一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁、鋼箱及制作方法與流程
1.本發明涉及橋梁工程技術領域，特別涉及一種波折腹板預應力鋼箱混凝土強勁蓋梁及其制作方法。
背景技術：
2.目前，公路改擴建項目逐年增多，為滿足交通量需求，橋梁寬度不斷加寬、向著雙向8車道、10車道發展；同時，受跨線、跨河、行洪及環保要求等邊界約束，橋梁下部的蓋梁跨徑越來越大，逐步突破30m甚至40m跨徑級。隨跨徑級的突破，橋梁上部主梁榀數驟增、荷載水平極大，對下部蓋梁的承載強度、剛度及穩定性都提出了更嚴苛的要求，超大跨蓋梁結構體系設計與施工可借鑒經驗匱乏。
3.橋梁工程建設中，通常采用混凝土蓋梁和鋼結構蓋梁。混凝土蓋梁自重大、承載能力不足、耐久性差、抗震性能差，已無法滿足超大跨蓋梁的受力性能需求；同時，其制作過程需要經歷鋼筋綁扎、立模澆筑、養護、預應力張放、拆模等復雜工序，存在環境干擾大、支架模板消耗大、施工場地占用多、工期較長、成本較高等問題。鋼結構蓋梁局部穩定問題突出，為提高局部穩定的構造加勁板較多，材料消耗大、焊縫多、質量控制困難、建設與養護成本高，拆成散件運輸的構件容易變形，現場還原組拼難度大。因此，目前的蓋梁不能兼顧，亟待探索一種結構承載能力強、剛度和穩定性較高、便于裝配化快速施工且對環境干擾小的新型超大跨蓋梁結構。
技術實現要素：
4.本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述超大跨徑蓋梁的承載能力、剛度、穩定性不足的問題，提供一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁、鋼箱及制作方法，能夠充分發揮混凝土抗壓強度高、鋼材彎拉強度高和韌性好的雙重優勢，顯著提高蓋梁的承載能力和剛度，有效降低局部失穩風險，具有較好的韌性和抗震性能，同時還具有材料用量少、結構輕量化的特點，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁及施工要求。
5.為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：
6.一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其包括鋼箱、預應力束和混凝土，鋼箱包括由鋼材質制成的：波折形腹板，兩個波折形腹板垂直于鋼箱頂部和底部且位于鋼箱兩側，波折形腹板具有周期性重復布設的折痕，折痕垂直于波折形腹板的縱向，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱內側的波谷段和靠近鋼箱外側的波峰段，在蓋梁縱向方向，所有波峰段的頂部與支座支承中心線對齊；鋼箱為封閉結構且內部具有空腔，混凝土密實填充于空腔，多根預應力束預埋于混凝土內且預置有拉應力。
7.通過鋼箱、混凝土和預應力束的結合，顯著提高了蓋梁的承載能力、剛度、穩定性和混凝土強度；通過混凝土對鋼箱各部件提供單側支撐，有效降低鋼箱局部失穩風險，通過混凝土置于鋼箱內及鋼箱的封閉結構，能夠將混凝土完全封閉在內，防止外界地水、氣、鹽等侵入箱內混凝土，提升了蓋梁結構的耐久性和全壽命周期內性能；通過波折形腹板，其豎
向剛度大，提高了蓋梁的抗剪承載力，且波折形腹板面外剛度大，對混凝土的側向約束效應強，使混凝土的抗壓強度成倍提高，且波折形腹板縱向剛度弱，軸向類似于“手風琴”伸縮，不會對預應力造成抵消，使預應力能夠大部分施加于混凝土，能夠顯著增強有效預應力的作用，且波折形腹板的波折形狀與混凝土接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，極大降低了鋼箱與混凝土的脫空或滑移風險，使鋼箱和混凝土能夠更好地協同變形，共同參與受力；通過波峰段對齊支座中心線的設置，能夠提供足夠的支撐剛度，避免支撐處鋼箱頂部受壓失穩，抗失穩能力強，減少了鋼箱頂部寬度，并無需設置現有的任何支撐加勁肋，節省了大量材料消耗和焊接工作量；通過預應力束能夠進一步提高蓋梁的承載能力和剛度，韌性和抗震性能好，預應力束能夠提高混凝土開裂荷載，延遲結構開裂。相較于傳統鋼筋混凝土蓋梁和預應力混凝土蓋梁，傳統混凝土蓋梁達到極限承載力后喪失承載能力，韌性差，本發明的蓋梁結構能夠充分發揮混凝土抗壓強度高、鋼材彎拉強度高和韌性好的雙重優勢，能夠顯著提高蓋梁的承載能力和剛度，達到極限承載能力后還能繼續承載變形，而結構不會整體垮塌，具有較好的韌性和抗震性能，地震即使受損也不會喪失承載能力；同時蓋梁還具有材料用量少、結構輕量化的特點，蓋梁重量僅為傳統預應力混凝土蓋梁的1/10～1/8，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁要求。
8.在本發明較佳的實施方案中，上述波折形腹板包括多個腹板單元和連接組件，位于蓋梁跨中區域的腹板單元的厚度小于位于蓋梁兩端的腹板單元的厚度，相鄰腹板單元之間通過連接組件對接；腹板單元的面外剛度大，相較于平板形腹板，腹板單元對內部混凝土的側向約束效應更強，使混凝土抗壓強度成倍提高；通過將每個波折形腹板沿蓋梁縱向分段設計為多個腹板單元，在蓋梁兩端的波形腹板厚度更大、跨中區域厚度更小的設置，能夠滿足橋墩頂部蓋梁的較大抗剪需求，節約材料用量。
9.在本發明較佳的實施方案中，上述腹板單元還具有斜撐段，波峰段、波谷段和斜撐段分別呈長條型板狀，波峰段的兩側邊分別連接有斜撐段并形成外張槽口狀結構，波谷段的兩側邊分別連接有斜撐段并形成外張槽口狀結構，波峰段平行于波谷段，波峰段、波谷段和兩個斜撐段周期性重復設置形成腹板單元；通過波峰段、波谷段和斜撐段的設置，波折形腹板能夠形成周期性重復的波折形結構，在鋼箱兩側提供支撐，通過波峰段和波谷段，增強了波折形腹板的面外剛度。
10.在本發明較佳的實施方案中，上述連接組件包括內加勁連接板、外加勁連接板和連接件，相鄰腹板單元的對接處為對接段，對接段為部分寬度的波峰段或部分寬度的波谷段，相鄰兩個對接段對接作為波峰段或波谷段，外加勁連接板的內側與外張槽口狀結構相互匹配，外加勁連接板的內側緊貼對接處的一側，內加勁連接板置于相鄰腹板單元的對接處的另一側且與相鄰對接段位置正對，外加勁連接板的中部與相鄰對接段位置正對，外加勁連接板的兩側部分與相鄰對接段連接的斜撐段緊貼，對接段、內加勁連接板和外加勁連接板分別設有位置對應的用于穿過連接件的連接孔，內加勁連接板、相鄰對接段和外加勁連接板通過連接件固定；采用連接組件的優勢在于：一是采用焊接和高強螺栓連接相結合，腹板單元之間先焊接，再加上內加勁連接板、外加勁連接板一起把對接段夾住，對對接段這個較薄弱接觸線處進行了加強，雙重連接方式保證連接牢靠；二是高強螺栓摩擦型連接是依靠高強螺栓的緊固，在被連接件之間產生摩擦阻力來傳遞剪力，而本發明是雙面摩擦型高強螺栓連接，對接段的波折形腹板兩側受到內加勁連接板、外加勁連接板的雙面摩擦，其
