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單箱單室鋼箱梁的極高抗扭剛度,源于其閉合箱形截面的先天優(yōu)勢(shì)與核心構(gòu)件的協(xié)同作用,這種性能使其能有效抵御扭轉(zhuǎn)、畸變等復(fù)雜荷載,成為大跨、寬幅及曲線橋梁的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。其抗扭性能的實(shí)現(xiàn)并非單一構(gòu)件作用,而是頂板、底板、腹板、橫隔板及加勁肋系統(tǒng)形成的有機(jī)整體共同發(fā)力的結(jié)果。

閉合箱形截面是高抗扭剛度的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。與開口截面組合梁不同,單箱單室鋼箱梁通過頂?shù)装迮c兩側(cè)腹板的全焊接閉合連接,形成完整的環(huán)狀受力體系,使扭矩能夠轉(zhuǎn)化為截面內(nèi)的剪力均勻傳遞,避免了開口截面因局部變形導(dǎo)致的抗扭能力衰減。虎門大橋的工程實(shí)踐已證實(shí),閉口截面鋼箱梁的扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于開口截面結(jié)構(gòu),在特定風(fēng)環(huán)境下僅發(fā)生豎向振動(dòng),而不會(huì)出現(xiàn)開口截面易產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題。
橫隔板系統(tǒng)作為 "抗扭骨架",進(jìn)一步強(qiáng)化了截面穩(wěn)定性。跨間橫隔板按 2-3.5 米間距布置,通過限制頂?shù)装迮c腹板的相對(duì)位移,有效抑制了偏心荷載引起的截面畸變,而支點(diǎn)處加厚至 24-30mm 的橫隔板群,能將集中荷載快速分散至整個(gè)截面,避免局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中。三星堆博物館螺旋坡道采用單箱單室鋼箱梁結(jié)構(gòu)時(shí),正是通過增設(shè)內(nèi)隔板,使其抗扭剛度顯著優(yōu)于空間桁架方案,滿足了大半徑螺旋結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)控制需求。
加勁肋系統(tǒng)則為抗扭性能提供了細(xì)節(jié)保障。頂板采用的 U 形閉口加勁肋通過雙面焊接工藝,不僅增強(qiáng)了面板自身的抗扭能力,更與頂?shù)装逍纬蓜傂愿鼜?qiáng)的整體翼緣,配合腹板縱橫加勁肋對(duì)薄壁的加固作用,使整個(gè)箱體在扭轉(zhuǎn)荷載下不易發(fā)生局部失穩(wěn)。武漢沌口長(zhǎng)江大橋應(yīng)用的 U 肋內(nèi)焊技術(shù),進(jìn)一步提升了焊縫整體性,使結(jié)構(gòu)在重載下仍能保持穩(wěn)定的抗扭性能。
這種多構(gòu)件協(xié)同形成的高抗扭剛度,讓單箱單室鋼箱梁既能適應(yīng)杭州灣跨海鐵路橋那樣的強(qiáng)風(fēng)環(huán)境,也能滿足重載交通橋梁的扭轉(zhuǎn)控制需求,充分彰顯了其在復(fù)雜受力場(chǎng)景中的工程價(jià)值。
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