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波形钢腹板不仅承受上述剪应力,同时也承受横向弯曲所引起的弯曲应力,因此必须对波形钢腹板的合成应力进行验算,公式为(4) 式中,σb为拉应力;σa为抗拉强度;τb为剪应力;τa抗剪强度;γ为安全系数,建议取值为1.2。
2.4 波形钢腹板的屈曲稳定性计算
波形钢腹板的屈曲破坏主要有三种模式。
(1)局部屈曲模式
波形钢腹板的某一个波段部分出现屈曲破坏的现象。
(2)整体屈曲模式
波形钢腹板整体出现屈曲破坏的现象。
(3)合成屈曲模式
波形钢腹板同时出现局部屈曲破坏和整体屈曲破坏的现象,是处于局部屈曲和整体屈曲中间的屈曲模式。
2.5 波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接
模型实验表明,在加载后期,除了底板横向开裂外,波形钢腹板与底板交界处沿纵向开裂,随着裂缝的发展,结构刚度迅速降低,最终导致破坏,破坏特征为腹板和底板的连接部碎裂。波形钢腹板和混凝土顶板、底板的连接直接关系到结构的承载力,是设计此类桥梁中非常关键的环节。
对于连接部的设计,通常的做法是在波形钢腹板的上下端焊接钢制翼缘板,翼缘板上焊接剪力钉,使之与混凝土板结合在一起。还可以采用在钢腹板上钻孔,穿过钢筋,再在钢板的上下端部焊接纵向约束钢筋后埋入混凝土板的做法。在此基础上,还可衍生出其它的连接方法。
3 工程实例
自1993年起,日本从法国引进了波形钢腹板组合结构的技术,目前,日本大力鼓励设计人员在主要高速公路中采用这种结构形式。
正在建设中的中野高架桥是日本关西地区阪神高速公路段的一部分,为采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的四跨连续梁桥。全桥的立面布置见图5。主梁为单箱单室的变高度箱梁,同时设置了体外和体内预应力体系。支点梁高4.0~4.6m,跨中梁高2.0~2.2m,梁高按照二次抛物线变化。波形钢腹板采用抗拉强度490MPa、抗剪强度205MPa的耐腐蚀钢板,波长1.2m,波高200mm,钢板厚度9~19mm。为了提高主梁的横向抗变形能力,除在支点和体外预应力的转向处设置横隔板,还在纵向的不同位置加设了横隔板。主梁截面和波形钢腹板的一般构造见图6。 源:中华考试网
该桥的上部结构采用悬臂浇筑法施工,墩顶的0号节段长12m,在墩架上现浇。其余节段分别长3.6m和4.8m,均在挂篮上悬臂浇筑混凝土及拼装钢腹板。
4 结语