連接效應是單面摩擦型的兩倍，連接處承受豎向剪力時，受力更安全可靠；三是內加勁連接板、外加勁連接板將波形腹板對接段夾緊并封閉，可以防止箱內混凝土從縫隙溢出。
11.在本發明較佳的實施方案中，上述多根預應力束呈弧形彎曲狀態且彎向鋼箱底部，不同根預應力束的彎曲弧度不同，所有根預應力束產生的彎矩之和m
p
用于完全或部分抵消外荷載作用下的彎矩理論ms值；通過預應力束能夠將預應力傳遞給混凝土，與鋼箱、混凝土一起形成組合，共同參與受力；原混凝土抗拉強度低，采用預應力束后，預應力大小和分布正好能將外荷載作用產生的拉應力抵消，使得蓋梁結構在荷載下不開裂或延遲開裂，即使產生裂縫，裂縫寬度也更小，進一步提高蓋梁的承載能力，提高后期運營過程中的耐久性，形成強勁的蓋梁結構，適用于超30m、40m跨徑級的場景。
12.在本發明較佳的實施方案中，上述鋼箱內還設有波紋管和定位鋼筋模塊，波紋管用于置入預應力束，波紋管通過定位鋼筋模塊固定至波折形腹板，多個定位鋼筋模塊間隔布置，波紋管呈弧形彎曲狀態，每個定位鋼筋模塊包括一組橫向鋼筋和多組豎向鋼筋，橫向鋼筋的兩端分別連接鋼箱兩側的波折形腹板，一組橫向鋼筋為兩根且分別用于卡在波紋管的頂和底，每組豎向鋼筋為兩根且分別用于卡在不同根波紋管的兩側；通過波紋管便于置入預應力束，以施加預應力，通過定位鋼筋模塊便于對波紋管的彎曲形狀進行固定，保持與設計的預應力束彎曲曲線形狀一致，通過定位鋼筋模塊能夠對鋼箱形成橫向加勁支撐，加強鋼箱的抗扭剛度，使其在運輸、安裝過程中穩定結構，無需設置額外的穩定措施來控制結構運輸和施工過程的變形，在混凝土灌注過程中，也能夠對拉波折形腹板，減小腹板單元面外變形，增強波折形腹板對鋼箱內混凝土的側向約束效應；定位鋼筋模塊取消了傳統鋼筋混凝土結構中復雜的鋼筋網，波紋管的定位安裝不再依靠鋼筋骨架進行，能夠根據波紋管的曲線和放樣結果進行靈活調整和安裝。
13.在本發明較佳的實施方案中，上述鋼箱還包括頂板、底板和封閉板，頂板和/或底板還設有多個相互間隔的帶孔加勁肋，頂板和底板分別為分節段的多段結構，不同節段的頂板和底板分別為非等厚度設置，頂板沿蓋梁縱向連接在兩個波折形腹板的頂部，底板沿蓋梁縱向連接在兩個波折形腹板的底部，封閉板設在鋼箱的兩端部，多根預應力束的兩端分別固定在鋼箱內混凝土兩端部，封閉板設有貫穿兩面的：波紋管伸出口、灌漿口和冒漿口，頂板、底板、兩個波折形腹板和兩個封閉板連接形成內部帶空腔的箱體結構；通過頂板、底板和封閉板，與波折形腹板一起形成封閉結構，通過封閉板的設置，混凝土能夠從鋼箱一端至另一端自密實灌注和填充，灌注過程能夠更加穩定地實施；通過波紋管伸出口便于設置波紋管，通過灌漿口便于向鋼箱內灌注混凝土，通過冒漿口檢驗混凝土是否灌滿鋼箱，確保混凝土的灌注密實性，使混凝土緊密貼合鋼箱，形成組合受力截面，通過帶孔加勁肋的設置，能夠避免頂板或底板局部失穩變形，帶孔設置使混凝土能夠灌注在孔內形成抗剪梢軸，使鋼箱與空腔內混凝土緊固連接，確保鋼箱與混凝土共同受力。
14.一種波折腹板預應力鋼箱，其包括：頂板、底板、封閉板和兩個波折形腹板，兩個波折形腹板分別垂直連接在頂板底部和底板頂部，兩個波折形腹板分別位于鋼箱兩側，波折形腹板具有周期性重復布設的折痕，折痕垂直于波折形腹板的縱向，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱內側的波谷段和靠近鋼箱外側的波峰段，在蓋梁縱向方向，所有波峰段的頂部與支座支承中心線對齊，封閉板設在鋼箱的兩端部，頂板、底板、兩個波折形腹板和兩個封閉板連接形成內部帶空腔的箱體結構；通過鋼箱提高蓋梁結構的剛度
和韌性，該蓋梁的抗扭剛度較大，波折形腹板豎向抗剪剛度大，顯著提高腹板抗剪剛度，波折形腹板縱向剛度弱，軸向類似于“手風琴”伸縮，不會對預應力造成抵消，使預應力能夠大部分施加于混凝土，能夠顯著增強有效預應力的作用，同時波折形腹板的面外剛度強，提高了腹板本身的面外剛度；通過波峰段對齊支座中心線的設置，減少了鋼箱頂部寬度，能夠提供足夠的支撐剛度，避免支撐處鋼箱頂部受壓失穩，由此無需設置現有的任何支撐加勁肋，節省了大量材料消耗和焊接工作量，同時還具有材料用量少、結構輕量化的特點，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁要求。
15.一種波折腹板預應力鋼箱的制作方法，制作上述的鋼箱，其制作方法包括以下步驟：
16.s1、根據截面受力情況和節省材料原則，加工頂板、底板和封閉板，將頂板和底板劃分為若干節段，不同節段的頂板、不同節段的底板分別采用等厚度或不等厚度的鋼板，焊接不同節段的頂板、不同節段的底板，最后在頂板底面和/或底板頂面焊接帶孔加勁肋；
17.s2、采用鋼板加工波折形腹板，將平面鋼板按折痕彎折設置為帶波峰段、波谷段和斜撐段的腹板單元，各腹板單元為波折形壓型鋼板，相鄰段腹板單元之間先焊接對接，再采用連接組件連接；
18.s3、在s2獲得的兩個波折形腹板之間安裝定位鋼筋模塊，先將波折形腹板按設計間距立式放置，根據設計的預應力束的弧形彎曲曲線確定多個定位鋼筋模塊的安裝位置和間距，將橫向鋼筋的兩端焊接在兩個波折形腹板內側，預留波紋管穿過位置并焊接豎向鋼筋，完成定位鋼筋模塊的安裝，再從波折形腹板一端的定位鋼筋模塊至另一端的定位鋼筋模塊穿入波紋管固定；
19.s4、將s3獲得的波折形腹板和s1獲得的頂板、底板進行焊接，組成兩端開放的箱體結構，再在箱體結構的兩端焊接封閉板，波紋管的的兩端分別從封閉板的中部以上位置伸出，形成封閉式的鋼箱；
20.其中，s1和s2的順序可互換。
21.通過頂板和底板的分節段、變厚度設計，能夠適應不同的橋梁場景，應用于常規跨徑蓋梁時，頂、底板厚度可采用等厚度設計，應用于超大跨徑蓋梁時，綜合權衡受力需求和經濟性；通過波折形腹板能夠在混凝土澆筑后對混凝土進行側向約束，使混凝土的抗壓強度成倍提高，通過定位鋼筋模塊便于預應力束的安裝，以方便施工時施加預應力，通過定位鋼筋模塊，鋼箱的抗扭剛度大，使其在運輸、安裝過程中為穩定結構，無需設置額外的措施來控制結構運輸與施工過程的變形，通過組合為箱體結構，為混凝土提供灌注空間，以形成鋼箱和混凝土結合的結構，增強了蓋梁的承載能力和剛度；制作方法簡單、使用部件數量較少、焊接工作量較少，制作方法方便，能夠提高各部件加工、制造、安裝等工序的工廠化施工，有利于實現標準化生產，提高生產效率。
22.一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的制作方法，其采用上述的鋼箱的制作方法的步驟s1～s4，制作方法還包括以下步驟：
23.s5、從鋼箱的一端封閉板的灌漿口灌注混凝土，混凝土在空腔內緊密壓實，直至混凝土從鋼箱的另一端封閉板冒漿口溢出時，停止灌注；
