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1、 报告编号：2011210002089L科 技 查 新 报 告项目名称：波折腹板组合箱梁桥成套技术研究委 托 人：辽宁省交通规划设计院委托日期：2011年 09月23日查新机构（盖章）：辽宁省科学技术情报研究所查新完成日期： 2011 年10月13日 中 华 人 民 共 和 国 科 学 技 术 部 二年制查新项目名 称中文：波折腹板组合箱梁桥成套技术研究英文：Complete Sets Of Technique Research of Composite Box Girder With Corrugated Steel Webs Bridge查新机构名 称 辽宁省科学技术情报研究所通讯地址沈阳
2、市高新技术产业开发区浑南二路8号（中电投东北电力有限公司D楼）邮政编码110181负 责 人孙玉茹电话 23931010 联 系 人连丽艳电话 23930447-618 传 真23931010E-mail：一、查新目的1. 申报省级以上科技成果鉴定。二、 查新项目的科学技术要点波折腹板组合箱梁桥，主要是利用波折钢板较高的抗剪承载性能承担截面剪力；利用波折钢板抗弯性能较差使顶底板单独承担截面弯矩；利用波折钢板的自由压缩性减小预应力施加量；使用耐候钢腹板减少后期维护费用。通过波折钢腹板与混凝土顶底板的合理组合，建立在性能上比钢箱梁、混凝土箱梁更好的新型箱梁结构体系，达到改变清一色中等跨度混凝土桥梁
3、局面的目的。钢与混凝土组合结构作为仅次于钢结构、混凝土结构的第3种结构形式，已开始受到科技界的高度重视，列入了2004年度国家自然科学基金的重点支持项目之一，也是近几年交通部西部科研比较重视的研究领域。目前，我国波折腹板组合箱梁桥结构计算理论的研究在国内刚刚起步，是我国桥梁结构技术研究的一个新型领域。通过本项目的研究，将为这一新型桥梁结构体系在我国的推广应用奠定理论基础，而该型桥梁的建设成套技术，对正在进行大规模基础建设的我国来说，是一个当务之急的重要研究项目。三、查新点与查新要求查新点：1. 本研究把有限弹簧元法应用到波折钢腹板与混凝土顶底板组合箱梁的承载力分析，从而为探讨各腹板剪力作用的分
4、担率提供了有效的分析工具。2. 本项目提出在腹板的翼缘板上焊接开孔钢板作为连接件使用的这一设计技术，依据钢板孔中混凝土的抗剪性能来防止疲劳问题的发生，从而使腹板与顶底板之间这一最重要的接合部位的设计更趋合理，更容易完善多室单箱组合箱梁的结构体系。3. 波折腹板组合箱梁采用体内外混合配束的方式布置，提出了恒载由体内预应力承受，活载由体外预应力承受的配筋原则。查新要求：国内外有无相同或同类研究。四、文献检索范围及检索策略国内联机检索：数据库：中国科技期刊数据库 1989-2011中国科学技术成果库 1986-2011中国科技经济新闻数据库 1992-2011国家科技成果信息网 1991-2011中
5、国专利文献数据库 1985-2011中国学术会议论文数据库 1989-2011中国学位论文数据库 1989-检索策略：1. 有限弹簧元*（波折钢腹板+波折腹板+波形钢腹板）*混凝土*顶底板*承载力2. 开孔钢板*（波折钢腹板+波折腹板+波形钢腹板）*混凝土*顶底板3. （波折钢腹板+波折腹板+波形钢腹板）*组合箱梁*体内预应力*体外预应力国际联机检索：数据库：美国工程索引 (EI) 1970-2011英国科学文摘（INSPEC） 1969-2011世界专利索引（WPINDEX） 1963-2011欧洲专利数据库网 (ESPCENET) 1980-2011检索策略：1. spring *fini
6、te*element*corrugated*steel*web*concrete* (carrying+bearing ) * capacity2. perfobond*steel*plate *corrugated*steel*web*concrete* top* bottom 3. corrugated*steel*web* composite*box*girder* external*internal*prestress 五、检索结果经国内外文献检索，查到有关该课题的主要相关文献13篇，其中中国科技论文6篇，国外科技论文7篇。1城市高架组合结构桥梁国际发展概况 作者 邵长宇机构 上海市政
7、工程设计研究总院 刊名 上海公路-2008(1).-28-30 关键词 城市高架 组合结构 国际发展 ISSN 1007-0109分类号 U448.28 TU398文摘 简要介绍了组合结构桥梁在欧美等发达国家的发展应用情况,接着对组合钢板梁桥、组合钢箱梁桥、波折腹板组合箱梁桥以及钢桁腹杆组合桥等城市高架桥梁中常用的组合结构桥梁的技术特点进行了分析与阐述,对近年来为提升组合结构桥梁在小跨度范围的竞争力而开发的新型组合结构桥梁的技术特点与创新点进行了介绍。最后指出：组合结构桥梁可以从钢桥与混凝土桥中找到共同结合点,使结构设计、施工、维修更趋合理并具有全寿命经济性。应该在新一轮城市桥梁建设中抓住机遇
8、、大力发展。2 波折腹板组合箱梁桥结构体系分析 作者 刘玉擎机构 同济大学桥梁工程系，上海200092 刊名 桥梁建设-2005(1).-1-4 关键词 组合梁 箱形梁 结构体系 波折腹板 桥梁设计 ISSN 1003-4722分类号 U448.216文摘 通过用波折钢腹板代替混凝土腹板，箱梁的顶、底板及其腹板相互间不受到约束，能够减小徐变、干燥收缩、温差的影响，从而达到主动控制设计的目的。依据大量的实桥数据，详细地论述了波折腹板组合箱梁桥的结构布置特点、截面各组成部分的连接形式、腹板尺寸的取值等设计方法。波折腹板组合箱梁是由混凝土顶底板、波折钢腹板、横隔板、体内外预应力索等构成，通过采用波折
9、形状的钢腹板，构成钢板与混凝土组合箱梁截面体系，能够更加有效地施加预应力。波折腹板与混凝土顶底板之间的连接方式大致有2种，即腹板上下端焊接翼缘板并配置连接件的翼缘型；把腹板直接伸入到混凝土顶底板中、并在腹板上设有圆孔的嵌入型 。依据使用的连接件不同，翼缘型接合方式又可以分成型钢连接件型、焊钉连接件型及其开孔钢板连接件型.3波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁结构在中国桥梁工程中的应用 作者 万水 李淑琴 马磊机构 东南大学交通学院,江苏南京210096 刊名 建筑科学与工程学报-2009.26(2).-15-20 关键词 波形钢腹板 组合结构桥梁 抗剪连接件 屈曲 ISSN 1673-2049分类号
