城市钢箱梁桥面结构方案分析及对比

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1、2013年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构63城市钢箱梁桥面结构方案分析及对比桂晓明，蔡完棠模羹萎耄茎藏萎嚣桥苎潮箱梁．桥面案榔码-B文章编号．177l6(2o13)o33一o4中图分类号：U448．36、U448．21+3文献标识码：B文荤编号：㈨一儿。一用沥青铺装与钢桥面板间设置混凝土渡过层的方式，但这层混凝土增加了桥面自重(见图2)。由于0前言其与钢桥面板粘结力相对较小，一般不考虑其对钢箱梁是一种跨越能力大、建筑高度小、整体主梁整体刚度的贡献。性好的梁桥型式，具有技术经济效益好、施工'册青混凝土桥面铺装短、施工期间对既有交通干扰小、景观效果佳篝多优点。这些

2、特点使钢箱梁结构在城市高架桥梁的建设中应用越来越多【lJ。按照桥面构造及受力特点，城市钢箱梁的桥面结构形式主要有三种：钢桥面铺装、设置混凝土过渡层、设置混凝土结合层。本文以一联钢箱梁工程实例，借助Midas有限元分析程序，建立三维图2混凝土过渡层铺装不息豳空间模型，通过对各方案进行详细的力学分析，从1．3设置混凝土结合层为了解决桥面铺装病害，同时增强结构刚度，受力性能、技术经济等方面进行全面对比分析。分在钢桥面板上加设一层15cm左右厚度的结合析结果能够为城市钢箱梁桥设计提供理论依据。层，其间通过抗剪栓钉连接，如图3所示，形成整1桥面结构形式体受力的截面。在结构

3、负弯矩区，粱顶受拉，需要控制其内力以保证结合层的正常使用，通常采用的方法有：(1)施加预应力，减小支点截面负弯矩；铺装层直接铺设于钢桥面板是目前国内普遍(2)优化施工顺序，将跨中部分结合层与二期荷载的做法，常用的有浇注式沥青混凝土、改性沥青马先行施工，可减小负弯矩区结合层混凝土拉力；蹄脂碎石、环氧树脂沥青混凝土等铺装(见图1)。(3)对跨中进行预压，待负弯矩区混凝土满足强度其建筑高度小，能有效减轻结构自重，但普遍存在要求后，撤去压重，产生的反向内力可改善其受滑移脱层、裂缝等病害。力；(4)利用边支点顶升或中支点预顶升成桥再归位的方法，可提高负弯矩区压应力储备；(

4、5)通结合层合理配置钢筋网、添加钢纤维、微膨胀剂等手段优化结合层受力。其中对跨中进行预压的方法最经济且施工方便，在广东市政建设中广泛应用，效果较好。图1钢桥面铺装示煮图溉膏澜凝桥面铺装1．2设置混凝土过渡层为了减小桥面系局部挠度，增强沥青混凝土与桥面的粘结性，同时改善桥面板受力状态，可采~：2012-1-17作者简介1968一)，女，湖南宁乡人，高级工程师，设计作者简介．：桂晓明(一)，女，剜南

5、丁乡八，问玻上任’p’瞬图3钢．混结合梁桥面布置示意图一所副总工程师，从事桥梁工程设计工作。64桥梁结构城市道桥与防洪2013年3月第3期目前，城市钢箱梁桥主要采用上述

6、三种桥面作为荷载考虑，15cm厚结合层由于有剪力钉的连构造形式。本文以某三跨连续钢箱梁桥为工程背接作用，按施工阶段联合截面考虑其受力贡献。景，采用有限元分析方法，对比分析各自受力性为了减小负弯矩区现浇层拉力，方案三采用能、技术经济等方面的差异，全面分析各方案的优分段铺装与施工阶段压重结合的方法[41。模拟的施缺点，以期为同类桥梁设计提供参考。工过程为：(1)钢箱梁一次成梁；(2)浇筑I区(如图6所示)结合层，并安装该部分防撞墙；(3)待结2工程实例概况合层达到设计强度后对各跨跨中施加压重；(4)浇2．1截面形式筑Ⅱ区结合层，并形成整体受力截面；(5)撤除压以(4

7、0+60+40)m三跨连续梁为实例进行分析，重并安装Ⅱ区防撞墙；(7)铺沥青铺装；(8)运营阶钢梁截面及主要尺寸如图4所示，桥宽9．9m，顶、段。底、腹板采用Q345qC，加劲肋及隔板采用3．2板壳模型及第二体系Q235qC；横隔板间距为3m，强、弱横隔交替布置。由于薄壁箱梁存在剪力滞效应，针对三个方方案一为钢箱梁上铺8cm环氧改性沥青混凝土，案分别建立板壳模型『3114]，其中方案三结合层以实方案二为钢箱梁上铺7cm混凝土调平层+8em体单元模拟，与箱梁顶板无滑移连接。对于桥面沥青混凝土，方案三采用15cm结合层+8em沥板，第二体系应力以有限元法方法求解15

8、1，建立板青混凝土。为方便对比，取建筑高度(包括铺装层)壳节段模型，如图7所示，并加以车辆局部荷载求相同，均为1．89m，则三个方案钢箱梁高度分别为解桥面板应力，第三体系应力忽略不计。1．81m、1．74m、1．66m。通过多工况的计算，调整根据计算结果，提取支点、跨中处顶、底板剪顶、底、腹板厚度，将应力控制在较小的差异范围，力滞系数，分别与对应初等梁计算的应力结果相以便对比其受力特性和技术经济指标。为保证构乘(桥面板计人第二体系应力)，得到截面应力最件稳定，将顶底板最小厚度定为14mm(方案三桥大值。面板结合层参与受力，顶板厚适当减小为12mm)，4计算结果对

9、比分析腹板最小厚度为12