24.s6、待封閉箱體內混凝土達到設計強度后，將預應力束穿入對應的波紋管中并進行兩端張拉，張拉預應力達到設計值后，采用錨具將預應力束固定在混凝土兩端，再進行波
紋管的管道壓漿，最后澆筑預應力束兩端的封錨混凝土；
25.s7、待封錨混凝土達到設計強度后，采用鋼板將封閉板上的所有開孔進行焊接封閉，并涂刷防腐層。
26.該制作方法采用了頂板、底板、波折形腹板和封閉板形成封閉鋼箱，在鋼箱內安裝波紋管定位鋼筋模塊并穿入波紋管，然后澆筑箱內自密實的混凝土，待混凝土達到設計強度后完成預應力束穿入和張拉錨固、波紋管壓漿、封錨混凝土澆筑。波折形腹板作為混凝土灌注的支撐模板，能夠實現無支架、無模板的自架設快速施工，施工過程中無需對混凝土振搗，降低對橋下交通及周圍環境的干擾，避免傳統蓋梁的支架現澆施工帶來的支架模板消耗高、場地占用多、環境干擾強等問題；將混凝土和鋼箱結合，混凝土能夠依靠自身重力和流動性均勻自密實填滿鋼箱，無需振搗，有效降低對環境地噪音污染，混凝土和鋼箱接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，組合的結構能夠更好地協同變形，共同參與受力，極大降低鋼箱與混凝土的脫空與滑移風險；通過向鋼箱內灌注混凝土，能夠將混凝土和鋼箱結合，混凝土能夠依靠自身重力和流動性均勻自密實填滿鋼箱，無需振搗，有效降低對環境地噪音污染，混凝土和鋼箱接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，組合的結構能夠更好地協同變形，共同參與受力，極大降低鋼箱與混凝土的脫空與滑移風險；同時混凝土對鋼箱各部件提供單側支撐，降低鋼箱的局部失穩風險，鋼箱及其兩端封閉板的設置，能夠將混凝土完全封閉在內，提升了蓋梁結構的耐久性和生命周期的性能；該制作方法能夠提高混凝土開裂荷載，延遲結構開裂，進一步提升蓋梁的耐久性，增強了蓋梁的承載能力和韌性，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁施工要求。
27.與現有技術相比，本發明的有益效果：
28.1、該蓋梁，是波折形腹板的鋼箱、自密實的混凝土、預應力束形成的組合結構，相較于傳統鋼筋混凝土蓋梁和預應力混凝土蓋梁，傳統混凝土蓋梁達到極限承載力后喪失承載能力，韌性差，而本發明的蓋梁結構能夠充分發揮混凝土抗壓強度高、鋼材彎拉強度高和韌性好的雙重優勢，能夠顯著提高蓋梁的承載能力、和剛度，達到極限承載能力后還能繼續承載變形，而結構不會整體垮塌，還具有較好的韌性和抗震性能，地震即使受損也不會喪失承載能力，且震后經過修改還可繼續正常使用；同時蓋梁還具有材料用量少、結構輕量化的特點，蓋梁重量僅為傳統預應力混凝土蓋梁的1/10～1/8，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁要求。
29.2、該蓋梁，引入波折形腹板作為鋼箱兩側的腹板，通過波折形腹板能夠取得多種效果：一是提高了蓋梁豎向承載剛度和承載能力；二是提高了面外剛度，抗失穩能力強，使內部混凝土強度提高，且無需設置現有加勁肋，并減少了焊接工作量；三是蓋梁軸向的類似手風琴構造，減小了鋼箱對預應力的抵消作用，使大部分有效預應力能夠施加在箱內混凝土上，使預應力束的作用放大，極大提高了預應力提高蓋梁承載能力和韌性的作用效應。
30.3、該鋼箱，通過波折形腹板和對齊支座中心線的設置，無需設置任何腹板加勁肋，也減小了頂板懸臂寬度，能夠省去大量的材料和焊接工作量，能夠在確保較高承載能力和剛度的情況下，節約成本；通過組合為箱體結構，為混凝土提供灌注空間，可對填充其中的混凝土提供較強的側向約束效應，使混凝土抗壓強度成倍提高；同時還具有材料用量少、結構輕量化的特點，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁要求。
31.4、該鋼箱制作方法，將頂、底板分節段、變厚度設計，能夠適應不同的橋梁場景，應
用于常規跨徑蓋梁時，頂、底板厚度可采用等厚度設計，應用于超大跨徑蓋梁時，綜合權衡受力需求和經濟性；制作方法簡單、使用部件數量較少、焊接工作量較少，制作方法方便，能夠提高各部件加工、制造、安裝等工序的工廠化施工，有利于實現標準化生產，提高生產效率。
32.5、該蓋梁制作方法，通過波折形腹板作為混凝土灌注的支撐模板，能夠實現無支架、無模板的自架設快速施工，降低對橋下交通及周圍環境的干擾，避免傳統蓋梁的支架現澆施工帶來的支架模板消耗高、場地占用多、環境干擾強等問題；能夠將混凝土和鋼箱結合，混凝土能夠依靠自身重力和流動性均勻自密實填滿鋼箱，無需振搗，有效降低對環境地噪音污染，混凝土和鋼箱接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，組合的結構能夠更好地協同變形，共同參與受力，極大降低鋼箱與混凝土的脫空與滑移風險；同時，能夠提高混凝土開裂荷載，延遲結構開裂，進一步提升蓋梁的耐久性，增強了蓋梁的承載能力和韌性，能夠滿足超大跨徑蓋梁的橋梁施工要求。
附圖說明
33.圖1為本發明波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的三維立體圖；
34.圖2為本發明波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的立面圖；
35.圖3為本發明蓋梁兩端區域的橫截面示意圖；
36.圖4為本發明蓋梁一端封閉板示意圖；
37.圖5為本發明蓋梁另一端封閉板示意圖；
38.圖6為本發明波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的俯視圖；
39.圖7為本發明波折形腹板的局部立體圖；
40.圖8為本發明相鄰腹板單元對接處的示意圖；
41.圖9為本發明連接組件的三維立體圖；
42.圖10為本發明蓋梁跨中的橫截面示意圖；
43.圖11為本發明定位鋼筋模塊的局部圖；
44.圖12為本發明波紋管布置圖；
45.圖13為實施例1中蓋梁的截面形式示意圖；
46.圖14為實施例1中預應力混凝土蓋梁的截面形式示意圖；
47.圖15為實施例1中純鋼結構蓋梁的截面形式示意圖；
48.圖16為本發明波折腹板預應力鋼箱的三維立體圖；
49.圖17為本發明波折腹板預應力鋼箱的立面圖；
50.圖18為本發明波折腹板預應力鋼箱的制作方法的步驟圖；
51.圖19為本發明波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的制作方法的步驟圖；
52.圖中標記：100-鋼箱；1-頂板；2-底板；3-波折形腹板；31-波峰段；32-波谷段；33-斜撐段；4-封閉板；401-波紋管伸出口；402-灌漿口；403-冒漿口；5-帶孔加勁肋；6-連接組件；601-內加勁連接板；602-外加勁連接板；603-連接件；7-預應力束；8-混凝土；9-定位鋼筋模塊；901-橫向鋼筋；902-豎向鋼筋；10-波紋管；11-支座；12-橋墩；13-對接焊縫。
