屈曲强度均下降，且整体屈曲强度下降速度较快。

3.5腹板厚度t影响程度

常用t值范围为8～28mm，故t取值参考此区间，计算当a=430mm，c=430mm，H=1000mm，d=220mm时，不同t值波形钢腹板的屈曲强度。

由图6可见，随t值增加，局部、整体和合成屈曲强度均上升，且上升速度较快。

4.结论

（1）波形钢腹板的波长越大越容易发生局部屈曲破坏，波长越小越容易发生整体屈曲破坏。

（2）波形钢腹板的波高越大整体屈曲强度越大，且影响程度较大。

（3）较高的波形钢腹板易发生整体屈曲破坏，可适当提高波高来解决。

（4）钢腹板厚度一般不应大于28mm，避免钢板厚度缺陷，提高波形钢腹板的腹板厚度可提高其局部、整体和合成屈曲强度，且效果显著。

［1］刘磊，钱冬生，编译.波纹钢腹板预应力结合梁桥［J］.国外公路，1999，19（1）.

［2］刘海燕.摘编.日本修建的波形钢腹板PC箱梁桥一览表［J］.国外桥梁，2002，（1）.

［3］周长晓，王福敏，宋琼瑶.波形钢腹板稳定的理论分析及试验研究［J］.公路交通技术，2005，（1）：54-57.