10、 TU279.7文摘 介绍了波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合箱梁桥中波形钢腹板的设计方法，给出了中国在建和已建的该类桥梁结构中波形钢腹板的抗剪屈曲界限图，总结了中国在这种桥梁中所使用的几种抗剪连接件形式，并介绍了2种新型的抗剪连接件及2007年以来中国在建的4座波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构及其特点，为今后这种结构的桥梁建设提供了有益的参考。由河南省交通规划勘察设计院有限责任公司设计的中国第1座无背索波形钢腹板PC组合结构斜拉桥 新密溱水路大桥(图7)于2009年开始建设。波形钢腹板与顶板采用TwinPBI 抗剪连接件，开孔钢板开孔直径60 mm，纵桥向间距150 mm，贯穿钢筋采用直径20
11、 mm的钢筋。波形钢腹板与底板用焊钉抗剪连接件连接，采用M22的普通焊钉。采用OVM永久性体外预应力体系配套的锚具和常规的有黏结OVM 锚具体系.4波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究 作者 贺君 刘玉擎 陈艾荣机构 同济大学桥梁工程系,上海200092 刊名 公路交通科技-2008.25(6).-65-70 关键词 桥梁工程 组合箱梁 有限元 体内外预应力索 ISSN 1002-0268分类号 U448.216文摘 通过采用混合单元建立波折钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型，研究体内外混合配索结构的预应力参数，包括体内外索比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对力学性能
12、的影响。分析结果表明，跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉力有关；而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化，建议采用合理比例的体内外索混合配筋形式，张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60。为该新型结构体内外混合预应力设计提供参考。波折钢腹板预应力组合梁桥基本的预应力配筋原则是：采用体内预应力及体外预应力的混合配筋形式，自重、施工荷载及二期恒载等永久荷载由体内预应力承受，车辆等可变荷载由体外预应力承受。为了研究体外索布置形式对波折腹板组合箱梁截面受力性能的影响，不考虑布置体内索，同时通过设比例的体内外混合配束可以弥补体外和体内预应力结构的不足，充分发挥两者的优势。通过综合考虑，建议本桥采用
13、体外索比例为30 一40的混合配筋形式。5波折腹板组合箱梁桥设计与施工波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁是一种新型的结构形式，它充分利用了混凝土和波形钢板的材料特点，能够有效地实现主梁的轻型化，进而减轻下部结构的工程量，同时解决了混凝土腹板出现斜裂缝的问题，也方便了施工。 本文在参阅国内外有关文献及实桥资料的基础上，分析波折腹板组合箱梁的构造特征和受力特点，提出该类型桥梁的设计方法。同时结合上跨天桥的设计实例，分析了整个桥梁的设计过程，尤其对各截面尺寸的拟定、预应力筋的布置、结构计算以及施工要点等进行了详细介绍，对有关问题进行了探讨。在这基础上建立了全桥的有限元模型，对结构在各种组合作用下
14、的正常使用和承载能力极限状态进行了详细验算分析，并对支架现浇的施工要点进行了阐述。 本文结合实例对波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的受力特性进行研究，为我国研究和修建同类型桥梁在理论和实际设计施工上提供了支持。 作 者： 章世祥 学科专业： 桥梁工程 授予学位： 硕士 学位授予单位： 同济大学 导师姓名： 肖汝诚刘玉擎 学位年度： 2006 语 种： chi 分类号： U448.213 U445.4 关键词： 波形钢腹板 组合箱梁桥 施工受力 有限元分析 预应力混凝土 机标分类号： 机标关键词： 波形钢腹板 组合箱梁桥 预应力混凝土 施工要点 设计实例 下部结构 承载能力极限状态 桥梁 有限元模型
15、 连续箱梁桥 组合作用 支架现浇 预应力筋 受力特性 受力特点 设计施工 设计方法 上跨天桥 截面尺寸 结构形式 6波折钢腹板组合箱梁桥设计波折钢腹板组合箱梁桥是一种新型桥梁结构体系,通过利用波折形钢板来替代混凝土箱梁的腹板。从而达到减轻结构自重、提高预应力施加效率的目的,同时又可解除箱梁腹板与顶底板的相互约束并减小温差、干燥收缩以及徐变的不利影响.以某公路桥设计为例,介绍了其主要技术参数取值以及波折钢腹板与混凝土顶底板、混凝土横隔板的连接等构造上采取的技术措施,并对结构计算和施工方案简要介绍,为该类桥梁的设计提供参考。作 者： 章世祥刘玉擎 作者单位： 章世祥(江苏省交通规划设计院,江苏南京
16、,210005)刘玉擎(同济大学桥梁工程系,上海 200092) 母体文献： 中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十次年会论文集 会议名称： 中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十次年会 会议时间： 2005年08月06日 会议地点： 成都 主办单位： 中国钢结构协会 语 种： chi 关键词： 箱梁桥 波折钢腹板 桥梁设计 结构计算 7Title: Composite bridges contructed with corrugated steel web box girders Authors: Sayed-Ahmed, E.Y.1, 2 Author affiliation: 1 A
17、in Shams University, Egypt2 Qatar University, Qatar Corresponding author: Sayed-Ahmed, E.Y. Source title: Role of Concrete Bridges in Sustainable Development - Proceedings of the International Symposium - Celebrating Concrete: People and Practice Abbreviated source title: Role Conc. Bridges Sustaina
18、ble Dev. Proc. Int. Symp. Celebrating Conc. People Pract. Monograph title: Role of Concrete Bridges in Sustainable Development - Proceedings of the International Symposium - Celebrating Concrete: People and Practice Issue date: 2003 Publication year: 2003 Pages: 43-52 Language: English ISBN-10: 0727
