采用工型钢连接的装配式空心板桥力学性能研究

《采用工型钢连接的装配式空心板桥力学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、采用工型钢连接的装配式空心板桥力学性能研究-->1绪论1.1研究背景及意义桥梁是道路的重要部分。根据交通运输部统计数据，截至2015年底，全国等级公路里程达457.73万km，其中高速公路里程12.35万km。全国公路桥梁达77.92万座、4592.77万m，其中，特大桥梁3894座、690.54万m，大桥79512座、2060.85万m。与2014年相比，特大桥梁同比增长14.4%，大桥增长8.95%[1]。钢筋混凝土和预应力混凝土装配式空心板桥是我国诸多桥梁形式中常用的桥型，装配式空心板桥具有预制方便、施工简单、用材经济等优点。现今，装配式简支空心板桥在我国得到了广泛的应用。对于我国

2、现役的装配式预应力空心板梁桥,各板之间多采用现浇的混凝土铰接缝来进行横向连接,这样可以保证各板梁共同承担桥面板传递的车辆荷载，我国20世纪90年代中期以前设计的装配式空心板桥多使用浅企口缝连接，铰缝破坏后桥面会出现顺桥向裂缝、坑槽和塌陷等现象，情况严重时会致使板间横向联系失效，出现“单板受力”现象，导致板梁挠度过大，影响桥梁安全[2]。随后装配式空心板桥的企口缝形式逐步改为深企口缝，但装配式空心板桥所存在的问题并没有得到彻底的解决。就目前而言，铰缝损坏仍是威胁空心板桥安全运营的首要问题。目前，国内外现役的装配式空心板桥由于车辆超载、施工工艺落后、运营时间较长以及局部设计不合理和恶劣的自然

3、环境等多重因素的影响，或多或少都出现了的桥梁病害，其中铰缝破坏引起空心板横向连接失效的问题已成为威胁装配式空心板桥安全运营的首要问题。针对目前装配式空心板桥铰缝容易破坏的问题，课题组提出一种采用工型钢横向连接的装配式空心板桥的连接方式，这种工型钢横向连接方式与铰缝连接方式相比，具有施工简单、构件破坏之后拆换方便、易于工厂加工等特点，由于取消了铰缝，不会因为铰缝破坏而降低桥梁的横向整体性。本文研究这种新型工型钢横向连接方式对装配式空心板桥空间整体性的影响。......1.2国内外研究现状装配式空心板桥各空心板间通过铰缝连成整体，在车辆荷载作用下铰缝易发生破坏，桥梁整体性受到严重影响，容易产

4、生“单板受力”情况，受力单板的挠度增大，承载力明显下降，桥梁跨中会开裂。目前国内外学者的研究多侧重于横向连接方式、铰缝的破坏机理、空心板的加固、空心板的优化设计等方面。下面分类简单总结国内外的研究现状。1.2.1装配式空心板桥横向连接形式研究现状装配式空心板桥的空间整体性取决于各板之间横向连接的安全性和可靠性。合理可靠的铰缝链接方式能够使桥梁受力合理，行车安全，保证桥梁使用年限。因此，铰缝形式的优劣在相当大程度上就决定了空心板桥质量的好坏。我国目前常用的横向连接方式有企口缝混凝土连接、钢板焊接连接、施加横向预应力连接、现浇混凝土连接等方式，其中企口缝混凝土连接和钢板焊接连接方式在是在我国

5、应用较多的两种空心板连接形式。(1)企口缝混凝土连接。企口缝式空心板横向连接形式在我国应用广泛，20世纪70年代小铰缝连接形式普遍应用于公路装配式空心板桥建设当中，采用小铰缝的空心板桥在运营过程当中，经常因为铰缝问题出现“单板受力”现象。基于上述问题我国提出了采用深铰缝构造代替小铰缝构造，自90年代起，在空心板桥当中深铰缝构造得到推广，1993年编制的空心板标准图集中对铰缝的连接形式在高度上进一步加深，目前空心板铰缝的设计逐渐向着宽和深的方向发展。具体的连接形式如图1.1所示。(2)钢板焊接连接。在20世纪80年代之前，钢板焊接连接方法应用较为普遍，常用于需要快速通车的桥梁，节省了混凝土

6、铰缝的养护时间。钢板焊接连接方式与混凝土铰缝相比相对较弱，目前很少采用。目前国内外学者对装配式空心板桥的横向连接形式作了许多研究，提出了一些针对于铰缝连接形式的改进方法和新型的连接方式。arChallis,GuillaumeSiepra跨径的新旧两种连接方式的先张法施工的预应力混凝土装配式空心板桥的实体有限元模型。由于工型钢连接件和空心板之间的变形并不-->协调，要模拟两者之间的接触关系，需要采用接触单元来模拟。同时，需要分析工型钢顶板下部对应的空心板部位的混凝土应力是否超出限值，混凝土是否会发生破坏，连接件的变形是否会导致桥面铺装层的破坏。2.2.1模型的基本材料属性本文以2007年公

7、布的空心板桥标准图集为参考，以标准图集中跨径为10m，13m，16m，20m的先张法空心板桥的图纸为例，对这4种跨径的空心板桥梁分别建立各空心板间横向采用I型钢连接和空心板间横向采用传统铰缝连接的有限元计算模型[39]。空心板桥的主要材料标准：2.2.2有限元模型本文采用荷载横向分布影响线来判断不同连接形式的装配式空心板桥整体性能的优劣。影响荷载横向分布影响线的因素主要有：截面特性、板间连接方式的模拟、荷载作用位置等，这些参数都对计