波形鋼腹板屈曲影響因素計算分析

◎ 崔劍奇 胡智敏 王浩瀚 廣東省建筑設計研究院

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波形鋼腹板屈曲影響因素計算分析

◎ 崔劍奇 胡智敏 王浩瀚 廣東省建筑設計研究院

本文主要介紹常用波形鋼腹板形狀類型，計算分析平折板長度a、斜折板投影長度b、斜折板長度c、波高d腹板高度H和腹板厚度t設置等對波形鋼腹板屈曲強度影響，給出波紋鋼腹板形狀尺寸選取建議，為設計提供參考。

波紋鋼腹板 屈曲 影響因素

1.概述

波紋鋼腹板箱梁橋起源于法國，在日本得到了大力發展和應用。近年得到我國橋梁界的重視，研究成果不斷涌現和建成橋梁持續增多。已經建成的波紋鋼腹板橋形式包括簡支梁橋、連續梁橋、剛構橋、斜拉橋等。其優點在于：第一采用輕薄的鋼腹板代替厚重混凝土腹板，自重降低，抗震性能好，減少下部工程量，降低工程造價；第二波紋鋼腹板抗剪能力強，不會出現腹板開裂問題，耐久性能更好；第三鋼腹板預制，減少現場作業，保證質量，加快施工進程。它是一種值得推廣和研究的新型橋梁。

2.常用波形鋼腹板類型

國內外建成或在建橋梁中常采用三種類型的波形鋼腹板，分別為1600、1200和1000型，其一個波長分別為1600mm、1200mm和1000mm。

表1　日本已建橋梁波紋鋼腹板形狀統計表

3.計算分析

圖1　波形鋼腹板形狀示意圖

對平折板長度a、斜折板長度c、波高d、腹板高度H和腹板厚度t取值，分析其對波形鋼腹板屈曲強度（包括整體屈曲、局部屈曲和組合屈曲）的影響程度。以下計算均采用Q345c鋼材，按《鋼結構設計規范》（GB50017-2003），鋼材的強度設計值為：抗拉、抗壓和抗彎強度，抗剪強度容許剪應力剪切彈性模量，彈性模量，質量密度，泊松比

表1　平折板長度a影響程度

表2　斜折板長度c影響程度

表3　波高d影響程度

表4　腹板高度H影響程度

表5　腹板厚度t影響程度

3.1平折板長度a影響程度

常用a值范圍為250～430mm，故a取值參考此區間，計算當c=430mm，d=220mm，t=10mm，H=1000mm時，不同a值波形鋼腹板的屈曲強度。

由表2可見，隨a值增加，局部、整體和合成屈曲強度均下降。

3.2斜折板長度c影響程度

常用c值范圍為250～430mm，故c取值參考此區間，計算當a=430mm，d=220mm，t=10mm，H=1000mm時，不同c值波形鋼腹板的屈曲強度。

由表3可見，隨c值增加，局部、合成屈曲強度下降，但整體屈曲強度上升。

3.3波高d影響程度

常用d值范圍為150～220mm，故c取值參考此區間，計算當a=430mm，c=430mm，t=10mm，H=1000mm時，不同d值波形鋼腹板的屈曲強度。

由表4可見，隨d值增加，局部、合成屈曲強度幾乎不變，但整體屈曲強度上升，且整體屈曲強度上升速度較快。

3.4腹板高度H影響程度

常用H值范圍為1000～5000mm，故H取值參考此區間，計算當a=430mm，c=430mm，t=10mm，d=220mm時，不同H值波形鋼腹板的屈曲強度。

由表5可見，隨H值增加，局部、整體和合成屈曲強度均下降，且整體屈曲強度下降速度較快。

3.5腹板厚度t影響程度

常用t值范圍為8～28mm，故t取值參考此區間，計算當a=430mm，c=430mm，H=1000mm，d=220mm時，不同t值波形鋼腹板的屈曲強度。

由圖6可見，隨t值增加，局部、整體和合成屈曲強度均上升，且上升速度較快。

4.結論

（1）波形鋼腹板的波長越大越容易發生局部屈曲破壞，波長越小越容易發生整體屈曲破壞。

（2）波形鋼腹板的波高越大整體屈曲強度越大，且影響程度較大。

（3）較高的波形鋼腹板易發生整體屈曲破壞，可適當提高波高來解決。

（4）鋼腹板厚度一般不應大于28mm，避免鋼板厚度缺陷，提高波形鋼腹板的腹板厚度可提高其局部、整體和合成屈曲強度，且效果顯著。

［1］劉磊，錢冬生，編譯.波紋鋼腹板預應力結合梁橋［J］.國外公路，1999，19（1）.

［2］劉海燕.摘編.日本修建的波形鋼腹板PC箱梁橋一覽表［J］.國外橋梁，2002，（1）.

［3］周長曉，王福敏，宋瓊瑤.波形鋼腹板穩定的理論分析及試驗研究［J］.公路交通技術，2005，（1）：54-57.