19、73248X ISBN-13: 9780727732484 Document type: Conference article (CA) Conference name: Role of Concrete Bridges in Sustainable Development - International Symposium Celebrating Concrete: People and Practice Conference date: September 3, 2003 - September 4, 2003 Conference location: Dundee, United kin
20、gdom Conference code: 66796 Sponsor: Institute of Concrete Technology, UK; American Concrete Institute; Czech Society of Structural and Civil Engineers Publisher: Thomas Telford Services Ltd Abstract: Composite steel-concrete box girders with corrugated steel webs represent a new innovative structur
21、al system which has successfully emerged in the past two decades for short to medium span bridges. Two combined new innovations are used in these bridges: box girders with corrugated steel webs and longitudinal external prestressing. The external prestressing cables are commonly embedded inside the
22、box girder. The reinforced concrete bridge deck slab may also be transversely prestressed. Four bridges in France and three in Japan have recently been built with this hybrid system. The lengths of these bridges range between 31.0 m to 496.0 m with a maximum free span of 97.2 m. The height-to-thickn
23、ess ratio of the corrugated steel web plates reaches 445 in one of these bridges. Details of this new structural system are outlined in this paper. The seven bridges constructed to-date using this system are discussed in details.文献7介绍了采用纵向体外预应力布置方式的波折腹板组合箱梁桥。8Title: Verification of incremental launc
24、hing construction safety for the Ilsun Bridge, the worlds longest and widest prestressed concrete box girder with corrugated steel web section Authors: Jung, Kwanghoe1, 2 ; Kim, Kwangsoo3 ; Sim, Chungwook2, 4 ; Kim, Jangho Jay1 Author affiliation: 1 Yonsei Univ., School of Civil and Environmental En
25、gineering, 134 Shinchon-dong, Seodaemun-gu 120-794, Korea, Republic of2 Institute of Construction Technology, Hyundai Engineering and Construction Co., Ltd., 102-4, Mabuk-dong, Giheung-gu, Yongin-si, Gyounggi-do 446-716, Korea, Republic of3 HwaMyung Bridge Construction Project, Hyundai Engineering a
26、nd Construction Co., Ltd., Deajoa-1st-dng, Busan-si 618-141, Korea, Republic o4 School of Civil and Environmental Engineering, Purdue Univ., Lafayette, IN, United States Corresponding author: Kim, K. (jkhhdec.co.kr) Source title: Journal of Bridge Engineering Abbreviated source title: J Bridge Eng V
27、olume: 16 Issue: 3 Issue date: May-June 2011 Publication year: 2011 Pages: 453-460 Language: English ISSN: 10840702 CODEN: JBENF2 Document type: Journal article (JA) Publisher: American Society of Civil Engineers (ASCE), 1801 Alexander Graham Bell Drive, Reston, VA 20191-4400, United States Abstract
28、: The Ilsun Bridge is the worlds longest (801m in total length) and widest (30.9m in maximum width) prestressed concrete box girder bridge incorporating a corrugated steel web. This bridge has fourteen spans, twelve of which were erected using an incremental launching method, a method that is rarely