具體實施方式
53.下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。
54.實施例1
55.請參照圖1，本實施例提供一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，蓋梁橫跨并連接在兩端的橋墩12上，蓋梁包括鋼箱100、預應力束7和混凝土8，鋼箱100包括由鋼材質制成的：頂板1、底板2、波折形腹板3和封閉板4，封閉板4設有波紋管伸出口401、灌漿口402和冒漿口403，頂板1的底部設有帶孔加勁肋5，波折形腹板3包括多個腹板單元，相鄰腹板單元之間通過連接組件6固定，連接組件6包括內加勁連接板601、u形外加勁連接板602和連接件603，兩個波折形腹板3之間設置定位鋼筋模塊9，定位鋼筋模塊9包括橫向鋼筋901和豎向鋼筋902，橫向鋼筋901的兩端將波折形腹板3的內側固定，波紋管10設在鋼箱100內，波紋管10從鋼箱100一端至另一端彎曲布置，預應力束7置入波紋管10中，鋼箱100內空腔用于填充混凝土8；相較于傳統鋼筋混凝土8蓋梁和預應力混凝土8蓋梁，該蓋梁的整體結構鋼箱100、混凝土8和預應力束7共同受力，能夠充分發揮混凝土8抗壓強度高、鋼材彎拉強度高和韌性好的雙重優勢，能夠顯著提高蓋梁的承載能力和剛度，具有較好的韌性和抗震性能，同時蓋梁還具有材料用量少、結構輕量化的特點。
56.請參照圖2，本實施例中，波折形腹板3位于鋼箱100兩側，頂板1和底板2分別位于鋼箱100的頂部和底部，而兩個封閉板4分別位于鋼箱100的兩端，兩個波折形腹板3垂直于頂板1和底板2，頂板1、底板2、兩個波折形腹板3和兩個封閉板4組合為箱體結構，其內部為用于灌注混凝土8的空腔；頂板1和底板2分別為分節段的多段結構，不同節段的頂板1和底板2分別為非等厚度設置，頂板1沿蓋梁縱向連接在相間隔的兩個波折形腹板3的頂部，底板2沿蓋梁縱向連接在相間隔的兩個波折形腹板3的底部，不同節段的頂板1之間、不同節段的底板2之間采用熔透焊縫連接；頂板1和底板2分別采用長條狀的矩形平面鋼板，頂板1和底板2的寬度根據支座11大小與抗震設計需要進行設計，頂板1和底板2的厚度根據鋼箱100結構內力及應力水平進行選擇，本實施例中，頂板1和底板2的厚度采用20～50mm，采用的厚度與截面受力情況有關，沿蓋梁縱向方向，受力較小的節段采用厚度較小的鋼板，頂板1、底板2的各分段位置也選擇受力較小的截面處，具體頂板1和底板2尺寸根據蓋梁跨徑大小、承受的荷載水平，以結構抗彎承載力、撓度及鋼箱100結構應力水平，以及考慮節段運輸長度、節段吊裝重量限制，滿足相應規范要求來設計。
57.請參照圖3，由于頂板1和底板2的平面鋼板的面外剛度較弱，為避免頂板1、底板2局部失穩，頂板1和/或底板2還設有多個相互間隔的帶孔加勁肋5，本實施例中，帶孔加勁肋5設在頂板1的底部和底板2的頂部，帶孔加勁肋5采用pbl帶孔加勁肋5(剪力鍵帶孔加勁肋5)，多個帶孔加勁肋5為一組并沿蓋梁橫向間隔設置，不同組帶孔加勁肋5沿蓋梁縱向等距間隔，也可非等距間隔，帶孔加勁肋5的數量根據兩個波折形腹板3的間距確定，本實施例中2個帶孔加勁肋5為一組；波折形腹板3的橫向間距是指鋼箱100兩側腹板單元的波谷之間的間距，兩個波折形腹板3的波谷段32之間的橫向間距大于頂板1厚度的80倍時，設置帶孔加勁肋5，兩個波折形腹板3橫向間距越大，帶孔加勁肋5數量越多，頂板1處帶孔加勁肋5間距≤頂板1厚度的40倍，底板2處帶孔加勁肋5間距≤底板2厚度的80倍，帶孔加勁肋5的高度為
100～200mm，圓形開孔直徑為50～70mm；通過帶孔加勁肋5的設置，能夠避免頂板1或底板2局部失穩變形，帶孔設置使混凝土8能夠灌注在孔內形成抗剪梢軸，使鋼箱100與空腔內混凝土8緊固連接，確保鋼箱100與混凝土8共同受力。
58.請參照圖4和圖5，本實施例中，頂板1、底板2、兩個波折形腹板3和兩個封閉板4相互之間采用焊接連接，封閉板4設有貫穿兩面的：波紋管伸出口401、灌漿口402和冒漿口403，封閉板4上開孔設置具體為：位于鋼箱100一端的封閉板4設有波紋管伸出口401和灌漿口402，另一端的封閉板4設有波紋管伸出口401和冒漿口403，其中，灌漿口402位于封閉板4的靠下位置，冒漿口403位于封閉板4的靠上位置，波紋管伸出口401位于封閉板4的中部以上位置，波紋管伸出口401的開孔直徑略大于波紋管10直徑，波紋管伸出口401用于波紋管10兩端伸出進行固定，且波紋管10預埋于混凝土8內；通過波紋管伸出口401便于設置波紋管10，通過灌漿口402便于向鋼箱100內灌注混凝土8，通過冒漿口403檢驗混凝土8是否灌滿鋼箱100，確保混凝土8的灌注密實性，使混凝土8緊密貼合鋼箱100，形成組合受力截面，因混凝土8密實填充于鋼箱100的空腔內，設置封閉板4后，混凝土8能夠從鋼箱100一端至另一端自密實灌注和填充，灌注過程能夠更加穩定地實施。
59.請參照圖6，本實施例中，波折形腹板3包括依次連接和排布的多節段結構，每個節段結構為一個腹板單元，本實施例的每個腹板單元都采用鋼板壓制而成，形成壓型鋼板，該壓型鋼板厚度為8～24mm，不同節段的腹板單元厚度根據此節段截面的抗剪、抗局部屈曲需求確定；腹板單元具有周期性重復布設的折痕，折痕垂直于波折形腹板3的縱向，即折痕垂直于波折形腹板3的頂邊與底邊，通過折痕的設置，使得腹板的波折形狀與混凝土8接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，極大降低了鋼箱100與混凝土8的脫空或滑移風險，使鋼箱100和混凝土8能夠更好地協同變形，共同參與受力；相鄰兩根折痕為一組，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱100內側的波谷段32和靠近鋼箱100外側的波峰段31，每組折痕位于波峰段31兩邊與斜撐段33的連接邊，或位于波谷段32兩邊與斜撐段33的連接邊；相鄰腹板單元之間是通過連接組件6連接并固定的，相鄰腹板單元的對接處為對接段，對接段為部分寬度的波峰段31或部分寬度的波谷段32，相鄰兩個對接段對接作為波峰段31或波谷段32，即相鄰兩個對接段組合為一個波峰段31或一個波谷段32，本實施例中腹板單元的各對接處采用的寬度為1/2波峰段31，相鄰兩個腹板單元通過對接1/2波峰段31組合作為一個波峰段31。
