大宁河特大桥钢混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究

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1、28世界桥梁2012，40(1)大宁河特大桥钢一混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究彭元诚。刘玉擎(1．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056；2．同济大学，上海200092)摘要：大宁河特大桥桥面系采用16×27133钢一混组合连续梁，由工字钢梁、预制混凝土板、现浇剪力连接键湿接缝和现浇整体化层组成。为研究钢一混组合连续梁负弯矩区的受力特性，进行焊钉和开孔板2种剪力键类型的1：2大比例模型试验研究。试验结果表明，开孔板连接件能参与结构受力因而具有较高的整体刚度、较大的初裂荷载；焊钉连接件延性较好i2种连接件均有效且

2、试验梁具有相近的极限荷载。综合比选，该桥桥面系采用焊钉连接件方案。关键词：拱桥；桥面系i钢一混组合粱；连续梁；负弯矩；模型试验中圈分类号：U448．22；U441文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)O10028041概况大宁河特大桥位于国家重点公路杭州至兰州线重庆巫山至奉节段(巫山县巫峡镇白水村)，跨越大宁河及两侧山坡，主桥为净跨径400m、计算跨径408．6m上承式钢桁拱桥(见图1)。桥面行车道系采用16×27m钢一混凝土组合连续梁，厚12cm的钢筋混凝土桥面板分块预制，吊装就位后，通过现浇厚9cm的钢纤维混凝土和预制

3、板间湿接头形成整体，钢梁(见图2)和钢筋混凝土桥面板通过布置在湿接头处的焊钉形成组合梁口]，焊钉间距按剪力图1大宁河特大桥成桥买景设置。组合梁采用焊接工字钢梁，为16跨连续结力特点，取边跨与中跨之间的负弯矩区段，即最不利构，钢梁高1．7m，上翼缘板厚16mm，下翼缘板厚荷载工况下的反弯点之间长度18m的主梁段为试26mm，中支点处由于下翼缘板受压，在下翼缘板增验研究对象。考虑试验条件的限制，依据几何、物理加l块厚20mm的钢板并与之叠合以提高负弯矩以及边界条件等相似原则j，选取偏载情况下受区抗弯能力和下翼缘板的抗屈曲能力E4,53。为了研

4、力最不利的组合梁按1：2制作缩尺模型试件，模型究组合梁负弯矩区的受力特性，进行了焊钉和开孔与原型的几何相似常数C一1／2。模型物理相似采板¨2种剪力键类型的1：2大比例模型试验研究。用应变相似原则，即在换算荷载下模型应变、应力与实桥在相同工况下应变、应力相似，即C：：=1．0。因2模型试验方案此，必须保证缩尺模型钢及混凝土截面中性轴位置根据设计计算分析结果，综合边跨与中跨的受与实桥相似。模型与实桥物理量相似关系见表1。2700500j}}}143．225．225225，225【225．225单位：cm图2大宁河特大桥钢一混组合连续梁桥面系

5、钢纵梁构造示意收稿日期：2011一l0～20作者简介：彭元诚(1964-)，男，教授级高工，1986年毕业于上海交通大学工程力学专业，工学学士，1989年毕业于上海交通大学工程力学专业，工学硕士．2006年毕业于华中科技大学桥梁与隧道工程专业，工学博士(E—mail：per_,gyc@rip．163．corn)。大宁河特大桥钢一混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究彭元诚，刘玉擎29表1模型与实桥物理量相似关系换算设计荷载值6OkN，每20kN一级分步加载。物理量模型各参数相似比②正式加载。分4阶段进行，第一阶段每级20kN，弹性模量E

6、／Ep一1加载到初裂荷载，约为120kN；第二阶段每级20密度Pm／pplkN，加载至设计荷载的1．7倍，约为240kN；第三竖向弯矩M／M。一1／8(296kN·m／2368kN·m)阶段每级100kN，加载至800kN；最后每50kN一剪力Q／Qp一1／4级加载至试件破坏。应变￡／￡。一1在进行逐级加载的过程中，除对所有应变测点集中荷载F／F。一1／4(134kN／536kN)及位移测点进行监测外，还着重观察混凝土板表面该次试验共有2组试件，每组2个(共4个)，其的开裂和裂缝发展变化情况。根据模型的有限元计中，CB一卜1、CB一1—2

7、为采用焊钉的试件，CB一2—1、CB一算结果，估计出现裂缝的荷载等级，在接近该荷载等2-2为采用开孔板的试件。每个试件长9．5m，工字级时，注意观察第一条裂缝的出现，确定试件的初裂钢梁与混凝土板由焊钉或开孔板连接件连接，焊钉荷载。随着后续荷载的施加，观测裂缝长度、宽度的为3列，杆径16mm，高120mm，焊接于钢梁上翼变化及新出现的裂缝。测点布置断面示意见图4，缘；开孔板为2列，板高70mm，孑L径40mm，孔间上翼缘混凝土板应变测点布置见图5。距为150mm，焊接于钢梁上翼缘。钢一混凝土结合处横截面示意见图3。1090图4测点布置断面示

8、意y310310．．4∞昌lll／l—X单位：mm图5上翼缘混凝土板应变测点布置示意100200100345(b)配开孔板单位：film4加载试验结果及分析图3钢一混凝土结合处横截面示意通过试