波形钢腹板中的混凝土应用方案

　　有关现在波形钢腹板的管理应用新措施有哪些呢，对于混凝土的新科技发展制度有哪些呢?应该如何俩加强这方面的措施及技巧呢?本文从波形钢腹板梁的结构形式和模型建立等方面都做了介绍。本文选自：《混凝土》,《混凝土》(月刊)创刊于1979年，由中华人民共和国建设部主管，中国建筑东北设计研究院与中国建筑业协会混凝土分会主办,是全国中文核心期刊和中国核心期刊(遴选)数据库、万方数据—数字化期刊群、中国科学引文数据库统计源期刊、剑桥科学文摘(工程技术)源期刊、美国化学文摘(CA)源期刊。《混凝土》杂志是我国混凝土行业中的权威性专业期刊，也是该行业发行量最大的专业技术期刊之一，深受业内人士的推崇和信任。

　　摘要：根据板厚t从6mm变化到28mm，腹板高度从1m变化到7m时的波形钢腹板的屈曲模态所示，可以看出，随着板厚的增加，结构屈曲模态逐渐由局部屈曲转变为整体屈曲，我们通过研究模态图和应力折线图，可以初步确定不同型号波纹钢腹板的屈曲模态几何参数界限。

　　关键词：波形钢腹板,混凝土,工程论文发表

　　1、波形钢腹板梁的结构形式

　　波形钢腹板梁的主要技术革新在于将传统梁的平钢腹板替换为波形钢板。目前，波形板的波纹形式主要有3种，即梯形、曲线形和折线形等，其中梯形是实际工程中最常用的波纹形式。目前国内外桥梁工程中应用较多的是波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁，其结构形式如图 1所示，主要由混凝土顶底板、波形钢腹板、横隔板、体外预应力筋和体内预应力筋等构成。

　　2、模型建立

　　为了对波形钢腹板的屈曲性能进行有限元分析，采用ANSYS软件建立波形钢腹板的有限元模型。波形钢腹板一旦发生弯曲变形以后，就具有了曲壳的特性，因此采用考虑剪切变形的4节点壳单元SHELL181对波形钢腹板进行离散化。SHELL181单元有4个节点，单元每个节点有6个自由度，分别为沿节点X、Y、Z方向的平动自由度和绕节点X、Y、Z轴的转动自由度。此外，SHELL181单元具有塑性、应力刚化、大变形以及大应变的能力。

　　波形钢腹板的有限元模型如图3所示，网格的密度保证分析能得到稳定的结果。本节主要分析波形钢腹板的屈曲性能，因此不考虑上下翼板和加劲板的作用，而采用四边简支的边界条件，约束情况如表2。为了保证波形钢腹板发生剪切屈曲破坏模式，在BC边施加均布剪切荷载，此时可以认为波形钢腹板处于纯剪受力状态。

　　对77个波形钢腹板有限元模型进行特征值屈曲分析，研究腹板高度对1000型波形钢腹板剪切屈曲强度的影响。其中腹板高度hw的变化范围为1m～7m，厚度tw的变化范围为6mm～28mm。将有限元计算结果与腹板高度hw的关系示于表3。

　　从经济方面看，采用波形钢板代替了混凝土腹板大幅度减轻了传统预应力混凝土箱梁的自重，从而增大了桥梁的跨越能力。已有工程实例表明，与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比，采用波形钢腹板PC组合箱梁可使结构自重减轻25%～30%。由于上部结构自重的降低，同时可使下部结构的工程量减少，从而降低了波形钢腹板PC组合箱梁桥的造价。有关资料表明，与相同跨径的预应力混凝土箱梁桥相比，采用波形钢腹板PC组合箱梁桥可节约成本约15%～20%，当跨度大于50m时技术经济优势更为明显。

　　从施工方面看，由于波形钢腹板PC组合箱梁相对较轻，采用节段悬臂浇注施工方法时可以增加每个施工节段的长度，减少节段数量，从而缩短工期。例如在本谷桥的初步设计施工计划中，采用混凝土腹板箱梁时有39个节段，而采用波形钢腹板后只需要31个节段，因而大大地缩短了工期。此外，波形钢腹板可以工厂化生产，现场拼装施工，构造简单，安装快捷，从而减少了腹板立模及混凝土浇注等现场作业量，加快了施工进程。

　　据表3作出图4。从图中可以发现，对于同一腹板厚度tw的波形钢腹板，其剪切屈曲强度随着腹板高度的增大而减小;腹板厚度较大时，波形钢腹板的剪切屈曲强度随腹板高度的变化幅度较大;腹板厚度较小时，不同高度的波形钢腹板的剪切屈曲强度基本保持不变。

　　对77个波形钢腹板有限元模型进行特征值屈曲分析，研究腹板高度对1000型波形钢腹板剪切屈曲强度的影响。其中腹板高度hw的变化范围为1m～7m，厚度tw的变化范围为6mm～28mm。

　　同样根据表3做出图5。从图中可以发现，对于同一腹板高度hw的波形钢腹板，其剪切屈曲强度随着腹板厚度的增大有显著增大。此外，当腹板厚度较大时，减小腹板高度可以显著提高波形钢腹板的剪切屈曲强度;当腹板厚度较小时，腹板高度的变化对波形钢腹板的剪切屈曲强度几乎没有影响。

　　3、结论

　　波形钢腹板主要有三种屈曲模式：局部屈曲、整体屈曲和组合屈曲。组合屈曲是局部屈曲和整体屈曲相互影响、组合而成的复杂的屈曲。

　　根据文献资料，日本采用有限元来计算波形钢腹板的合成剪切屈曲强度，计算结果表明，波形钢腹板整体屈曲和局部屈曲的合成程度不是很大，但整体屈曲和局部屈曲的近似范围却很大，组合屈曲可视为一种中间状态，在很多情况下可以用整体屈曲和局部屈曲做近似计算。

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文章名称： 波形钢腹板中的混凝土应用方案

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