60.本實施例中，鋼箱100兩側的波折形腹板3分別包括3個腹板單元和兩個連接組件6，在鋼箱100的同側，位于蓋梁跨中區域的腹板單元的厚度小于位于蓋梁兩端的腹板單元的厚度，這樣，不同腹板單元連接形成蓋梁兩端腹板單元較跨中區域腹板單元厚的結構；腹板單元的面外剛度大，相較于平板形腹板，腹板單元對內部混凝土8的側向約束效應更強，可通過抗壓強度來對比，對于圓形鋼管混凝土8，業內一般認為鋼管對管內混凝土8的抗壓強度可提高1.8～2.5倍，將本實施例中的鋼箱100的波折形腹板3改用平面鋼板型腹板，鋼箱100內灌注混凝土8，進行蓋梁的靜力試驗，試驗結果表明該平面鋼板型腹板的鋼箱100可提高混凝土8抗壓強度1.4～2.0倍，而本發明采用腹板了波折形腹板3，相比于平面鋼板型腹板，波折形腹板3對箱內混凝土8的側面約束更強，能夠提高混凝土8抗壓強度2.0倍以上，使混凝土8抗壓強度成倍提高，通過將每個波折形腹板3沿蓋梁縱向分段設計為多個腹板單元，在蓋梁兩端的波形腹板3厚度更大、跨中區域厚度更小的設置，能夠滿足橋墩12頂部蓋
梁的較大抗剪需求，節約材料用量。
61.請參照圖7，本實施例中，波峰段31、波谷段32和兩個斜撐段33周期性重復設置形成腹板單元，波峰段31、波谷段32和斜撐段33分別呈長條型板狀，其分別為鋼板通過同側彎折和異側彎折形成，波峰段31的兩側邊分別連接有斜撐段33并形成外張槽口狀結構，波谷段32的兩側邊分別連接有斜撐段33并形成外張槽口狀結構，波峰段31平行于波谷段32，通過波峰段31、波谷段32和斜撐段33的設置，波折形腹板3能夠形成周期性重復的波折形結構，在鋼箱100兩側提供支撐，通過波峰段31和波谷段32，增強了波折形腹板3的面外剛度；波折形腹板3的形狀主要依據結構受力，還需參考工廠的制作能力、運輸尺寸、現場吊裝和拼裝要求，還需考慮經濟性、景觀性等條件來綜合決定，波峰段31寬度的設計要根據力學計算，使蓋梁整體穩定安全系數大于4，并不允許出現頂板1懸臂部分和腹板的屈曲失穩。在鋼箱100縱向，多個波峰段31位于同一平面上，多個波谷段32位于同一平面上，在蓋梁縱向方向，所有波峰段31的頂部與支座11支承中心線對齊，支座11的支承中心線為沿蓋梁縱向方向的支座11上的中心線，確保波峰段31的頂部邊緣位于支座11底部的支承中心線對應位置，同時波峰段31的頂部邊緣兩端與支承中心線方向上支座11的兩邊對齊，所有支座11支承中心線重合在一條直線上，所有波峰段31的頂部邊緣也排布與該直線平行的直線上，通過上述對齊方式，減小了頂板1寬度，能夠提供足夠的支撐剛度，避免支撐處頂板1受壓失穩，由此無需設置現有的任何支撐加勁肋，節省了大量材料消耗和焊接工作量。
62.請參照圖6，本實施例采用上述中心線對齊方式，還省去了現有的腹板加勁肋結構，腹板加勁肋分為縱向加勁肋和橫向加勁肋，對于鋼結構橋梁而言，頂板1伸出腹板外的部分一般會在受壓區域設置連續的縱向加勁肋鋼板，還會在每個支座11的支承位置處，在蓋梁箱梁兩側設置2-3個橫向加勁肋，而本實施例減少了傳統鋼結構蓋梁的大量加勁肋鋼板材料消耗，也因此減少了縱向、橫向加勁肋與頂板1、腹板連接處的焊接工作量，不再設置縱向加勁肋和橫向加勁肋；其中，在鋼箱100橫截面上，頂板1懸出波折形腹板3太多，則會出現鋼板局部屈曲風險，規范要求受壓頂板1翼緣伸出波折形腹板3的寬度≤40cm，也不應大于受壓鋼板厚度的fy為鋼材屈服強度，因此波折形腹板3增大了對頂板1的支撐范圍，減小了頂板1懸出寬度，避免支撐處頂板1受壓失穩，由此無需設置任何支撐加勁肋，節省了大量的材料消耗。
63.請參照圖8和圖9，本實施例連接組件6的內加勁連接板601和外加勁連接板602分別采用鋼板或鋼板壓制而成，連接件603采用高強螺栓，內加勁連接板601為長條形的平面鋼板，外加勁連接板602為具有兩個平行且間隔的折痕，外加勁連接板602的兩側向其中部對折，其兩側折向其中部的同一側，外加勁連接板602形成外張的槽口狀結構，外加勁連接板602的兩側板面與其中部板面的夾角之間為鈍角，其槽口狀的凹面為其內側、凸面為其外側，外加勁連接板602的內側與外張槽口狀結構相互匹配，外加勁連接板602的內側緊貼對接處的一側，內加勁連接板601置于相鄰腹板單元的對接處的另一側且與相鄰對接段位置正對，內加勁連接板601的寬度與波峰段31寬度相等，外加勁連接板602的中部與相鄰對接段位置正對，外加勁連接板602的兩側部分與相鄰對接段連接的斜撐段33緊貼，且外加勁連接板602的兩側部分尺寸覆蓋對接處的兩個斜撐段33，對接段、內加勁連接板601和外加勁連接板602分別設有位置對應的用于穿過連接件603的連接孔，本實施例中共設有8排2列共16個對應位置的連接孔，每個對接段設置1列8個連接孔，每個內加勁連接板601和每個外加
勁連接板602的中部板面設置8排2列共16個連接孔，內加勁連接板601、相鄰對接段和外加勁連接板602通過連接件603固定。
64.本實施例中，連接組件6中最重要的是連接件603的數量，對于高強螺栓的連接，螺栓間距滿足現有規范要求即可，最重要的是其數量設計，其數量根據抗剪需求來設計，本實施例中螺栓數量n滿足下列公式：
[0065][0066]
其中，q為波折形腹板3連接處承受的剪力值，qn為單個高強螺栓的抗剪承載力。
[0067]qn
的計算方式采用下列公式：
[0068]qn
＝1.8μpd???
(2)
[0069]
其中，μ為波折形腹板3與內加勁連接板601、外加勁連接板602的摩擦系數，根據表面粗糙程度和涂漆情況可取μ為0.25～0.45；pd為單個高強螺栓的錨固力，根據高強螺栓直徑規格可取pd為155mpa～355mpa。
[0070]
本實施例采用了焊接和高強螺栓結合的方式，在相鄰波折形腹板3的對接處形成環抱式加強，通過先焊接再在對接處兩側安裝連接組件6的方式，實現不同腹板單元之間的穩固連接，首先，相鄰腹板單元的對接段采用焊接，對接處為對接焊縫13，再安裝連接組件6采用栓接，對接觸處的對接焊縫13進行了加強，雙重連接方式更牢靠，另外，高強螺栓依靠摩擦型受力方式，在安裝處產生摩擦阻力來傳遞剪力，在內加勁連接板601和外加勁連接板602達到雙面摩擦的效果，連接處承受豎向剪力更安全可靠，同時，連接組件6將連接處夾緊并形成封閉，防止了混凝土8從內溢出。
[0071]
請參照圖10，本實施例的鋼箱100內還設有波紋管10和定位鋼筋模塊9，多個定位鋼筋模塊9沿波折形腹板3的內側的一端至另一端間隔布置，在鋼箱100的豎向截面上，設有3個上下排布的定位鋼筋模塊9，可采用等距布設也可采用非等距布設的方式，每個定位鋼筋模塊9包括一組橫向鋼筋901和多組豎向鋼筋902，橫向鋼筋901的兩端分別焊接在鋼箱100兩側的波折形腹板3的內側，可焊接在波峰段31、波谷段32或斜撐段33，一組橫向鋼筋901為兩根間隔的鋼筋且分別用于卡在波紋管10的頂和底，每組豎向鋼筋902為兩根間隔的鋼筋且分別用于卡在不同根波紋管10的兩側，本實施例中，每組橫向鋼筋901共焊接有兩組豎向鋼筋902，該兩組豎向鋼筋902之間相互間隔，在鋼箱100的同一豎向截面上共有三組橫向鋼筋901，每組的橫向鋼筋901和兩組豎向鋼筋902焊接形成的結構為鋼筋網片，這樣所有定位鋼筋模塊9的橫向鋼筋901與豎向鋼筋902形成了波紋管10穿過的方形孔，同一豎向截面上共有上下三個鋼筋網片，提供三排兩列排布的6個方形孔，可供6根波紋管10穿入，波紋管10從對應的方形孔穿入保持預先設計的彎曲曲線形狀。
