整体式桥台桥梁的桥头搭板设计.pdf

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1、整体式桥台桥梁的桥头搭板设计庄一舟，樊争辉，陈宝春整体式桥台桥梁的桥头搭板设计编译庄一舟，樊争辉，陈宝春(福州大学土木工程学院，福建福州350108)摘要：在过去几十年里，瑞士建造的整体式桥台桥梁的数量不断增加。这种类型的桥梁较传统的桥梁有较多优点，但其存在明显的土一结构相互作用，特别是在桥头搭板和路堤之间。为了取消伸缩缝，将桥头搭板直接连接到整体式桥台桥梁的端部，从而也经受由于温度效应和混凝土收缩徐变引起的桥面板位移。为保证桥头搭板设计合理，建立桥头搭板修正几何模型，研究桥头搭板的力学特征以及桥头搭板端部

2、路面沉降和桥头搭板与桥面板连接处路面的开裂情况，证明了增加桥头搭板末端埋置深度的有利作用。在此基础上，提出一个连接桥面板与桥头搭板的细部构造，以避免在此处路面产生裂缝。建议在初步设计阶段对其进行详细考虑，以使整体式桥台桥梁在不增加施工成本的前提下改善其长期性能。关键词：整体式桥台；半整体式桥台；桥头搭板；土一结构相互作用；沉降；桥梁设计中图分类号：U442．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)0l～0001—061前言在桥梁寿命周期内，桥面板因时间和温度效应而产生位移，为避免桥面板开裂破

3、损，通常设置伸缩缝来吸收桥面板位移。一般以桥面板末端的位移“(见图1)定义所需伸缩缝的类型和尺寸。它可以通(a)附加应变ei及固定点与桥末端间的距离dr的定义过式(1)进行估算：“一￡pdfp一(￡△T+￡，4-e，h)dfp(1)日变化式中，e一￡T4-4-为附加应变；￡T—AT，为温度应变；a为热膨胀系数；AT—T。±，为桥面板平均温度的变化量；T。为桥梁竣工时的温度；Tk为考虑了极端天气和季节性温度的影响后桥面板的特征温度，一般可根据国家规范确定为混凝土的徐变应变，可以从国家规范中取用；et／年为混凝

4、土的收缩应变，可以从国家规范中取用；d(b)桥梁末端附加应变s随时间的变化规律为桥梁固定点(无温度变形点)与桥梁末端之间的距离。图1桥梁末端的位移H估算伸缩缝所需的尺寸时所考虑的温度T。是在徐变应变和收缩应变￡，位移“在结构完成在t。时刻伸缩缝安装完毕时的混凝土桥面温度，e后的第1年内增加特别明显。和分别为t。时刻和温度时的t时刻之间的常规桥梁结构中，桥面板通过伸缩缝和支座与应变增量。桥梁固定点位置的确定通常较难。如果桥台在顺桥向是断开的[见图2(a)]。这避免了将桥梁在某个桥台处不固定，那么固定点的位置必

5、须桥面板位移和由桥面板位移“引起的任何作用力传通过考虑包含中间支座的桥墩及其相应基础的特性递并施加到桥台和路堤上。然而，有伸缩缝桥台存来确定。在整体式桥台桥梁中，还应考虑整体式桥在一些使用性和耐久性的问题，如组成伸缩缝和支台(不设伸缩缝和支座)的特性。图l(b)显示的是座的机械部件的性能随着时间的推移逐渐退化。这典型混凝土桥面板末端位移U的变化规律。由于存些退化很显著，特别是在像瑞士这种除冰盐普遍使收稿日期：2011—09—13编译者简介：庄一舟(1964一)，男，教授，加拿大注册工程师，1986年毕业于华

6、东交通大学工业与民用建筑专业，获学士学位，1989年毕业于太原工业大学结构工程专业，获硕士学位，1996年毕业于大连理工大学结构工程专业，获博士学位，1998年于浙江大学结构工程专业博士后出站，2007年毕业于美国韦恩州立大学(WayneStateUniversity)桥梁工程专业，获博士学位(E—mail：478372092@qq．corn)。2世界桥梁2012，40(1)的附加位移“i。导致桥台墙体产生变形和内力。此位移同时也导致了桥台墙体后土压力的分布和大小发生改变。在确定土压力时需要考虑该复杂的土一

7、结构相互作用。桥台墙体的变形同时也导致了主动状态变化机制的形成，并引起桥头搭板下的地面沉降[见图2(b)]。3台背土压力及沉降区长度计算在台背和路堤之间存在复杂的土～结构相互作用。式(2)既可以用来估算设有伸缩缝的常规桥台(a)设有伸缩缝的常规桥台台背的土压力，也可以用来估算整体式桥台台背的土压力。一(2)式中，忌为土压力系数；为所考虑的竖向位置上方由回填料恒载所产生的竖向应力。对常规桥台，在极限状态下可以假设土压力系数忌为忌(主动土压力系数)。对整体式桥台，由于桥台墙体位移的历程对土压力系数是具有显著的影

8、响，故对其估算比较困难。Cosgrove和Lehane通过试验验证了桥台墙体循环位移对系数启的影响，并证明：即使桥台墙体位移很小，但土压力系数忌值可接近被动土压力系数。。这一较大的是值形成的原因可以解释为：桥台墙体附近路堤土在长期的循环(b)整体式桥台压实作用下产生硬化。这种路堤刚度的增加现象在图2桥面板纵向位移产生的现象实地测量中也已观察到。只要确定了桥台墙体土压用的国家的桥梁以及长期暴露于海水环境的桥梁。力和