29、 applied in this type of bridge. To verify the construction safety of the Ilsun Bridge, this investigation focuses on the span-to-depth ratio, buckling shear stress of the corrugated steel webs, optimization of the length of the steel launching nose, detailed construction stage analysis, and the str
30、ess level endured by the corrugated steel webs during the launching process. The span-to-depth ratio of the Ilsun Bridge was found to be well-designed, using a conservative corrugated steel web design. Further, our investigation revealed that the conventional nose-deck interaction equation was not s
31、uitable for corrugated steel web bridges. As a result, a detailed construction stage analysis and measurements of this bridge was performed to examine stress levels and ensure safety during the erection process. The results revealed that there are essential design issues that should be considered wh
32、en designing prestressed concrete box girder bridges with corrugated steel webs and that, when constructing them, the incremental launching method should be used. 2011 American Society of Civil Engineers.文献8提及了证明世界上最长最宽的预应力混凝土波折腹板组合箱梁桥结构安全的方法。9Structural spatial analysis method of prestressed concre
33、te box girder with corrugated steel websXie, Xu1, 2; Zhu, Yue-Feng1; Zhang, Zhi-Cheng1; Huang, Jian-Yuan3 Source: Zhejiang Daxue Xuebao (Gongxue Ban)/Journal of Zhejiang University (Engineering Science), v 42, n 9, p 1506-1514, September 2008; Language: Chinese; ISSN: 1008973X; DOI: 10.3785/j.issn.1
34、008-973X.2008.09.008; Publisher: Zhejiang University PressAuthor affiliation: 1 Department of Civil Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China 2 Department of Civil Engineering, Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo 315100, China 3 Department of Civil Engineering,
35、 Ningbo University, Ningbo 315211, China Abstract: In order to improve the structural calculation precision of prestressed concrete box girder with corrugated steel webs and develop spatial analysis of this kind of structures, a new numerical method was proposed based on finite element theory with s
36、hell element. The corrugated steel web and the concrete flanges were simulated with orthotropic plate element and isotropic plate element respectively. Two- and three-order displacement functions of plate elements were introduced according to the deformation characteristics of box girder. The stiffn
37、ess matrices were established by the sub-parametric element method. The results of static and free vibration analysis obtained using the proposed method showed a good agreement with those from the standard finite element techniques. Compared with the current computational theory of prestressed concr
