波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法研究

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1、波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法研究摘要：制作了一片单箱双室波形钢腹板缩尺试验梁，通过静力试验，对桥面板横向受力特点和箱梁框架变形进行了观测和分析.结合试验结果和波形钢腹板箱梁的力学特点，提出了一种刚架模型，用以计算波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力.并与传统的箱梁框架模型和公路桥规中的简支板、连续板模型进行了对比分析.分析结果表明：刚架模型和箱梁框架模型的计算结果与试验值较为吻合，差值均在10%以内；简支板与连续板模型计算结果则较为保守，与试验值的差值在20%左右.箱梁框架模型较为繁琐，刚架模型则比较简单，且刚架模型可以考虑波

2、形钢腹板线刚度与混凝土桥面板线刚度比值对混凝土桥面板横向内力的影响.中国4/vie　　关键词：波形钢腹板箱梁；横向内力；模型试验；桥面板；刚架模型　　中图分类号：U448.213文献标志码：A　　对于混凝土梁桥的桥面板内力计算，工程上一般采用简支板、连续板模型，不计入腹板等板件对桥面板内力的影响[1].波形钢腹板箱梁为钢混组合结构，波形钢腹板代替了传统的混凝土腹板，腹板材质、形状改变的同时其厚度也降低很多，钢腹板对桥面板的支撑弱于混凝土腹板对桥面板的支撑.因此，波形钢腹板组合箱梁桥面板的约束及箱梁闭合框架的畸变、扭转与混凝土箱梁

3、相比均有所不同，波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力和混凝土箱梁桥面板的横向内力相比将会有所变化[2].　　国内外学者针对箱梁的横向内力开展了大量研究，其中文献[3-4]分别针对长悬臂等厚度和带边梁变厚度的混凝土箱梁行车道板提出了相应的横向弯矩分布表达式；文献[5-6]对弹塑性状态下的钢筋混凝土箱梁的横向受力有效分布宽度进行研究，得出了桥面板的横向内力及横向内力有效分布宽度计算公式；文献[7]认为箱梁的桥面板符合正交异性板的受力模式，将GM法运用到箱梁的桥面板有效分布宽度计算中；文献[8]以平面框架分析的基本计算模型为基础，采用箱梁横

4、向框架效应有限单元法计算得出了箱梁的横向内力值.对于波形钢腹板箱梁的横向内力也有一定研究，文献[9]以弹性薄板理论为基础，结合波形钢腹板箱梁的结构特点在理论分析和模型试验的基础上对波形钢腹板箱梁的横向内力进行了分析；文献[10]基于框架分析法的基本原理，结合波形钢腹板箱梁的结构特点和力学特性，建立了适用于波形钢腹板箱梁桥面板横向内力分析的计算模型.由以上可知，对于混凝土箱梁的横向内力计算已有简化方法及计算公式；但是对于材质和结构特性都发生变化的波形钢腹板箱梁的横向内力计算，并没有一种简便的计算方法可供采用.　　本文对波形钢腹板箱

5、梁桥面板的横向受力特性进行了试验研究，在箱梁框架理论的基础上提出刚架模型，并结合试验和理论分析结果给出波形钢腹板箱梁桥面板横向内力的计算公式，为波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力分析提供了简便方法.　　1模型试验　　本文试验依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）[2]，并参考青海三道河桥按一定相似比设计制作试验梁，对其进行了弹性阶段下的荷载试验.　　1.1模型概况　　试验梁为波形钢腹板单箱双室箱梁，总长3500mm，计算跨径3300mm.波形钢腹板箱梁混凝土顶板的宽度为2000mm，厚度为80mm

6、；混凝土底板宽度为1400mm，厚度为70mm.梁体一共设置了两道端混凝土横隔板，端横隔板厚为200mm.具体尺寸.　　混凝土实测立方体抗压强度为28.3MPa，弹性模量为2.8×104MPa.波形钢腹板采用Q235C钢板，钢板厚2mm，波高24mm，试验屈服强度值为194.5MPa.　　1.2加载布置　　本试验为静载作用下的非破坏性试验.利用反力架和油压千斤顶对试验梁进行加载；采用与反力架接触的压力传感器控制试验加载吨位，压力传感器在使用前进行标定.静载试验前首先进行预加载，以消除加载系统各部分的间隙，检验加载系统及观测仪表工

7、作是否正常等，然后进行正常加载[11].加载设备如图3所示.　　为了研究波形钢腹板单箱双室箱梁桥面板在车轮荷载作用下的横向内力分布，桥面板分为箱梁腹板间的桥面板及悬臂板.并针对板的荷载有效分布宽度规定中的一个车轮荷载、两个车轮荷载，设定相应的试验加载工况有单点加载和双点加载，如图3所示.依据实际车辆的车轮着地尺寸600mm×200mm，将千斤顶作用下的条形钢板平面尺寸定为200mm×200mm，厚度定为10mm.　　对应桥规中行车道板的加载位置，横向加载工况有中腹板处加载（工况Ⅰ）、AA截面加载即边腹板、中腹板间的桥面板跨中位置

8、加载（工况Ⅱ）、边腹板处加载（工况Ⅲ）、BB截面加载即悬臂长度的1/2位置加载（工况Ⅳ）、悬臂翼缘端部加载（工况Ⅴ），见图2.纵向加载位置为跨中单点加载和双点加载（0.5m分配梁加载）.加载方式为分级加载，加载最大载荷根据加载工况的不同而异，加载等级分为5级或4