波形钢腹板组合箱梁横向受力有效分布宽度研究.doc

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1、波形钢腹板组合箱梁横向受力有效分布宽度研究　　摘要：为了研究波形钢腹板箱梁的桥面板有效分布宽度，制作了一片模型试验梁，对其进行了静载非破坏性试验，研究了此种结构桥面板的有效分布宽度变化规律。结合现行公路桥规值和有限元结果，在3种有效分布宽度计算值比较的基础上对现行公路桥规值进行修正，得到了不同工况下的有效分布宽度修正系数。结果表明：按现行公路桥规计算的有效分布宽度值相比试验值、有限元结果略小，应对桥规值乘以大于1.0的修正系数，使之适用于波形钢腹板箱梁的有效分布宽度计算。　　关键词：波形钢腹板箱梁；模型试验；桥面板；有效分布宽度；公路桥规　　中图分类号：U4

2、48.21文献标识码：A　　波形钢腹板箱梁桥面板由波形钢腹板与混凝土板组成的箱梁框架提供弹性约束；波形钢腹板在纵向抗弯刚度、抗剪刚度方面不同于混凝土腹板，与混凝土顶、底板组成的箱梁框架结构的力学特性亦不同于普通混凝土箱梁。与一般的PC箱梁相比，波形钢腹板PC箱梁的抗弯刚度会下降10%，扭转刚度下降60%，剪切刚度下降90%。因此，波形钢腹板箱梁桥面板的横向受力有效分布宽度必然与混凝土箱梁的桥面板存在一定差异。　　目前现行公路桥梁规范均是针对混凝土T梁桥开口截面的桥面板而言的，都对板的支撑边界条件作了或简支或固支的理想假定。但箱梁顶板与腹板间的连接既不是固支，

3、也不是简支，而是弹性固结的。桥规对行车道板横向受力有效分布宽度的规定，没有区别对待箱梁与肋梁式结构而采取统一规定，而波形钢腹板组合箱梁是由混凝土顶板、混凝土底板和波形钢腹板组成的封闭框架结构。对于波形钢腹板箱梁结构桥面板的有效分布宽度计算，直接采用现行公路桥规的计算公式是否可行，值得深入研究。　　针对上述问题，本文以桥面板的有效分布宽度问题作为研究对象设计制作了一片单箱双室波形钢腹板试验梁，力求在试验研究分析的基础上给出适用于波形钢腹板箱梁桥面板有效分布宽度的计算方法，为工程实际应用提供参考。　　1试验模型　　钢筋混凝土肋梁桥桥面板是直接承受车辆轮压的钢筋混

4、凝土板，在构造上桥面板与主梁梁肋和横隔板连接在一起，因此桥面板实际上是周边支撑的板，并有单向板和双向板之分。图1所示的波形钢腹板单箱单室箱梁，通常其横隔板间距la与箱梁横断面腹板的间距lb之比大于等于2，所以称其支撑的桥面板为单向板。　　为确定上述单向板的横向受力有效分布宽度大小，对1片波形钢腹板试验梁进行了试验研究。　　1.1模型概况　　波形钢腹板单箱双室试验梁的截面尺寸和配筋如图2所示。箱梁总长3500mm，计算跨径3300mm；桥面板横断面宽为2000mm，厚度为80mm。箱梁混凝土的实测立方体抗压强度为28.3MPa，弹性模量Ec=2.8×104MP

5、a。板内横向受力钢筋的配筋为Φ8@80，屈服强度为327MPa，极限强度为509MPa，横向钢筋中心距上缘距离为22mm；板内纵向受力钢筋的配筋为Φ8@200，屈服强度为327MPa，极限强度为509MPa，纵向钢筋中心距上缘距离为26mm。波形钢腹板采用Q235C钢板，板高300mm，板厚2mm，折叠角度37°，波高24mm，波长144mm，具体构造如图3所示；试验屈服强度值为194.5MPa，抗拉强度值为295.1MPa。　　在钢腹板上下端插入穿透钢筋与混凝土顶板、底板的构造钢筋绑扎在一起来构成整体，如图3所示，其抗剪连接构造如图3所示。　　1.2加载布

6、置和测试布置　　加载所用条形钢板平面尺寸定为200mm×200mm，厚度定为10mm。试验加载装置如图4所示。　　本试验为静载作用下的非破坏性试验，利用反力架和油压千斤顶对试验梁进行加载；采用与反力架接触的压力传感器控制试验加载吨位。　　为了研究波形钢腹板单箱双室箱梁桥面板在车轮荷载作用下的有效分布宽度值，试验梁的加载桥面板分为箱梁腹板间的桥面板及悬臂板。并针对板的荷载有效分布宽度规定中的一个车轮荷载、两个车轮荷载，设定相应的试验加载工况有纵向单点加载和纵向双点加载，如图4所示。横向加载位置有中腹板处加载、A-A截面加载即边腹板与中腹板间的桥面板跨中位置加载

7、、边腹板处加载、B-B截面加载即悬臂长度的1/2位置加载、悬臂翼缘端部加载，如图2所示。加载方式为分级加载，加载最大载荷根据加载工况的不同而异，分别为40，25，20，10，8kN。　　为测得箱梁的横向内力分布曲线，分别在箱梁边腹板、中腹板间的桥面板跨中位置、悬臂长度的1/2位置、悬臂翼缘端部及腹板与顶板相交部位下沿纵向以跨中位置为中心向两侧各1m长的梁段，每隔20cm布设一组横向应变片。　　在箱梁的跨中及支座位置布设千分表和百分表以测得梁体在加载过程中的支座沉降、挠度及梁体的扭转角位移。　　2局部荷载下的桥面板有效分布宽度　　在有效分布宽度概念及计算规定的

8、基础上，将模型梁的试验数据按照有效分布宽度定义计算出