[0072]
請參照圖11，定位鋼筋模塊9的橫向鋼筋901和豎向鋼筋902在鋼箱100內分布形成了鋼筋骨架，但該鋼筋骨架并不如現有的鋼筋網，現有的鋼筋網是呈立體網格狀的，而本實施例的鋼筋骨架僅在沿波紋管10的分布曲線上設置，大量減少了鋼筋的用量；鋼筋骨架作為波紋管10穿入的安裝支架，根據設計要求波紋管10放樣成曲線后將波紋管10綁扎在每個定位鋼筋模塊9上，通過定位鋼筋模塊9便于對波紋管10的彎曲形狀進行固定，保持與設計的預應力束7彎曲曲線形狀一致；定位鋼筋模塊9取消了傳統鋼筋混凝土8結構中復雜的鋼筋網，波紋管10的定位安裝不再依靠鋼筋骨架進行，能夠根據波紋管10的曲線和放樣結果
進行靈活調整和安裝，定位鋼筋模塊9不僅可以實現波紋管10的曲線定位與固定，且可對鋼箱100形成橫向加勁支撐，加強鋼箱100的抗扭剛度，使其在運輸、安裝過程中穩定結構，無需設置額外的穩定措施來控制結構運輸和施工過程的變形，在混凝土8灌注過程中，也能夠對拉波折形腹板3，減小腹板單元面外變形，增強波折形腹板3對鋼箱100內混凝土8的側向約束效應。
[0073]
請參照圖11和圖12，本實施例中，波紋管10用于置入預應力束7，波紋管10呈弧形彎曲狀態，其與預應力束7的設計彎曲曲線保持一致，本實施例的預應力束7采用多股扭在一起的鋼筋，也可采用一根鋼筋，還可采用其他韌性高強度的材質件，預應力束7是在混凝土8灌注并達到強度要求后穿入波紋管10內，并張拉錨固，預應力束7的兩端分別固定在鋼箱100內混凝土8兩端部；預應力束7的數量和曲線形狀根據蓋梁受力情況進行設計，由于蓋梁是受彎結構，其安全性由抗彎承載能力有關，要求蓋梁各截面的抗彎承載能力要大于該截面所受到的彎矩，而蓋梁的每個截面的抗彎承載力由3部分組成：鋼箱100、自密實的混凝土8和預應力束7，預應力鋼束數量越多、位置越靠下，對截面的抗彎承載力貢獻越大，其預應力鋼束數量和曲線參數根據蓋梁縱向的受力分布來確定。本實施例的6根預應力束7通過波紋管10預埋于混凝土8內且預應力束7預置有預應力，共6根預應力束7在空間上呈上下3排左右2列排布；6根預應力束7呈弧形彎曲狀態且彎向鋼箱100底部，不同根預應力束7的彎曲弧度不同，其中，不同列的3排預應力束7彎曲狀態保持一致，從上至下的3根預應力束7的彎曲程度依次減小，上層的預應力束7彎曲程度大于中間的預應力束7，中間的預應力束7彎曲程度大于下層的預應力束7彎曲程度，所有根預應力束7產生的彎矩之和m
p
用于完全或部分抵消外荷載作用下的彎矩理論ms值。預應力束7采用兩端高中間低的曲線布設方式，預應力束7彎向鋼箱100底部，預應力束7在豎直面上的高度變化，是根據蓋梁的彎矩作用分布來設計的，簡支結構在恒載作用下彎矩分布為曲線，通常，蓋梁的彎矩受力圖示呈現跨中區域彎矩大、兩端區域彎矩小的曲線分布，即蓋梁跨中區域的下緣拉應力大，上緣壓應力大，兩端區域的下緣拉應力小，上緣壓應力小。
[0074]
本實施例在設計預應力束7曲線時，預應力大小p和位置(偏心距e，即偏離于截面形心的距離)的設計應該使結構產生相反的彎矩(m
p
＝p
×
e)來抵消外荷載作用下的彎矩ms，對于每根預應力束7而言，其預應力大小基本是均勻的，即p是常量。當預應力大小確定后，主要通過調整預應力鋼束的豎向位置使m
p
抵消ms，因此跨中區域的偏心距e應該設計大一些，即預應力束7更靠下，遠離截面形心，兩端區域的偏心距e應該設計小一些，即預應力鋼束更靠近截面形心，預應力的偏心距e太大，即位置設置得太靠下，會出現蓋梁截面的下緣壓應力超限、上緣出現拉應力的風險。因此，預應力的數值和分布應該根據結構在外荷載作用下的受力分布來設計，使結構在正常使用荷載作用下任意位置不出現拉應力或拉應力不超過規范容許值。而每根預應力束7彎曲時，其中心處的位置是受限的，需設置多根預應力束7共同提供預應力，在結構工程中，采用“束界”(即鋼束在豎向的設置范圍界線)這一概念來考慮預應力束7的豎向位置，預應力鋼束的豎向位置應該設置在上、下核心距之間，其中，截面上核心距定位為：截面下緣應力為0時，預加力位置至截面中性軸的距離；截面下核心距定位為：截面上緣應力為0時，預加力位置至截面中性軸的距離。通過預應力束7能夠將預應力傳遞給混凝土8，與鋼箱100、混凝土8一起形成組合，共同參與受力；原混凝土8抗拉強度低，采用預應力束7后，預應力大小和分布正好能將外荷載作用產生的拉應力抵消，使得
蓋梁結構在荷載下不開裂或延遲開裂，即使產生裂縫，裂縫寬度也更小，進一步提高蓋梁的承載能力，提高后期運營過程中的耐久性，形成強勁的蓋梁結構，適用于超30m、40m跨徑級的場景。
[0075]
該蓋梁通過鋼箱100提高蓋梁結構的剛度和韌性，通過混凝土8對鋼箱100各部件提供單側支撐，有效降低鋼箱100局部失穩風險，通過混凝土8置于鋼箱100內，防止外界地水、氣、鹽等侵入箱內混凝土8，提升蓋梁結構的耐久性和壽命周期內性能，通過預應力束7進一步提高承載能力和剛度；該蓋梁的抗扭剛度較大，波折形腹板3豎向抗剪剛度大，顯著提高腹板抗剪剛度，波折形腹板3縱向剛度弱，軸向類似于“手風琴”伸縮，不會對預應力造成抵消，使預應力能夠大部分施加于混凝土8，能夠顯著增強有效預應力的作用，同時波折形腹板3的面外剛度強，提高了腹板本身的面外剛度。
[0076]
為了定量評估本發明的蓋梁的力學性能優勢，本實施例以蓋梁寬度同為2.4m、高度同為2.5m、跨徑同為30m的本發明蓋梁、預應力混凝土8蓋梁和純鋼結構蓋梁為例，進行承載力、剛度、材料消耗等技術經濟指標對比，對比情況見下表：
[0077][0078]
在蓋梁跨徑、蓋梁高度和寬度相同的情況下，本發明蓋梁的承載能力是預應力混凝土8蓋梁的6.1倍，是純鋼結構蓋梁的1.28倍；結構剛度和預應力混凝土8蓋梁相當，比純鋼結構蓋梁提升33.9％；此外，與純鋼結構蓋梁相比，鋼結構應力降低17％，箱內混凝土8的對鋼結構的支撐作用可減小結構局部變形，避免失穩，安全性更高。在材料用量方面，本發明蓋梁合計重量205噸，相較于預應力混凝土8蓋梁減重45％，輕量化的結構更適于施工時的吊裝安裝。經濟性方面，預應力混凝土8蓋梁最便宜，但因其承載能力嚴重不足而難以適用于超大跨徑蓋梁設計；本發明蓋梁相較于純鋼結構蓋梁節約成本21％。
[0079]
實施例2
[0080]
請參照圖16和圖17，本實施例提供一種波折腹板預應力鋼箱，本實施例的鋼箱100與實施例1中的鋼箱100相同，不同之處在于鋼箱100內未設置混凝土8和預應力束7，該鋼箱100為工廠制作，用于在現場灌注混凝土8和設置預應力束7，鋼箱100包括：頂板1、底板2、封閉板4和兩個波折形腹板3，兩個波折形腹板3分別垂直連接在頂板1底部和底板2頂部，兩個波折形腹板3分別位于鋼箱100兩側，波折形腹板3具有周期性重復布設的折痕，折痕垂直于
