国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状

第8卷第6期2011年12月

现代交通技术

Modern Transportation Technology

Vol.8No.6Dec. 2011

国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状

王

卫，张建东，段鸿杰，刘

朵

（江苏省交通科学研究院长大桥梁健康检测与诊断技术交通行业重点实验室，江苏，南京211112）摘

要：波形钢腹板桥是采用波形钢腹板代替传统的预应力混凝土箱梁中混凝土腹板的一种组合结构桥梁，其

结构的主要特点是减轻主梁的自重，提高混凝土主梁的预应力效率，减少现场工作量，降低工程成本。近年来，波形钢腹板桥梁在世界各国尤其在日本得到快速发展，该文介绍了波形钢腹板桥的技术特点，并介绍了国外，尤其是日本的波形钢腹板桥梁的工程实例，以供参考。

关键词：波形钢腹板；组合结构桥梁；预应力混凝土；工程实例中图分类号：U448.216

文献标识码：A

文章编号：1672－9889（2011）06－0031－03

Development and Status of Composite Structure Bridge with Corrugated

Steel Webs on Board

Wang Wei ，Zhang Jiandong ，Duan Hongjie ，Liu Duo

（Jiangsu Key Laboratory of Large －span Bridge Health Inspection &Diagnosis Technology Minstry of Communictions ，

Transpotation Research Institute ，Nanjing 211112，China ）

Abstract ：Bridge with corrugated steel webs is a kind of composite －structure of steel and concrete using the corrugated steel webs instead of concrete webs for conventional prestressed concrete box girders. This structure is characterized by reduction of dead weight of main girder ，improvement of prestressed efficiency of concrete girder and reduction of on －site work and construction cost. In recent years ，the box girder bridges with corrugated steel webs have developed quickly all over the world ，especially in Japan. In this paper ，it presents the cases of bridge projects with corrugated steel webs in foreign countries ，such as France ，Japan ，Germany and Korea.

Key words ：corrugated steel webs ；composite structure bridge ；prestressed concrete ；project case

近年来，日本桥梁界以减少自重，减少现场工作量，降低成本为目标，为追求桥梁结构的合理性做了很多尝试，而波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁（以下简称：波形钢腹板桥）为其中之一。该结构作为降低造价的一种有效手段得到迅速发展，目前在日本已建成或正在施工中的同类桥梁多达百余座。

将波形钢板作为腹板用于预应力混凝土桥梁的技术最早由法国开发，并于1986年建成第1座波形腹板桥［1-3］。日本的第1座波形腹板桥由PS 三菱建设公司承建并于1993年竣工［4］。

在过去10多年里，日本对波形钢腹板结构做了大量的试验和解析等方面的研究，开发出很多独特的新技术［5］，并且编制了波形钢腹板桥梁设计和

施工规范，目前在日本该领域的技术已趋完善。

1波形腹板桥的技术特点

波形腹板桥梁是采用波形钢腹板代替预应力

混凝土箱梁中的混凝土腹板的一种组合结构（见图

1）。在传统的预应力混凝土箱梁桥中，混凝土腹板

占了主梁自重的30%~40%，因此波形钢腹板桥梁可以大大减轻上部结构的自重。同时，波形钢腹板由于其折叠效应，不承受轴向力和弯矩，且具有很高的抗剪屈曲性能。从这些特性来看，波形钢腹板用于预应力混凝土桥梁极为合理，能提高混凝土顶板和底板的预应力效率，波形钢腹板能承担足够的剪力。在施工方面，由于不需要腹板的模板等施工，大大减轻了现场工程量。

基金项目：江苏省自然科学基金项目（项目编号：BK2009028），交通行业联合科技攻关项目（项目编号：2009-353-332-300）作者简介：王卫（1978-），男，江苏盐城人，工程师，主要从事桥梁检测工作。

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现代交通技术2011年

同时，与传统的预应力混凝土箱梁相比，波形钢腹板面外方向的刚度相对较小。因此，在曲线桥或斜桥中，有必要在适当的间隔范围内设置横隔板以限制截面变形。在工程实例中，波形钢腹板曲线桥的最小平面弯曲半径达到140m 。

