组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
0
波折腹板组合箱梁桥 --内容构成
现状及其发展
结构体系及其布置
组合箱梁的设计计算
箱梁截面的连接
设计施工实例
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
1
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁的分类及其特点
◇ 箱梁
◇ 钢箱梁
◇ 混凝土箱梁
◇ 组合箱梁
◇ 闭合截面组合箱梁
◇槽形截面组合箱梁
◇双重截面组合箱梁
◇波折腹板 组合箱梁 ☆
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
2
波折腹板组合箱梁桥 —提出的缘由
◇ 混凝土 箱梁腹板厚度、自重较大，特别是设置预应力筋
◇ 预应力筋外移、即采用体外索后,自重能得到部分减轻
◇ 腹板与顶底板形成一体，顶底板的温差及其腹板的干燥
收缩引起的应力问题比较突出，会出现各种各样的裂缝，
严重地影响了承载性能及其耐久性。
◇ 法国的桥梁工程界在这方面作了许多开创性的工作，即
通过用 预制混凝土腹板, 平板钢腹板 或 波折钢板腹板,来
改善力学性能及其减轻上部结构自重的目的。
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
3
波折腹板组合箱梁桥 —提出的缘由
◇ 法国的 Vecchio桥,预制混凝土腹板互不相连,腹板与顶底板的连接是
通过在腹板中设置预应力钢筋来实现。
◇ 预制混凝土腹板通常是在工厂浇注，质量容易确保，在保持抗剪性能、
减轻自重的同时，而且 在施工时干燥收束变形基本上已稳定 。
顶板
锚固端
预制腹板
预应力筋
底板
固定端
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
4
波折腹板组合箱梁桥 —提出的缘由
◇ 法国的 La Ferte Saint-Aubin桥，用钢腹板来代替混凝土腹板的简支箱梁
桥，采用了体外索施加纵向预应力。
◇ 钢腹板与混凝土顶底板之间通过各种连接件比较容易结合在一起，但是
在施加纵向预应力时钢腹板损失了部分预应力，并且为防止发生局部屈曲
必须焊接纵向加劲肋。
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
5
混凝土顶板
体内索
波折腹板
体外索
混凝土底板
横隔板
体内索
腹板
波折腹板组合箱梁桥 —提出的缘由
◇ 法国 于 1986年提出用弯成 波折形状的薄壁钢板,来代替
混凝土腹板,建成跨度 31m+43m+31m、首座连续波折腹
板组合箱梁桥。
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
6
波折腹板组合箱梁桥 —技术特点
◆ 用波折钢腹板替代混凝土腹板,主梁自重大约
可以减轻 20%；
◆ 波折钢板是利用弯折成形的波形几何形状来代
替加劲肋，具有 很高的抗剪强度 ；
◆ 波折腹板在桥梁纵向刚度几乎为零，使腹板、
上下混凝土翼缘板相互不受到约束,徐变、
干燥收缩、温差等的影响减小 ；
◆ 波折腹板在桥梁纵向刚度几乎为零，大幅度 提
高了施加预应力的效率 ；
◆ 箱梁腹板制作可以实行工厂化，并且伴随着自
重的减轻,架设更容易 。
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
7
波折腹板组合箱梁桥 —现状与发展
德国
Altwipfergrund 桥，在建
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
8
波折腹板组合箱梁桥 —现状与发展
日本，栗东低塔斜拉桥
最大跨径为 170m
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
9
波折腹板组合箱梁桥 —现状与发展
日本、矢作川斜拉桥
174.7m+2× 235.0m+174.7m
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
10
波折腹板组合箱梁桥 —现状与发展
日本、日见低塔斜拉桥
91.8m+180m+91.8m
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
11
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
◇ 纵向立面布置 — 形式
◆ 当采用等高截面时，能够加大跨中截面高度，提高体外索的偏心量
◆ 当跨度更大时就要考虑采用变截面梁，即折线或曲线变化形式
箱梁高度变化形式
(b) 折线变化(a) 直线变化
(c) 曲线变化 (d) 等高腹板
波折腹板 波折腹板
波折腹板 波折腹板
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
12
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
(b) 本谷桥
◇ 波折腹板 — 形状特点
◆ 本谷桥腹板间是采用螺栓连接，要确保直线部分能够布置 3列螺栓，
为此其波折腹板的弯曲半径仅为板厚的 7倍。
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