波折形腹板3的縱向，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱100內側的波谷段32和靠近鋼箱100外側的波峰段31，在蓋梁縱向方向，所有波峰段31的頂部邊緣與支座11支承中心線對齊，封閉板4設在鋼箱100的兩端部，頂板1、底板2、兩個波折形腹板3和兩個封閉板4連接形成內部帶空腔的箱體結構。
[0081]
如上述的鋼箱100說明，波折形腹板3、頂板1、底板2、封閉板4、定位鋼筋模塊9、波紋管10的設置和實施例1中完全相同，通過鋼箱100提高了蓋梁結構的剛度和韌性，該蓋梁的抗扭剛度較大，波折形腹板3豎向抗剪剛度大，顯著提高腹板抗剪剛度，同時波折形腹板3的面外剛度強，提高了腹板本身的面外剛度；通過對齊設置，能夠提供足夠的支撐剛度，避免支撐處頂板1受壓失穩，由此無需設置現有的任何支撐加勁肋，也減小了頂板1寬度，節省了大量材料消耗和焊接工作量，同時還具有材料用量少、結構輕量化的特點。
[0082]
實施例3
[0083]
請參照圖18，本實施例提供一種波折腹板預應力鋼箱的制作方法，制作實施例1或實施例2中的鋼箱100，制作方法包括以下步驟：
[0084]
s1、根據截面受力情況和節省材料原則，加工頂板1、底板2和封閉板4，將頂板1和底板2劃分為若干節段，不同節段的頂板1、不同節段的底板2分別采用等厚度或不等厚度的鋼板，采用熔透焊縫連接不同節段的頂板1、不同節段的底板2，焊接時確保相鄰節段的頂板1頂面齊平、底板2底面齊平，形成整體的頂板1和整體的底板2后，在頂板1底面和/或底板2頂面焊接帶孔加勁肋5；通過頂板1和底板2的節段設置，能夠適應不同的橋梁場景，應用于常規跨徑蓋梁時，頂、底板2厚度可采用等厚度設計，應用于超大跨徑蓋梁時，綜合權衡受力需求和經濟性，頂、底板2可采用分節段、變厚度設計。
[0085]
s2、采用鋼板加工波折形腹板3，將平面鋼板按折痕彎折設置為帶波峰段31、波谷段32和斜撐段33的腹板單元，波峰段31、波谷段32和斜撐段33的長度、波峰段31與波谷段32的間距等參數參照設計值，各腹板單元為波折形壓型鋼板，相鄰段腹板單元之間先焊接對接，再采用連接組件6連接，連接組件6按內加勁連接板601、外加勁連接板602安裝在對接處的兩側，最后擰緊連接件603進行鎖緊和穩固連接；通過波折形腹板3能夠在混凝土8澆筑后對混凝土8進行側向約束，使混凝土8的抗壓強度成倍提高。
[0086]
s3、在s2獲得的兩個波折形腹板3之間安裝定位鋼筋模塊9，先將波折形腹板3按設計間距立式放置，根據設計的預應力束7的弧形彎曲曲線確定多個定位鋼筋模塊9的安裝位置和間距，放樣定位，將橫向鋼筋901的兩端焊接在兩個波折形腹板3內側，預留波紋管10穿過位置并焊接豎向鋼筋902，完成定位鋼筋模塊9的安裝，再從波折形腹板3一端的定位鋼筋模塊9至另一端的定位鋼筋模塊9穿入波紋管10固定；通過定位鋼筋模塊9便于預應力束7的安裝，以方便施工時施加預應力，通過定位鋼筋模塊9，鋼箱100的抗扭剛度大，使其在運輸、安裝過程中為穩定結構，無需設置額外的措施來控制結構運輸與施工過程的變形。
[0087]
s4、將s3獲得的波折形腹板3和s1獲得的頂板1、底板2進行焊接，采用熔透焊縫連接，組成兩端開放的箱體結構，再在箱體結構的兩端焊接封閉板4，波紋管10的的兩端分別從封閉板4的中部以上位置伸出，形成封閉式的鋼箱100；通過組合為箱體結構，為混凝土8提供灌注空間，以形成鋼箱100和混凝土8結合的結構，增強了蓋梁的承載能力和剛度；制作方法簡單、使用部件數量較少、焊接工作量較少，制作方法方便，能夠提高各部件加工、制造、灌注、安裝等工序的工廠化施工，有利于實現標準化生產，提高生產效率。
[0088]
實施例4
[0089]
請參照圖19，本實施例提供一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的制作方法，其采用實施例3的鋼箱100的制作方法的步驟s1～s3，該制作方法采用了頂板1、底板2、波折形腹板3和封閉板4制作形成鋼箱100，在箱體內安裝定位鋼筋模塊9并穿入波紋管10，除此之外，制作方法還包括以下步驟：
[0090]
s5、從鋼箱100的一端封閉板4的灌漿口402灌注混凝土8，混凝土8在空腔內緊密壓實，直至混凝土8從鋼箱100的另一端封閉板4冒漿口403溢出時，停止灌注，通過向鋼箱100內灌注混凝土8，能夠將混凝土8和鋼箱100結合到一起，混凝土8能夠依靠自身重力和流動性均勻自密實填滿鋼箱100，無需振搗，有效降低對環境地噪音污染。
[0091]
s6、待封閉箱體內混凝土8達到設計強度后，將預應力束7穿入對應的波紋管10中并進行兩端張拉，張拉預應力達到設計值后，采用錨具將預應力束7固定在混凝土8兩端，采用的錨具尺寸應小于封閉板4的各開孔大小，錨具在鋼箱100內的兩端部進行錨固，再進行波紋管10的管道壓漿，最后澆筑預應力束7兩端的封錨混凝土8，封錨混凝土8將錨固埋入固定在封錨混凝土8內，此時預應力完全施加在混凝土8上；混凝土8澆筑在鋼箱100內后，波折形腹板3與混凝土8的接觸面積更大、咬合摩擦效果更好，極大降低了鋼箱100與混凝土8的脫空與滑移風險，使鋼箱100和混凝土8結合形成的結構能夠更好地協同變形，共同參與受力，同時混凝土8能夠對鋼箱100的各部件提供支撐，降低鋼箱100的局部失穩風險，同時鋼箱100及其兩端封閉板4的設置，能夠將混凝土8完全封閉在內，提升了蓋梁結構的耐久性和生命周期的性能；通過預應力束7的穿入，能夠提高混凝土8開裂荷載，延遲結構開裂，進一步提升蓋梁的耐久性，預應力束7也進一步增強了蓋梁的承載能力和韌性。
[0092]
s7、待封錨混凝土8達到設計強度后，采用鋼板將封閉板4上的所有開孔進行焊接封閉，采用圓形鋼板將所有開孔覆蓋，并將圓形鋼板焊接在封閉板4上，并涂刷防腐層；該制作方法通過在空腔內自密實填充混凝土8，待混凝土8達到設計強度后完成預應力穿束和張拉錨固、波紋管10壓漿、封錨混凝土8澆筑；施工過程中無需對混凝土8振搗，避免傳統蓋梁的支架現澆施工帶來的支架模板消耗高、場地占用多、環境干擾強等問題，可實現無支架、無模板、免振搗的快速自架設施工減少對橋位環境的干擾，且施工時能夠實現無支架、無模板的自架設快速施工，降低對橋下交通及周圍環境的干擾。
[0093]