38、ete box girder with corrugated steel webs, the precision of the proposed method, is remarkably improved by taking the effects of spatial deformation into analysis with fewer elements, and the method is proved to be practical. (8 refs.)文献9提及了预应力混凝土波折腹板组合箱梁空间结构分析方法。10Optimum analysis of web of prestre
39、ssed concrete composite box girder bridge with waveform steel websYang, Xia-Lin1; Niu, Lin-Min1 Source: 2011 International Conference on Electric Technology and Civil Engineering, ICETCE 2011 - Proceedings, p 2434-2437, 2011, 2011 International Conference on Electric Technology and Civil Engineering
40、, ICETCE 2011 - Proceedings; Language: Chinese; ISBN-13: 9781457702907; DOI: 10.1109/ICETCE.2011.5775198; Article number: 5775198; Conference: 2011 International Conference on Electric Technology and Civil Engineering, ICETCE 2011, April 22, 2011 - April 24, 2011; Sponsor: IEEE Beijing Section ED Ch
41、apter; Publisher: IEEE Computer SocietyAuthor affiliation: 1 Civil Engineering College, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, China Abstract: A 3D finite element model of a prestressed concrete composite box girder with waveform steel webs is established by means of the composite element method. The
42、 influence about geometric parameters of waveform steel webs is analyzed by used linear and nonlinear finite element calculation of steel box girder. It shows that bending stress and warping stress was reduced by increasing the bending angle of waveform steel webs of composite beams, while the buckl
43、ing strength improved obviously; the ratio of the top slab maximum thickness and the floor slab maximum thickness of box girder to the waveform steel webs thickness should be about 20; the mechanical properties of composite beams will be improved by reducing the length of straight slabs of corrugate
44、d steel webs. 2011 IEEE. (5 refs.)文献10提及了预应力混凝土波折腹板组合箱梁桥的优化分析。11Shear connectors in PC box girder bridge with corrugated steel websTategami, Hisao1; Ebina, Takayuki1; Uehira, Kenji1; Sonoda, Keiichiro2; Kitoh, Hiroaki2 Source: Proceedings of the Conference: Composite Construction in Steel and Concre
45、te IV, p 213-224, 2000; ISBN-10: 0784406162, ISBN-13: 9780784406168; Conference: Proceedings of the Conference: Composite Construction in Steel and Concrete IV, May 28, 2000 - June 2, 2000; Sponsor: United Engineering Foundation, Inc.; Publisher: American Society of Civil EngineersAuthor affiliation
46、: 1 Research and Development Center, DPS Bridge Works Co., Ltd., Otsuka Bldg., 1-16-6, Kita-Otsuka, Toshima-Ku, Tokyo, 170-0004, Japan 2 Department of Civil Engineering, Osaka City University, 3-3-138, Sugimoto, Sumiyoshi, Osaka, 558-8585, Japan Abstract: Thel performance of steel-concrete composite structures depends significantly upon the bond characteristics of connection between concrete and steel plates. A new type of shear connectors was developed using perforated steel plates, commonly known as perforbond. An experimental investigation was conducted to study the shear strength