半整体式无缝桥梁的应用研究----湖南大学---讲改进型半整体式--斜桥问题--很好--PRINTED

整体式桥梁力学性能的关键参数分析王先前;郭晓燕;严国齐【摘要】以深圳市南坪快速路立交主线桥为背景,基于该桥的空间实体有限元模型,采用单一参数控制法,研究桥台高度、台后填土抗力、桩侧土体抗力3个变量在温升、温降2种工况下对桥梁结构的应力、位移等静力指标和基频、反应谱等动力指标的影响.研究结果表明:桥台增高,台后土压力随之增大,桩基顶顺桥向水平位移减小,自振基频增加;台背填土抗力增加,直接减小了桩基顶水平位移,提高自振频率;桩侧土抗力增加,提高了结构整体刚度,地震荷载作用下结构顺桥向水平位移减小.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)009【总页数】9页(P2276-2284)【关键词】整体式桥梁;静力性能;动力性能;参数分析【作者】王先前;郭晓燕;严国齐【作者单位】深圳市市政设计研究院有限公司,广东深圳 518031;深圳市市政设计研究院有限公司,广东深圳 518031;华中科技大学,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TU91整体式桥梁因全桥不需要设置伸缩缝、行车性能好、后期养护成本低廉而在国外发达国家得到大量应用。

美国是世界上较早研究整体式桥梁的国家，起步于20世纪初，1960年开始大规模投入使用[1]。

英国在1970年开始整体式桥梁的设计研究工作[2]，随后这种桥型结构在日本、意大利、新西兰等国家得到了推广应用[3]。

我国对这种桥型的研究相对较晚，上世纪末开始研究，并成功建造了几座整体式桥梁，目前已通车运营最长的整体式桥是福建省的永春上坂大桥，桥长137 m[4−9]。

国内外整体式桥建成通车的工程实例不少，但是理论研究相对滞后，缺乏相应的设计规范[10]，本文以实际建成通车的马峦立交主线桥工程为例，通过参数分析的方法，为整体式桥梁理论研究以及后续的规范编制工作，提供参考依据。

马峦立交主线桥(图1)为一座双幅三跨整体式预应力混凝土连续箱梁桥，左、右分幅设计，每幅桥宽17 m，桥长90.62 m。

整体式桥台斜梁桥的设计与研究杨自湘摘要：大众对于桥梁工程这一方式实现区域经济发展的基础性建设了解日渐增多，同时对于其稳定性、安全性关注日渐增多。

在这之中，整体式桥台桥梁属于新式桥梁结构模式的一种，具有诸多优点，不过在受力性能上较为复杂，因此在实际应用上依旧存在许多问题。

在当前整体式桥台桥梁设计中存在的问题之上，本文主要探究整体式桥台斜梁桥的设计和相关研究。

关键词：整体式；桥台斜梁桥；工程设计一、影响整体式桥台斜梁桥的因素（一）温度变化因素的影响温度变化会对整个整体式桥台斜梁桥产生影响，这是因为整体式桥台斜梁桥的上部结构是相连接的，所以整个上部结构出现一点点的变动都会对后台填土产生影响，乃至于桩基、桥台等都会出现受力变形，这也就形成了导致上部结构变形的一大因素，让梁体本身产生了一定的纵向和翘曲等应力。

