预制桥面板在组合梁桥中的应用研究

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1、30世界桥梁2011年第6期预制桥面板在组合梁桥中的应用研究编译邱柏初(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)摘要：采用预制桥面板可快速更换组合梁桥的劣化混凝土桥面板，提出一种预制桥面板与主梁间的新型剪力连接及设计准则，即剪力凹槽区域布置在预制板中，内填充无收缩水泥砂浆以实现组合效应。为验证该剪力连接的强度，进行钢一混组合梁、预应力混凝土组合梁横向接缝和剪力连接的试验，基于试验结果提出剪力连接强度计算经验公式，同时进行实体模型试验来验证。结果表明：经验公式能有效评估剪力连接的强度；由于剪力连接的变形能力和剪力荷载的重新分配，预制桥面板体系中剪力连接可以

2、均匀分布；忽略接缝和剪力凹槽区域粘结强度来评价开裂荷载是恰当的。结合预制桥面板在2座桥梁上的应用，介绍其设计特色和施工中的细节。关键词：组合梁桥；预制桥面板；剪力连接；横向接缝；设计；应用中图分类号：U448．216；U443．32文献标志码：A文章编号：1671～7767(2011)06—0030—041前言目前，全球大量的桥梁需要维修，其中大部分桥梁位于繁忙的高速公路上和交通拥挤地区，维修这些桥梁对交通直接或间接的影响造成的经济损失超过了桥梁的原始修建费用。为了快速修复受损桥梁，韩国加快了新技术的研发，其中一个主要项目是(a)钢一混组合梁桥研究如何快速更换钢

3、一混组合梁桥的劣化混凝土桥砂浆剪力钉桥面铺装面板。研究结果证明采用预制桥面板更换桥梁劣化混凝土桥面板，可以减少交通中断的时间。由于预制桥面板施工不需要模板，施工时间短，其随后被用于在山区、海上、拥挤城市中修建新组合梁桥。(b)剪力连接预制板有半厚式和全厚式2种类型。半厚式预图1用于钢梁上的预制桥面板制板通常用作现浇混凝土板(CIP)的模板，全厚式预制板用作板梁桥、钢箱梁桥等多种桥梁主梁的构件。在进行全厚式预制桥面板体系设计时，应重点考虑桥面板与主梁之间的剪力连接，如预制桥面板和钢梁之间的垫层、预制桥面板之间的横向接缝。(a)PSC组合梁(b)剪力连接2全厚式预制

4、桥面板在桥梁上的应用全厚式预制桥面板可用到板梁桥、钢箱梁桥等图2用于混凝土梁上的预制桥面板多种桥梁上，钢一混组合梁和预应力混凝土(PSC)向、水平标高，使桥面板与主梁对齐；钢梁的螺栓连组合梁桥的典型细节分别见图1和图2。从图中可接件和PSC主梁上翼缘的制造误差通过垫层来调知，对于剪力钉型剪力连接，剪力凹槽区域布置在预整，当垫层高度大于40mm时(较厚的垫层高度降制板中，并在剪力凹槽区域内填充无收缩水泥砂浆低剪力连接的强度)，需适当调整主梁的梁腋。这种以实现组合效应；采用厚15～4Omm的垫层找平钢设计细节是相对修建新桥而言的，当用预制桥面板梁，并采用橡胶条或者密

5、封条作为垫层的模板。更换PSC桥梁的桥面板时可以适当调整该细节。预制桥面板设计通常采用螺栓调整桥面板竖收稿日期：2011—04—11编译者简介：邱柏初(1963一)，男，高级工程师，1983年毕业于长沙铁道学院铁道工程专业，工学学士(E—mail：qbc010863@sina．c0m)。预制桥面板在组合梁桥中的应用研究邱柏初313剪力连接试验研究为评估剪力连接的强度、初始抗剪刚度以及包3．1横向接缝和纵向预应力括粘结和摩擦效应在内结构的静力和疲劳行为，制通过大量调查表明预制桥面板的横向接缝存在作推出试件进行静力和疲劳试验。试验结果表明：的主要问题是开裂。为防止接

6、缝开裂和渗漏，在桥剪力连接的失效模式是剪力钉剪切失效；剪力连接梁服役期间横向接缝必须保持受压状态，因此需对的极限强度主要取决于剪力钉钉杆的面积，垫层厚接缝施加纵向预应力。有限元分析结果(见图3)观D显。∞圭一度对极限强度影响显著(垫层容易损坏，且在支座区示，施加纵向预应力后横向接缝处的预压应力损失一域不起作用并易引起剪力钉弯曲变形)，水泥砂浆的0很大，故在确定初始纵向预应力大小时应仔细考虑。抗压强度的影响甚小。根据试验结果推出剪力连接为此，进行试验以确定考虑界面粘结强度(粘结强度极限强度的经验公式见公式(1)。试验测定值为0．25～0．75MPa，设计则忽略了界

7、面Q一a(0．36Ah+18．71)(1)粘结强度)和预应力损失的有效纵向预应力。式中，Q为剪力连接的极限强度(kN)；A为剪力100．．500．400．500．10n钉钉杆的面积(mm)；d一1—0．0086(Bh一20)，为考虑垫层厚度的降低系数，B为垫层厚度(mm)。预应力D13D10对于钢一混组合梁桥中高剪力区剪力连接，可(a)弯曲试验单位：m(b)有限元分析结果以选择大剪力钉型剪力连接，最大30mm的剪力钉图3带横向接缝试件的弯曲试验及有限元分析结果能满足设计对于延性的要求。对于钢一混组合梁桥，应在预制板和主梁实现对于预制桥面板的常用设计细节，推荐使用

8、剪组合之前施加纵向预应力