波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究.pdf

《波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、世界桥梁２０１６年第４４卷第３期（总第１８１期）７３波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究郭敏，张静，任伟新（合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥２３０００９）摘要：为研究新型桥面板结构波形钢－混凝土组合桥面板的受力性能，以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象，应用有限元软件ABAQUS建模，采用子模型法，计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性，考虑混凝土与波形板之间的接触非线性，比较了波形钢－混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明：波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度；波形板

2、及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大；波形板与混凝土之间相对滑移量较小，２种材料协同工作性能较好，然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。关键词：波形钢折板；组合桥面板；承载能力；刚度；有限元法；子模型法中图分类号：U４４３．３１；TU３１１．１文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０３－００７３－０５1引言为了克服重车作用下桥面板抗剪能力的不足，桥面板作为直接承受车辆荷载的构件，在车辆提出了一种由波形钢板、高强度混凝土和钢筋共同荷载长期作用下，往往会遭受比较严重的损害，如大结合而成的新型组合桥面

3、板———波形钢―混凝土组量横向裂缝，破碎性损坏，钢筋外露、锈蚀，泛碱，脱合桥面板。通过在波形钢折板上焊接剪力钉，使钢空等，加上近年来我国公路超载现象严重，造成桥面折板与混凝土形成整体，协同受力，能够充分利用钢［１］板破损频率高，严重影响桥梁日常行车安全。材的性能，相对于同厚度的钢筋混凝土桥面板，大大传统桥面板多采用钢筋混凝土结构，但随着主提高了结构承载能力；钢板做成波形结构，根据结构梁根数的减少以及梁间距的逐渐增大，要求桥面板力学需要进行断面设计，可以减轻结构自重，同时波具有较大抗弯刚度和承载能力。为此提出了钢板―形

4、板可以充当桥面板施工时的模板。目前，这一新混凝土组合桥面板方案，该方案是用剪力钉或开孔型桥面结构在国内外鲜有报道，我国部分桥梁上已［８‐９］钢板连接件等构件将钢板和混凝土结合而成的桥面经开始探索采用这一新型结构。板形式，充分利用了钢板和混凝土２种材料的性能以往为了避免有限元分析中网格划分太细导致优势。目前钢板―混凝土组合板的研究主要集中在计算缓慢，对桥面板结构的研究一般是对一独立板［２］压型钢板―混凝土组合板以及底部钢板为平板形段进行局部分析，采用简支或者固定的边界条件，忽式的钢板―混凝土组合板。２００６年建成通车的

5、广略了桥梁整体受力对桥面板的影响。实际上桥梁整东佛山市东平大桥是我国首座采用钢板―混凝土组体受力变形对桥面板影响较大，做这样的简化往往［３‐４］合桥面板的桥梁，占玉林和赵人达等对东平大桥使得计算结果与桥面板真实受力状态不符。本文以钢板―混凝土组合桥面板的整体性能进行了试验分安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象，采［１０‐１２］析，制作了几何缩尺比为１∶１的简支单向板，对试用基于圣维南原理的子模型法（又称为切割边件的静载及疲劳性能进行了试验研究，表明此种形界位移法），可得到结构部分关键区域精确解。运用［５‐６］式桥

6、面板刚度大，具有较高的安全储备。杨勇等大型通用有限元软件ABAQUS建立波形钢―混凝分别对８块组合桥面板试件进行了两点对称集中加土组合桥面板的三维有限元模型，分析这一新型桥面载的静力试验研究，对６块组合桥面板试件进行了板结构的受力性能，为以后更进一步研究提供基础。等幅疲劳试验研究，结果表明其受弯承载能力和刚度较高。２０１５年四川省制定了枟钢―混凝土组合桥2工程概况［７］面板技术规程枠地方标准。安徽省淮南孔李淮河大桥右汊航道桥为３跨钢收稿日期：２０１５－１２－２１作者简介：郭敏（１９８８－），女，２０１０年毕业于中南大

7、学土木工程专业，工学学士，２０１６年毕业于合肥工业大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士（E‐mail：guomin＠mail．hfut．edu．cn）。７４世界桥梁２０１６，４４（３）箱下承式连续系杆拱桥（见图１），跨径布置为（１１０＋１８０＋１１０）m。拱圈及主纵梁均采用钢箱结构；桥面系为纵横梁格构式钢―混凝土组合梁（见图２），主桥采用双向６车道，全宽４２m。考虑到运营期间超重车偏多，常规钢混组合梁结构的钢―混预图4桥梁整体模型制板与纵横钢梁铆钉连接不十分可靠，且支点位置处上缘出现的拉应力会造成混凝土开裂。在吸取“钢―

8、混凝土组合正交异性桥面板”经验的基础上，引入波形钢板作为桥面板底板，其上布置折线形普通钢筋，再浇筑混凝土。波形钢－混凝土组合桥面板厚度为２５０mm，波形钢折板采用Q３４５qD钢，板厚８mm，桥面板构造示意如图３所示。图5桥梁支座布置桥满载，荷载标准为公路－Ⅰ级。3．2桥面板板段局部模型由于主跨跨中位置桥面板受整体模型影响较大，拟选取主跨跨中位置