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【摘 要】本文结合淮南孔李淮河大桥75+130+75m副航道桥，介绍波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计，包括主梁整体设计、波形钢腹板设计、波形钢腹板与混凝土顶底板抗剪连接件设计、防腐设计。为以后类似桥梁提供相应的参考。
【关键词】波形钢腹板 ；PC组合箱梁；PBL连接件
波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土腹板形成的一种新型钢混组合结构；它可以大幅度减轻箱梁的自重，减少下部结构的工程量，从而降低造价，实现桥梁的轻型化，彻底解决传统预应力混凝土箱梁腹板开裂的问题。是一种经济、高效、施工简便的新型桥梁结构。本文以设计中的孔李淮河公路大桥75+130+75m副航道桥为例，介绍这种组合结构桥梁的设计方法。
1. 工程总体概况
孔李淮河大桥桥位于安徽省淮南市境内，是连接潘集区与八公山区、谢家集区、凤台县的重要通道。大桥起点桩号K3+792.00，终点桩号K8+952.00，桥梁全长5160米，分别包括北侧堤外引桥、北侧跨堤引桥、副航道桥、主航道桥、南侧跨堤引桥、南侧堤外引桥。本文依托工程为副航道桥，为波形钢腹板PC组合箱梁桥，跨径布置为75+130+75m，上下行两幅，桥梁平面位于直线段内。箱梁顶面设置2%横坡。梁段采用挂篮悬臂浇注施工，连续墩墩顶临时固结，边跨等高梁段搭设临时支架现浇。
图1 箱梁跨中横断面
图2 箱梁支点处横断面2. 波形钢腹板PC组合箱梁设计
2.1 主梁整体设计。主梁采用单箱单室直腹板箱型断面，根据结构受力及通航净空要求，支点处梁高取为7.5m，跨高比为17.33，边跨端支点处和跨中梁高根据本桥结构特点取为3.8m，跨高比为34.2.支点到跨中下缘按1.8次抛物线变化。边跨设置4道横隔板，中跨设计8道横隔板，横隔板间距为9.6m～17.6m。顶板宽16m，两侧悬臂长4.05m，腹板间距7.9m；箱内顶板厚28cm，悬臂板端部厚20cm，悬臂板根部厚70cm；箱梁底板宽8.5m，底板后28cm～80cm，墩顶处局部加厚到150cm。（见图1、图2）。
2.2 波形钢腹板设计。波形钢腹板PC组合箱梁波形钢腹板在剪力作用下，会发生剪切破坏或者剪切屈曲破坏，因此在设计时要按照剪切屈服前不发生剪切屈曲，极限荷载作用时不发生剪切屈服来进行验算，且考虑桥梁横向刚度等因素确定构造尺寸。本桥的波形钢腹板选用BCSW1600型，波长1600mm，波高220mm，直板段长度为430mm，斜板段水平长度为370mm，内径R为15倍钢板厚度，钢板厚度14mm～24mm。为了便于波形钢腹板的纵向连接，节段长度取为波长1600mm的整数倍，波形钢板间连接先用焊接螺栓做临时固定，然后采用双面搭接贴角焊接。（见图3、图4）。
嵌入型连接件 2.4 波形钢腹板防腐设计。本桥波形钢腹板内外表面防护采用重防腐涂装，涂装耐久性要求不低于25年，施工环境的温度不低于5度，相对湿度不得高于85%，工作表面温度不得高于50度，工作表面不可有油及其他污渍。除表面的面漆可在露天施工外，其余均在室内进行。
3.1 整体计算。孔李副航道桥整体计算包括：施工阶段应力计算，持久状况抗弯承载能力极限状态验算，正常使用极限状态验算，持久状况构件应力验算，波形钢腹板剪应力验算等。
3.1.1 持久状况抗弯承载能力极限状态验算。波形钢腹板的抗弯承载力计算只计入混凝土顶板和底板的EI和EA，忽略波形钢腹板对抗弯的贡献。按以上原则进行承载能力极限状态最不利组合下的桥梁抗弯承载能力验算，从计算结果看，中跨跨中极限承载力最大值为402451.5KN·m，而最不利组合弯矩最大值为283274.9KN·m；中墩支点极限承载力最大值为1206158.5KN·m，而最不利组合弯矩最大-1057366.7KN·m。整体验算结果满足规范要求。（见图7）。
3.1.2 正常使用极限状态验算。
（1）混凝土抗裂验算。主梁按全预应力构件进行设计，在荷载短期效应组合下，除两端的箱梁截面上缘出现局部拉应力（该部分为钢筋混凝土构件），其余截面均未出现拉应力（截面上缘最小正应力为-0.6MPa，墩顶位置处；截面下缘最小正应力为-0.9MPa），主梁在荷载短期效应组合下满足要求。
式中：τ ——波形钢腹板的设计剪应力；
Sw ——设计荷载作用时，作用于波形钢腹板的剪力；
h——波形钢腹板的垂直方向高度；