其施工采用顶推施工方法，底板的混凝土充填钢管被用作顶推施工中的前方推送梁，且顶推施工中利用体外预应力索。

（3）Dole 桥

如图4所示，Dole 桥是继Cognac 桥，Maupre 高架桥和Asterix 桥后法国建造的第4座波形腹板桥。此桥完工于1993年。结构形式为7跨连续箱梁桥，桥长497.6m ，最大跨度为80m 。主梁梁高为2.5~

5.5m ，钢腹板由8~12mm 厚的波形钢板构成。

这是第1座用悬臂挂篮施工方法建成的波形腹板桥梁，此桥采用体内索和体外索并用。

图1

波形钢腹板桥示意图

22.1

工程实例法国［6-8］

（1）Cognac 桥

如图2所示，Cognac 桥是世界上第1座波形钢腹板桥，建于1986年。这是1座3跨连续箱梁桥，桥长为105m ，最大跨度为43m 。其主梁截面为箱形，梁高2.285m ，波形钢腹板倾角约35°。施工方法为满堂支架方法，预应力索为体外索，将来可以更换。

图4

照片4Dole 桥

2.2日本

日本已建成百座以上波形钢腹板桥。其施工方

法，结构形式也多种多样。以下介绍几座具有代表性的工程实例。

（1）银山御幸桥（Ginzan-Miyuki Brd ）

位于秋田县的银山御幸桥是日本的第2座波形钢腹板桥。此桥为5跨连续箱梁桥，桥长210m ，最长跨度为45.5m 。混凝土板和波形钢腹板采用焊钉节点形式，钢腹板之间使用搭接螺栓连接。此外

图2

Cognac 桥

该桥使用了耐候性钢材。另外，此桥也是日本的第1座波形钢腹板公路桥。

该桥采用顶推施工法架设（图5），使用波形钢腹板作为顶推施工中的前方推送梁，同时施工中使用临时支柱斜拉主梁辅助施工。

（2）Maupre 高架桥

Maupre 高架桥（见图3）在Cognac 桥设计的基

础上得到进一步改进，于1987年竣工。这是一座7跨连续梁结构桥梁，桥长324.5m ，最大跨度为53.6m 。其主梁截面非常新颖，由3m 高的三角形所构成，底板是直径Φ610mm 的钢管混凝土结构。

图5银山御幸桥（施工中）

（2）本谷桥（Hondani Bridge ）［9］

图3

Maupre 高架桥

如图6所示，本谷桥是日本的第3座波形钢

第6期王卫，等：国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状

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腹板桥梁。这是1座3跨连续刚构箱梁桥，桥长如图8所示，矢作川桥是一座4跨连续箱梁组合结构斜拉桥，其主跨的中间部分采用钢梁结构，而其余部分为波形刚腹板箱梁。此桥是世界上第1次在斜拉桥中采用波形钢腹板结构。桥长820m ，最大跨度为235m ，这2个长度都是世界上波形钢腹板预应力混凝土桥中最长的。

另外，桥面宽度为43.5m ，是日本最宽的桥梁之一。斜拉索采用单面索结构，主梁锚固端采用钢框架横隔板结构以传递斜拉索的拉力。波形钢腹板以及钢框架横隔板的大部分可在工厂制作，可大大减少现场施工量。

198.2m ，最大跨度为97.2m ，桥宽为11.04m 。施工

方法为悬臂挂篮施工法。由于其主梁自重比预应力混凝土箱梁轻，每个悬臂施工长度相对较长，按一般预应力混凝土箱梁桥需14个节段，而该桥因采用波形钢腹板可减少为11个节段。同时由于采用钢腹板结构，各施工工序都大大缩短，与传统的预应力混凝土桥施工相比每个节段的施工周期可缩短1~2d 。此外，混凝土板和钢腹板的连接方法使用嵌入式节点结构，钢板之间的连接采用搭接螺栓铆接方法，从而达到有效吸收施工误差的目的。

图8矢作川桥

2.3

图6

本谷桥

［10］

德国［5］

Altwipfergrund 桥（见图9）是德国建造的第1座

波形腹板桥梁。施工采用悬臂挂篮方法，施工过程中波形钢腹板作为承载部件负担挂篮等施工荷载。该桥为3跨连续箱梁桥，桥长280m ，最大跨度为115m 。桥面板和波形钢腹板的节点采用焊钉和条状PBL 钢板，以抵抗桥面横向弯矩。另外，混凝土底板设置在波形的连接采用螺栓铆接，波形钢腹板使用涂装防腐方法。