13
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
◇ 横隔梁板 — 波折腹板箱梁与混凝土箱梁的截面性能比较
(b) 波折腹板箱梁(a) 混凝土箱梁
波折腹板箱梁与混凝土箱梁的截面性能比较
截面 刚 度 单 位 波折腹板箱梁（ S） 混凝土箱梁（ C） S/C
截面 积 (A) m2 5.80 7.12 0.81
纵 向抗弯 刚 度 (EI) kNm2 1.74×108 1.92×108 0.91
横向抗弯 刚 度 (EI) kNm2 1.25×108 1.67×108 0.75
抗剪 刚 度 (GA) kN 2.08×106 2.73×107 0.08
抗扭 刚 度 (GJ) kNm2 6.57×107 1.66×108 0.40
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
14
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
◇ 体外索及其锚固块 — 体外索布置方式的比较
(b)集中方式
(a)分散方式
体外索的布置方式
体内索
转向块 体外索
体外索
横隔板体内索
预留孔
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
15
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
◇ 体外索及其锚固块 — 体外索布置方式
◆ 结构索 通过跨内的 各横隔板转向 加以布置，而每块节段梁是用 2根施工
索进行悬臂架设。
◆ 每块节段梁的长度为 4.8m,在箱梁内侧设置 2个锚固块固定施工索 。
施工索布置的实例 (mm)
(a) 立面图
(b)平面图
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
16
波折腹板组合箱梁桥 —结构体系及其布置
◇ 箱梁横截面的构造形式 — 横向单面坡度的调整方式
◆ 以混凝土顶板厚度来调整；
◆ 以 2腹板高度不同使顶板倾斜来调整；
◆ 以 2腹板高度相同使顶底板同时倾斜来调整；
◆ 以全截面倾斜来调整。
(b) 腹板高度变化(a) 顶板厚度变化
横向单面坡度的调整方式
(c) 顶底板倾斜
(d) 全截面倾斜
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
17
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板间的连接
◆ 桥梁纵向刚度极小，不需要承担轴力，仅仅需要考虑如何有效地承担剪力。
焊接连接形式
(b) 贴角焊接(a) 坡口焊接
波折钢板 波折钢板
焊缝 焊缝
(c) 用翼缘板的单面摩擦
(a) 单面摩擦 (b) 双面摩擦
盖
板波折腹板 波折腹板
螺栓
高强螺栓连接形式
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
18
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
◇ 连接
◇ 翼缘型
◇ 嵌入型
◇ 型钢连接件
◇开孔钢板连接件
◇焊钉连接件
◇组合方式
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
19
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
开孔钢板连接件型型钢连接件型
钢筋
U形钢筋
型钢连接件
波折钢板
开孔钢板 钢筋
翼缘板
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
20
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
波折钢板
焊钉
翼缘板
焊钉连接件型
组合连接方式的一例
波折钢板
贯通钢筋
钢筋孔
T形钢
焊钉
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
21
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
翼缘型接合的一例
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
22
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
嵌入型连接的一例嵌入型连接的构造
贯通钢筋
波折钢板连接钢筋
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
23
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与混凝土顶底板的连接 — 连接形式分类
连接带板
用带板的嵌入型连接
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
24
波折腹板组合箱梁桥 —箱梁截面的连接
◇ 波折腹板与内衬混凝土的连接 — 连接形式分类
与内衬混凝土间的连接 (mm) 波折钢板的施工实例
混凝土
波折腹板
内侧 外侧
组合结构桥梁设计新理念 同济大学桥梁工程系
25
波折腹板组合箱梁桥 —锅田高架桥