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，包括鋼箱、預應力束和混凝土，所述鋼箱包括由鋼材質制成的：波折形腹板，兩個所述波折形腹板垂直于鋼箱頂部和底部且位于鋼箱兩側，所述波折形腹板具有周期性重復布設的折痕，所述折痕垂直于所述波折形腹板的縱向，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱內側的波谷段和靠近鋼箱外側的波峰段，在蓋梁縱向方向，所有所述波峰段的頂部與支座支承中心線對齊；所述鋼箱為封閉結構且內部具有空腔，所述混凝土密實填充于所述空腔，多根所述預應力束預埋于所述混凝土內且預置有拉應力。2.根據權利要求1所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，所述波折形腹板包括多個腹板單元和連接組件，位于蓋梁跨中區域的所述腹板單元的厚度小于位于蓋梁兩端的所述腹板單元的厚度，相鄰所述腹板單元之間通過連接組件對接。3.根據權利要求2所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，所述腹板單元還具有斜撐段，所述波峰段、所述波谷段和所述斜撐段分別呈長條型板狀，所述波峰段的兩側邊分別連接有所述斜撐段并形成外張槽口狀結構，所述波谷段的兩側邊分別連接有所述斜撐段并形成外張槽口狀結構，所述波峰段平行于所述波谷段，所述波峰段、所述波谷段和兩個所述斜撐段周期性重復設置形成所述腹板單元。4.根據權利要求3所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，所述連接組件包括內加勁連接板、外加勁連接板和連接件，所述相鄰所述腹板單元的對接處為對接段，所述對接段為部分寬度的所述波峰段或部分寬度的所述波谷段，相鄰兩個所述對接段對接作為波峰段或波谷段，所述外加勁連接板的內側與所述外張槽口狀結構相互匹配，所述外加勁連接板的內側緊貼所述對接處的一側，所述內加勁連接板置于相鄰所述腹板單元的對接處的另一側且與相鄰對接段位置正對，所述外加勁連接板的中部與相鄰對接段位置正對，所述外加勁連接板的兩側部分與相鄰所述對接段連接的斜撐段緊貼，所述對接段、所述內加勁連接板和所述外加勁連接板分別設有位置對應的用于穿過連接件的連接孔，所述內加勁連接板、相鄰所述對接段和所述外加勁連接板通過所述連接件固定。5.根據權利要求1所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，多根所述預應力束呈弧形彎曲狀態且彎向鋼箱底部，不同根所述預應力束的彎曲弧度不同，所有根預應力束產生的彎矩之和m
p
用于完全或部分抵消外荷載作用下的彎矩理論m
s
值。6.根據權利要求1所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，所述鋼箱內還設有波紋管和定位鋼筋模塊，所述波紋管用于置入所述預應力束，所述波紋管通過所述定位鋼筋模塊固定至所述波折形腹板，多個所述定位鋼筋模塊間隔布置，使得所述波紋管呈弧形彎曲形狀，每個所述定位鋼筋模塊包括一組橫向鋼筋和多組豎向鋼筋，所述橫向鋼筋的兩端分別連接鋼箱兩側的所述波折形腹板，一組所述橫向鋼筋為兩根且分別用于卡在所述波紋管的頂和底，每組所述豎向鋼筋為兩根且分別用于卡在不同根所述波紋管的兩側。7.根據權利要求6所述的波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁，其特征在于，所述鋼箱還包括頂板、底板和封閉板，所述頂板和/或底板還設有多個相互間隔的帶孔加勁肋，所述頂板和所述底板分別為分節段的多段結構，不同節段的頂板和底板分別為非等厚度設置，所述頂板沿蓋梁縱向連接在兩個所述波折形腹板的頂部，所述底板沿蓋梁縱向連接在兩個所述波折形腹板的底部，所述封閉板設在所述鋼箱的兩端部，多根所述預應力束的兩端分別固定在鋼箱內混凝土兩端部，所述封閉板設有貫穿兩面的：波紋管伸出口、灌漿口和冒漿口，
所述頂板、底板、兩個波折形腹板和兩個封閉板連接形成內部帶空腔的箱體結構。8.一種波折腹板預應力鋼箱，其特征在于，采用權利要求1所述的鋼箱，其包括：頂板、底板、封閉板和兩個波折形腹板，兩個所述波折形腹板分別垂直連接在所述頂板底部和所述底板頂部，兩個所述波折形腹板分別位于鋼箱兩側，所述波折形腹板具有周期性重復布設的折痕，所述折痕垂直于所述波折形腹板的縱向，周期性重復布設的折痕在折痕腹板上形成了靠近鋼箱內側的波谷段和靠近鋼箱外側的波峰段，在蓋梁縱向方向，所有所述波峰段的頂部與支座支承中心線對齊，所述封閉板設在所述鋼箱的兩端部，所述頂板、底板、兩個波折形腹板和兩個封閉板連接形成內部帶空腔的箱體結構。9.一種波折腹板預應力鋼箱的制作方法，制作權利要求1-8任一所述的鋼箱，其特征在于，制作方法包括以下步驟：s1、根據截面受力情況和節省材料原則，加工頂板、底板和封閉板，將頂板和底板劃分為若干節段，不同節段的頂板、不同節段的底板分別采用等厚度或不等厚度的鋼板，焊接不同節段的頂板、不同節段的底板，最后在頂板底面和/或底板頂面焊接帶孔加勁肋；s2、采用鋼板加工波折形腹板，將平面鋼板按折痕彎折設置為帶波峰段、波谷段和斜撐段的腹板單元，各腹板單元為波折形壓型鋼板，相鄰段腹板單元之間先焊接對接，再采用連接組件連接；s3、在s2獲得的兩個波折形腹板之間安裝定位鋼筋模塊，先將波折形腹板按設計間距立式放置，根據設計的預應力束的弧形彎曲曲線確定多個定位鋼筋模塊的安裝位置和間距，將橫向鋼筋的兩端焊接在兩個波折形腹板內側，預留波紋管穿過位置并焊接豎向鋼筋，完成定位鋼筋模塊的安裝，再從波折形腹板一端的定位鋼筋模塊至另一端的定位鋼筋模塊穿入波紋管固定；s4、將s3獲得的波折形腹板和s1獲得的頂板、底板進行焊接，組成兩端開放的箱體結構，再在箱體結構的兩端焊接封閉板，波紋管的的兩端分別從封閉板的中部以上位置伸出，形成封閉式的鋼箱；其中，s1和s2的順序可互換。10.一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁的制作方法，其特征在于，采用權利要求9的步驟s1～s4，制作方法還包括以下步驟：s5、從鋼箱的一端封閉板的灌漿口灌注混凝土，混凝土在空腔內緊密壓實，直至混凝土從鋼箱的另一端封閉板冒漿口溢出時，停止灌注；s6、待封閉箱體內混凝土達到設計強度后，將預應力束穿入對應的波紋管中并進行兩端張拉，張拉預應力達到設計值后，采用錨具將預應力束固定在混凝土兩端，再進行波紋管的管道壓漿，最后澆筑預應力束兩端的封錨混凝土；s7、待封錨混凝土達到設計強度后，采用鋼板將封閉板上的所有開孔進行焊接封閉，并涂刷防腐層。
技術總結
本發明公開了一種波折腹板預應力鋼箱混凝土蓋梁、鋼箱及制作方法，蓋梁包括鋼箱、預應力束和混凝土，鋼箱包括頂板、底板、波折形腹板和封閉板，混凝土密實填充于鋼箱內，預應力束設于混凝土內；鋼箱制作方法包括頂板、底板、波折形腹板和封閉板組合焊接為箱體結構，蓋梁制作方法包括鋼箱制作方法，還包括向鋼箱內灌注混凝土，穿入預應力束等。本發明引入波折形腹板：提高了蓋梁豎向承載剛度和承載能力；提高了面外剛度，提高混凝土強度；省去現有加勁肋，減少焊接工作量；減小鋼箱對預應力的抵消，預應力能夠有效施加于混凝土，極大提高預應力作用效應；蓋梁還有較好韌性和抗震性能、材料用量少、結構輕量化的特點，滿足超大跨徑橋梁及施工要求。施工要求。施工要求。