（3）栗东桥（Ritto Bridge ）

栗东桥是本文作者之一在日本工作期间主持设计和施工的波形钢腹板矮塔斜拉桥（见图7），桥长约500m ，最大跨度170m ，桥宽19.6m 。结构形式是4跨和5跨连续箱梁矮塔斜拉桥，主梁截面为单箱3室箱梁，采用悬臂挂篮方式施工。此桥是世界上首座波形钢腹板组合结构矮塔斜拉桥。

斜拉索锚固端的局部应力以及钢框架横隔板结构的的索力传递机理等通过1/2缩尺模型荷载试验和非线性有限元分析得到验证［3］。同时，成桥后还利用加震装置对波形刚腹板矮塔斜拉桥的动力特性进行了探讨。此外，考虑景观效果，此桥主塔外形设计为展翅腾飞的丹顶鹤。由于桥梁所在地为陶瓷之乡（信楽焼），混凝土采用灰黄色混凝土，波形刚腹板采用紫红色以衬托结构整体的东方美。

图9Altwipfergurund 桥

2.4韩国

IIsun 桥（见图10）是韩国建造的第1座波形

钢腹板桥。此桥为12跨连续箱梁桥和2跨连续箱梁桥组成，桥梁总长801m ，桥宽21.2m ，最大跨度60m ，采用体内预应力索结构。

其中，12跨连续箱梁部分采用顶推施工方法，2跨连续箱梁部分采用满堂支架施工方法。为了减轻

图7

栗东桥

［11］

顶推过程中主梁的自重，混凝土横梁（端横梁除外）采用后期施工。架设过程中，为了控制主梁截面的横向变形，每5m 间隔设置钢杠斜撑。（下转第52页）

（4）矢作川桥（Yahagigawa Bridge ）

·52·

现代交通技术2011年

座上，施工中跨合龙段，张拉V 型三角区预应力束后，拆除合龙段支架，完成全桥体系转换。

证，整个桥梁线形控制达到设计要求，希望通过新扬大桥施工方案介绍能为其它类似桥型施工提供借鉴。

参考文献

［1］宋桂峰，楼庄鸿，钟文香. 我国的预应力混凝土V 形支撑

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［2］李红兵.V 形支撑连续梁局部实体单元模型空间有限元分

析［J ］铁道技术监督，2009，37（4）：40－42.

［3］王海亮. 南太子湖拱形连续箱梁桥施工控制研究［D ］. 武

汉：武汉理工大学，2007.

（收稿日期：2011-07-04）

3.5

V 形三角区底模安装高程控制要求

由于该V 形三角区分段依次施工，随着不同段块的施工及体系的改变，V 形三角区各部位线形也

有变化。为保证其竣工后的线形，根据支架预压后的变形，由设计单位提供各段块底模安装的控制高程，施工中严格执行。

4结语

通过以上施工方案，新扬大桥工程质量得到保

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第33页）

with corrugated webs ［J ］. The Structural Engineer ，1997，75

（8）：183-185

［4］Zhang Jiandong ，Yoshiaki Nishigaki ，Akira Shiji.

Hybrid

Prestressed Concrete Bridges with Corrugated Steel Webs

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［5］刘玉擎. 组合结构桥梁［M ］. 北京：人民交通出版社，2005. ［6］Hussain M I ，Libove C.

图10

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Shear Strength of

IIsun 桥

corrugated shear webs ［J ］.

Division ，ASCE ，St.5，1977［J ］.971-987.

［7］Elgaaly M ，Hamilton R W ，Seshadri A.

3结语

波形钢腹板桥和传统的预应力混凝土箱形梁

Beams with Corrugated Webs ［J ］.

［8］Elgaaly M.

Journal of Structural

桥相比可减轻主梁自重，提高预应力效率，降低工程成本。目前，在日本已有超过百座该类桥梁建成，这也充分证明了这种组合结构的合理性和经济性。同时，此类桥梁也具有较好的美观效果，希望本文对中国桥梁界同行有所借鉴。

参考文献

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拓也，張

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（收稿日期：2011-10-20）