预制金属波纹板在印尼工程桥面系施工中的应用

预制金属波纹板在印尼工程桥面系施工中的应用

杨柱宾 李兴磊

中交一航局第一工程有限公司 天津市 300450

摘 要：在目前国内基本采用T型梁、工字梁、箱梁等作为桥梁的主体结构，对于对于I型梁较少采用，梁与梁之间板缝连接比较单一，大多采用混凝土预制板，较少采用其他材料形式进行桥梁面层施工铺底。印度尼西亚梭罗至卡托索诺收费公路工程采用了金属波纹板铺底施工工艺，为此，本文对预制金属波纹板材料的实用性及其应用进行分析。

关键词：金属波纹板；高效；建筑节能材料；产品性能

1引言

金属波纹板作为桥梁上部面层结构铺底材料，其具有整体受力均匀，刚度大，稳定性高，可以工厂规模化加工制作，安装施工简单便捷等特性。由于该工程受2018年度印度尼西亚大选等政治因素影响，业主方印尼公路工程部要求缩短工期，加快施工进度。需要对桥梁面层结构下铺底7cm预制板进行优化，以进一步缩短工期。

通过对金属波纹板工艺的探索和研究，总结出一套成熟施工工艺，探讨金属波纹板的适用性、力学性质、施工工艺等以高效便捷指导现场施工。金属波纹板工艺在国内桥梁施工中使用较少，通过此项技术研究与总结，可为以后类似的公路、基建设施等项目提供宝贵的经验。

1 研究背景

印尼梭罗至卡托索诺收费公路一期项目位于印度尼西亚爪哇岛，是连接中爪哇梭罗至东爪哇卡托索诺市，是印尼爪哇岛公路主干线的一部分，为印尼总统佐科力推的雅加达-泗水高速公路中的最后一段，政治意义重大，同时是中国“一带一路”倡议在印尼落地的标志性项目之一，一直以来受到中、印尼两国政府的高度关注。

本工程桥梁结构共计20座，其中跨钱桥3座，主线桥17座，采用I型梁作为主梁结构，梁与梁之间原设计为7cm厚的预制板。按照印尼公路工程部要求，需要在2018年12月底前达到交工运营条件；为保证工程进度要求，需要对7cm预制板工艺进行优化，我方联合印尼万隆大学提出采用金属波纹板工艺代替预制面板工艺。现针对金属板的材质，安装工艺、加工方式以及承载力进行专项研究。

由于在桥面系施工过程中，金属波纹板作为铺底材料，是桥面系整体施工的重要因素，金属波纹板的加固方式和整体承重稳定性是浇筑过程中关键。通过对预制金属波纹板在桥面系施工中的应用的探索和研究，总结出一套金属波纹板的成熟施工工艺，在保证施工质量和可操作性的同时，以提高现场施工效率。与此同时，通过此项工艺研究与总结，可为以后类似的国内外公路、桥梁工程施工提供宝贵的经验。

2金属波纹板材质验算

本工程金属波纹板采用高延展性钢材，型号为G440-G570，表面设有防腐涂层，其型号为Z220-Z275，金属波纹板单块宽度为1.0m，厚度为0.75mm。

图2-1 金属波纹板示意图

2.1材质试验检测

为了确保金属波纹板选材符合要求，并得到金属纹波板的物理力学性能参数，分别取3组样品，对其进行了屈服强度、抗拉强度和伸长率试验，实验数据如下：

表2-1 金属波纹板实验数据

屈服强度和抗拉强度实验（图2-2、2-3）如下

屈服强度

时间

抗拉强度

时间

图2-3 抗拉实验

由实验结果可知，金属波纹板屈服强度最小为324.16 N/mm²，抗拉强度最小为381.88 (N/mm²)，伸长率最小为14.0%。

2.2受力计算

根据实际施工情况，对金属波纹板进行受力计算。金属波纹板横向铺设在预应力梁间，跨距长度根据梁间距确定，本文选取预制I型梁最大跨距2.3m的位置进行计算，由下图可见金属波纹板跨距为1.5m。金属纹波板作为铺底材料，其上部荷载为混凝土桥面板，混凝土为C30混凝土，厚度为25cm。

