空心板橋論文

1、tnii學(xué)朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專家一l空心板橋論文關(guān)鍵詞：裝配武空心板橋；橫向預(yù)應(yīng)力；有限元法；加固；鉸縫引言裝配式空心板梁橋由于其構(gòu)造簡單、受力明確、施工方便、可標(biāo)準(zhǔn)化集中預(yù)制生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)和方便之處而在我國被廣泛采用。在近20年的運(yùn)營過程中，這些橋梁大部分都出現(xiàn)了不同程度的損害。其中最嚴(yán)重的安全隱患為板間絞縫破壞引起的單板受力現(xiàn)象。從理論上分析，對于空心板梁橋的計(jì)算采用的是鉸接板理論，此理論偏重鉸縫受剪而忽視受拉，在對鉸縫抗剪驗(yàn)算采用的公式為：rOvd<afvd+1/1.4卩fnk此公式對鉸縫的驗(yàn)算只是考慮了對鉸縫本身的抗剪能力，沒有考慮鉸縫與板的接觸面為新舊混凝土粘結(jié)面，對抗剪抗拉能力

2、有一定的折減。這也映正了調(diào)查中發(fā)現(xiàn)鉸縫的破壞往往是先從粘結(jié)面開始的。對鉸接板空心板橋施加橫向預(yù)應(yīng)力則能很好的改善鉸縫的受力，首先對鉸縫施加了一個垂直壓力nk，提高了鉸縫的抗剪能力；同時使板間能夠傳遞一部分彎距使鉸縫處于一個預(yù)壓力狀態(tài)，能顯著提高鉸縫的抗拉強(qiáng)度。通過有限元分析也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。1、計(jì)算模型建立1.1 橋梁工程實(shí)例：以某典型的裝配式預(yù)應(yīng)力空心板橋?yàn)檠芯繉ο?，該橋縱向跨徑為13m橫向9塊板，每板的寬度為0.99m,高為0.6m,橫向由漏斗狀的混凝土鉸縫進(jìn)行連接，有8cm混凝土鋪匸交發(fā)表專家一LB國學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)裝層，橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽20、掛100。橋梁加固所用的橫向體外預(yù)應(yīng)力筋為1X7中&

3、#169;j15，布置形式為：在順橋方向上，從跨中開始向兩端依次在間距為1、2m處設(shè)置橫向體外預(yù)應(yīng)力筋，共計(jì)5根，距板底5cm（以便對預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行防腐處理）。1.2 計(jì)算模型：因?yàn)楹奢d的橫向分布與各板問的聯(lián)結(jié)方式、斷面的抗彎剛度和抗扭剛度有關(guān)，為能較好的反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力和變形情況，本文利用ansys軟件建立實(shí)體有限元實(shí)體模型進(jìn)行分析，混凝土采用s0lid45實(shí)體單元、預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用Iink8三維桿單元，預(yù)加力采用等效溫度荷載來施加。2、計(jì)算結(jié)果及分析2.1未施加橫向預(yù)應(yīng)力時的荷載橫向分布影響線：本有限元模型建模過程中考慮了鋪裝層的作用，故建立有、無鋪裝層兩種模型與鉸接板法計(jì)的計(jì)算值進(jìn)行

4、對比分析。下面給出1、3、5號板的荷載橫向分布影響線，如圖1所示。通過圖1的對比，可以發(fā)現(xiàn)不考慮鋪裝層作用時有限元的計(jì)算值與鉸接板法的計(jì)算值有很好的吻合度；考慮鋪裝層作用時有限元的計(jì)算值則更加趨向于平緩。鑒于傳統(tǒng)的鉸接板法有諸多假設(shè)，故此有限元模型能真實(shí)的反映空心板橋的橫向傳力情況，可以認(rèn)定此計(jì)算模型的正確性和有限元方法的有效性。2.2 施加橫向預(yù)應(yīng)力前后橫向分布影響線的對比分析：在計(jì)算模型中，為了分析所施加橫向預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力大小對橋梁加固效果匸交發(fā)表專家一LB國學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)的影響，依次將5根橫向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力荷載設(shè)為100、150、200kn/根等3種情況進(jìn)行分析。對1、3、5號板加施加預(yù)應(yīng)