t——波形钢腹板厚度。
τa——波形钢腹板的容许剪应力。
对于Q345钢材，厚度t≤16mm时，τa=120MPa ；当厚度t>16mm时，τa=113MPa 。对于设计荷载作用下的剪应力验算，采用荷载标准
【关键词】波形钢腹板 ；PC组合箱梁；PBL连接件
波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土腹板形成的一种新型钢混组合结构；它可以大幅度减轻箱梁的自重，减少下部结构的工程量，从而降低造价，实现桥梁的轻型化，彻底解决传统预应力混凝土箱梁腹板开裂的问题。是一种经济、高效、施工简便的新型桥梁结构。本文以设计中的孔李淮河公路大桥75+130+75m副航道桥为例，介绍这种组合结构桥梁的设计方法。
1. 工程总体概况
孔李淮河大桥桥位于安徽省淮南市境内，是连接潘集区与八公山区、谢家集区、凤台县的重要通道。大桥起点桩号K3+792.00，终点桩号K8+952.00，桥梁全长5160米，分别包括北侧堤外引桥、北侧跨堤引桥、副航道桥、主航道桥、南侧跨堤引桥、南侧堤外引桥。本文依托工程为副航道桥，为波形钢腹板PC组合箱梁桥，跨径布置为75+130+75m，上下行两幅，桥梁平面位于直线段内。箱梁顶面设置2%横坡。梁段采用挂篮悬臂浇注施工，连续墩墩顶临时固结，边跨等高梁段搭设临时支架现浇。
图1 箱梁跨中横断面
图2 箱梁支点处横断面2. 波形钢腹板PC组合箱梁设计
2.1 主梁整体设计。主梁采用单箱单室直腹板箱型断面，根据结构受力及通航净空要求，支点处梁高取为7.5m，跨高比为17.33，边跨端支点处和跨中梁高根据本桥结构特点取为3.8m，跨高比为34.2.支点到跨中下缘按1.8次抛物线变化。边跨设置4道横隔板，中跨设计8道横隔板，横隔板间距为9.6m～17.6m。顶板宽16m，两侧悬臂长4.05m，腹板间距7.9m；箱内顶板厚28cm，悬臂板端部厚20cm，悬臂板根部厚70cm；箱梁底板宽8.5m，底板后28cm～80cm，墩顶处局部加厚到150cm。（见图1、图2）。
2.2 波形钢腹板设计。波形钢腹板PC组合箱梁波形钢腹板在剪力作用下，会发生剪切破坏或者剪切屈曲破坏，因此在设计时要按照剪切屈服前不发生剪切屈曲，极限荷载作用时不发生剪切屈服来进行验算，且考虑桥梁横向刚度等因素确定构造尺寸。本桥的波形钢腹板选用BCSW1600型，波长1600mm，波高220mm，直板段长度为430mm，斜板段水平长度为370mm，内径R为15倍钢板厚度，钢板厚度14mm～24mm。为了便于波形钢腹板的纵向连接，节段长度取为波长1600mm的整数倍，波形钢板间连接先用焊接螺栓做临时固定，然后采用双面搭接贴角焊接。（见图3、图4）。
嵌入型连接件 2.4 波形钢腹板防腐设计。本桥波形钢腹板内外表面防护采用重防腐涂装，涂装耐久性要求不低于25年，施工环境的温度不低于5度，相对湿度不得高于85%，工作表面温度不得高于50度，工作表面不可有油及其他污渍。除表面的面漆可在露天施工外，其余均在室内进行。
3.1 整体计算。孔李副航道桥整体计算包括：施工阶段应力计算，持久状况抗弯承载能力极限状态验算，正常使用极限状态验算，持久状况构件应力验算，波形钢腹板剪应力验算等。
3.1.1 持久状况抗弯承载能力极限状态验算。波形钢腹板的抗弯承载力计算只计入混凝土顶板和底板的EI和EA，忽略波形钢腹板对抗弯的贡献。按以上原则进行承载能力极限状态最不利组合下的桥梁抗弯承载能力验算，从计算结果看，中跨跨中极限承载力最大值为402451.5KN·m，而最不利组合弯矩最大值为283274.9KN·m；中墩支点极限承载力最大值为1206158.5KN·m，而最不利组合弯矩最大-1057366.7KN·m。整体验算结果满足规范要求。（见图7）。
3.1.2 正常使用极限状态验算。
（1）混凝土抗裂验算。主梁按全预应力构件进行设计，在荷载短期效应组合下，除两端的箱梁截面上缘出现局部拉应力（该部分为钢筋混凝土构件），其余截面均未出现拉应力（截面上缘最小正应力为-0.6MPa，墩顶位置处；截面下缘最小正应力为-0.9MPa），主梁在荷载短期效应组合下满足要求。
式中：τ ——波形钢腹板的设计剪应力；
Sw ——设计荷载作用时，作用于波形钢腹板的剪力；
h——波形钢腹板的垂直方向高度；
t——波形钢腹板厚度。
τa——波形钢腹板的容许剪应力。
对于Q345钢材，厚度t≤16mm时，τa=120MPa ；当厚度t>16mm时，τa=113MPa 。对于设计荷载作用下的剪应力验算，采用荷载标准