图2-4 金属波纹板安装示意图 图2-5 金属波纹板安装纵向断面图

（1）金属波纹板性能数据如下：

金属波纹板宽=1000mm 金属波纹板高（h）=50mm

金属波纹板跨距（lx）=1500mm 金属波纹板厚度=0.75mm

金属波纹板抗弯强度=550Mpa 金属波纹板截面模量=18496mm³

混凝土密度=2500kg/m³ 混凝土荷载=625kg/㎡

人工作荷载=100kg/㎡ 顶板混凝土厚=250mm

（2）金属波纹板荷载计算

金属波纹板换算预制板后，单块板70mm高度范围内凹槽承载混凝土断面面积=0.0475㎡

金属波纹板凹槽内混凝土荷载q1 =2500x0.0475x1=118.75kg/m

混凝土面板荷载q2=2500x0.25x1=625kg/m

砼荷载：q砼=q1+q2=118.75+625 =743.75kg/m

活荷载：q人 = 100x1 =100kg/m

施工荷载：q = q砼 + q人=743.75+100=843.75 kg/m

极限荷载：qu = 1.2q砼 +1.6 q人 =1.2x743.75+1.6x100 =1052.5 kg/m

（3）弯矩计算

此材料设计弯矩Mpa=550x18496/1000=1017.3kg.m

实际弯矩Mu=1/8.qu.lx²=1/8 x 1052.5 x 1.52=296.0kg.m <1017.3kg.m

验算结果：实际弯矩远远小于设计弯矩，材料可行。

（4） 挠度计算

实际产生挠度δ = 5 /384. q . Lx⁴ / EI  = 5.7mm<7.0mm

实际挠度小于试验数据，材料可行。

根据上面计算结果可以得出，选取的金属波纹板符合受力要求，可以使用本工程。

2.3金属波纹板特性

在印尼桥梁结构中，常选用7cm钢筋混凝土预制板作为铺底材料，不仅材料成本价格较好，且也需要一定的预制时间。但金属波纹板相对于传统工艺来说，在满足相同性能要求的前提下，具有价格较低的成本优势，并且其材料重量较轻，施工操作便捷，在装卸过程和安装过程中，只需少量人工便可操作完成，可节省大量的运输成本、人工成本和机械成本。

3金属波纹板安装工艺

为保证金属波纹板整体稳定性，在预制过程中，金属板两侧需要设置咬口，同时，在安装过程中，以保证金属波纹板整体受力，同时异形部位需要现场进行放样后裁剪；为保证安装方便，金属波纹板尺寸应比跨距小2cm，两侧与梁之间存在缝隙，安装完毕后需要使用干粉砂浆进行封堵，确保在面板浇筑过程中，底部不会发生漏浆现象见（图3-1）。

图3-1 现场金属板安装

4金属波纹板加固工艺

金属波纹板在完成安装之后，采用螺丝钉把金属板与梁翼缘板进行连接，螺丝钉间距50cm，从而保证金属板与梁能良好的接触，并在金属波纹板中间，每隔1m位置设置1组加固孔，使用6#铅丝与桥面系钢筋连接，连接处的钢筋两侧要求与梁体做好支撑，以提高钢筋抗弯能力，从而提高金属波纹板的整体承重能力。（图4-1、4-2、4-3、4-4）

图4-1 螺丝钉锚固金属板 图4-2铅丝与钢筋金属波纹板连接示意图

图4-3砂浆封堵两侧缝隙 图4-4 6#铅丝加固实际效果图

在浇筑混凝土过程中，对加固好的金属波纹板进行了观察，未发现金属板变形、损坏等现象。结果表明，金属波纹板可以代替传统的预制板作为桥面板的铺底材料。

5 施工注意事项

1. 在金属波纹板未进行加固之前，作业人员严禁在板面行走，防止对金属波纹板产生变形。

2. 在浇筑混凝土的过程中，振捣棒严禁触碰金属波纹板，避免其发生变形，造成漏浆现象，影响整体外观质量。

6 效益分析

5.1 经济效益

本工程道路结构全长22.7km，桥梁结构共计20座，共计使用金属波纹板16297平米，相对于原7cm预制板工艺，此工艺不仅保证了施工质量，而且提高了施工效率。当地单块7cm预制板造价约为20美元，相同面积金属波纹板价格约为14美元，由于金属波纹板，实现新增产值25.8万美元，新增利税2.6万美元。

5.2 社会效益

通过对金属波纹板工艺的探索和研究，总结出一套成熟施工工艺，探究了金属波纹板的适用性、力学性能，及施工工艺，在确保施工质量的同时，大大节约了施工时间。本项目在满足质量、安全、高效等高标准要求的前提下，提前8个月完工，在印尼所有施工建筑行业中尚属首次，获得了印尼公共工程部高度评价；特别是在项目通车仪式中，印尼总统佐科亲自出席，这是对本工程的最大肯定。项目的通车运营，进一步完善了爪哇公路交通网络，极大的方便了沿线当地居民出行、对加快当地经济发展具有重要作用。由此进一步巩固了中资企业在印尼市场的良好口碑和品牌形象。

6结束语

　 印尼梭罗至卡托索诺收费公路工程在桥面系施工过程中，对金属波纹板的材料选择，安装工艺，加固工艺进行了充分的研究与实际操作，并在结束后进行了总结分析，完善了金属波纹板施工的各项工艺，达到了项目优化施工的预期目标，金属波纹板可以作为底模应用到桥梁结构施工中。本次总结可作为其他类似的大型基建工程、结构工程的参考资料。

参考文献：

　[1]周军. 混凝土平板结构中柱节点在剪力与不平衡弯矩共同作用下的分析研究[J].建筑结构学报
[2]熊学玉. 有效预应力作用下预应力砼超静定结构的次弯矩计算[J].建筑结构学报