5、力前后的荷載橫向分布影響線進(jìn)行比較，見圖2。通過圖2分析，施加橫向預(yù)應(yīng)力以后對板間的橫向分布有一定的影響，隨著預(yù)應(yīng)力的加大有使橫向連接有趨于加強(qiáng)的趨勢，但總體對鉸接空心板橋的荷載橫向分布的影響并不很明顯。可見橫向預(yù)應(yīng)力筋承擔(dān)的板間彎矩對于各板間的荷載橫向傳布影響并不大。3、鉸縫受力分析在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)、施工過程中往往會依據(jù)鉸接板法理論在鉸縫中加入足夠的抗剪鋼筋，對鉸縫的受拉反而沒有足夠的重視，所以本文主要分析鉸縫與板粘結(jié)面下緣連接薄弱處的橫橋向拉應(yīng)力。為了真實(shí)的反應(yīng)橋梁工作時的受力情況，模擬兩列300kn車跨中對稱布載（按跨中最不利位置布載）情況。由于對稱性只考慮15號鉸縫的受力情況（由邊板到中板依

6、次為15號鉸縫），在各荷載工況下，鉸縫所受拉應(yīng)力如表1所示。如表1所示，在車輛荷載作用下各鉸縫混凝土與板粘結(jié)的下緣處于受拉狀態(tài)（只有1號鉸縫個別位置受壓），隨著橫向預(yù)應(yīng)力的加大拉應(yīng)力逐漸減小，當(dāng)加大為200kn時1、2、3號鉸縫下緣混凝土已完全處于受壓狀態(tài)，受拉應(yīng)力較大的4、5號鉸縫也明顯減小。鉸縫受到的最大拉應(yīng)力位于4號鉸縫的I/2處，為1.4218mpa。鉸縫采用的是c40混凝土，理論軸心抗拉強(qiáng)度為2.4mpa。鉸縫混凝土tnii學(xué)朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專家一l和板的粘結(jié)面屬于新舊混凝土結(jié)合面，新老混凝土粘結(jié)軸拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，接觸面粘結(jié)受拉強(qiáng)度為混凝土受拉強(qiáng)度的67.4%-84.2 %,取可

7、能出現(xiàn)的最小結(jié)果為1.617mpa,同時鉸縫混凝土施工困難使得粘結(jié)強(qiáng)度很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度，再加上現(xiàn)今公路交通中交通量增大、大型重型車增加使得鉸縫的安全儲備大大降低甚至在運(yùn)營初期已出現(xiàn)裂縫。施加橫向預(yù)應(yīng)力后，在橫向預(yù)應(yīng)力100、150、200kn作用下分別改善為1.0366、0.84594、0.65528mpa,改善效果分別為27.1%、40.5%、53.9%。由以上分析可以得出橫向預(yù)應(yīng)力的存在能很好的改善鉸縫的受力狀態(tài)，大大降低鉸縫混凝土的拉應(yīng)力，對于鉸縫與板的粘結(jié)面此等薄弱處起到很好的保護(hù)作用。4、小結(jié)(1) 通過和鉸接板法的計(jì)算值進(jìn)行對比，可以認(rèn)定本有限元計(jì)算方法是可行和正確的。(2) 鉸接板法中橫向彎矩對于各板間傳布荷載的影響可以忽略的假定是合理的，但是對于鉸縫受力分析可以得出此彎矩對于鉸縫本身來說是不能忽略的，尤其對于鉸縫與板粘結(jié)面處應(yīng)該對此彎矩引起足夠的重視。(3) 施加橫向預(yù)應(yīng)力筋主要是承擔(dān)了一部分板間彎矩，隨著橫向預(yù)應(yīng)力的增大對于各板間的荷載橫向分布有一定的影響，但總體效果并不明顯，所以橫向預(yù)應(yīng)力的施加對板間荷載的橫向傳布影響不大。但是對于鉸縫本身來說，橫向預(yù)應(yīng)力的施加使其下緣