在一些情形下，斜桥的横向温度变形和纵向温度变形在定量上属于一级，所以对于整体式桥台斜梁桥设计上需要充分考虑到这一点，一定要将桥梁的准许最大变形量算出来。

（二）混凝土的收缩和徐变效应的影响混凝土的收缩以及徐变效应逐渐发展起来，在前半年完工一半，而后逐渐减缓，大概维持在2年左右，让整个收缩和徐变保持基本的稳定。

不过在所有情形之下都不能量化它们，因此在整体式桥台斜梁桥设计上并没有配置完备的理论和手段。

混凝土的收缩在所有的缝桥梁设计里，一般结合温度下降来看，收缩的量会统一到整体桥梁伸缩量里加以核算。

不过对于整体式桥台桥梁来说，此方式不可取，这是由于整体式桥台桥梁的整体伸缩量会被台后填土以及桥台刚度、地基比等因素所影响。

徐变则是跟随着混凝土出现的一种弹塑性变形，根据桥梁结构模式的不一样，对于混凝土桥梁产生的影响也不一样，需要区分开来。

整个整式桥台桥梁里，徐变是有益处的，这是因为其能够由小抵消掉部分温度应力造成的膨胀变形，不过这类抵消往往比较少。

（三）桥梁跨度和斜交角的影响针对整体式桥台桥梁而言，主梁会经受弯矩和剪力影响之外，还会受到较大的轴向力。

整体式无缝桥梁设计的几点探究摘要：无缝桥梁是一种新型的桥梁结构，科学合理设计能够对伸缩缝导致的一些问题进行有效解决。

本文首先简要概述了整体式无缝桥梁在各国的发展现状，接着以某高架桥为例，对于整体式无缝桥梁设计进行了相关内容的探究，希望能够为其在实际当中的应用提供必要的参考。

关键词：整体式；无缝桥梁；设计1引言通过整体式无缝桥梁的应用，能够将中小桥梁当中存在的桥头伸缩缝处的噪音以及跳车问题进行有效的改善，同时还能够将经常更换以及维修的费用降低。

整体式无缝桥梁在澳大利亚以及美国等城市已经有六十多年的应用历史。

它的常规做法就是将全桥伸缩缝取消，紧密的连接搭板、桥台以及主梁，从而将主梁的伸缩变形向接线路面进行转移，通常情况下，在接线路面以及搭板末端之间进行道路缩胀缝的设置，从而能够对桥梁的变形进行改善。

但是这种措施仍然存在着路面接缝更换以及维护和路面开裂的现象，进而就会发生跳车等使用问题。

针对以上所存在的相关问题，一种新型的全无缝桥梁优化设计得以出现，它是在传统的整体式无缝桥梁基础上进行的，这种设计将加筋接线路面同斜置搭板进行紧密结合的一种形式，能够有效的消除路面接缝，将维护次数真正的降低，同时还具有行驶性能好、抗震以及防水等众多的优点。

2 整体式无缝桥梁在各国的发展状况分析公路运输部门自始至终都非常关心桥梁伸缩装置的问题，将整体式无缝结构应用到中小桥梁当中能够将这一难题彻底的解决，这也就是说让其结构的每个位置都不存在伸缩缝的问题，并且通过后台以及桥台的特殊处理来将梁体变形给予消除和吸纳，如下图1所示。

美国是对于整体无缝桥梁试验进行研究的最早国家，在上个世纪四十年代就已经开始了，美国当前大多数州都要求将整体式全无缝结构应用到中小桥梁当中，主要包含有斜桥以及弯桥两种类型。

整体式无缝桥的钢桥最长为127米。

在七十年代，美国就开始对于整体式无缝桥梁进行相关内容的研究，就当前的情况而言，在60到70米的大多数桥梁都是利用整体式桥台结构。

半整体式斜交无缝化桥梁温度受力性能分析梁才;刘梦麟;李甲宝【摘要】温度是影响无缝桥梁性能的最重要的因素,文章在半整体式全无缝桥梁设计经验的基础上,借助有限元工具分析了不同斜交角下无缝桥梁受力、变形性能以及裂缝分布规律,研究半整体式斜交无缝化桥的温度受力性能.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】8页(P58-65)【关键词】斜交桥;全无缝桥梁;接线路面;温度性能【作者】梁才;刘梦麟;李甲宝【作者单位】广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院,广西南宁530000【正文语种】中文【中图分类】U441+.50 引言无缝化桥梁技术是对一定桥梁全长范围内的桥梁，完全取消桥梁伸缩缝(包括梁端与桥台之间的伸缩缝)，采用整体式或半整体式桥台建造的桥梁技术，梁体的伸缩量依靠整体式(半整体式)桥台通过搭板与台后的接线路面连成整体进行吸收［1－3］。

近年来，由于无伸缩缝桥梁改善桥面行车性能、提高耐久性和方便维护等一系列优势，在世界各国的中小桥梁中，无缝化桥梁技术越来越广泛地被使用。

半整体式全无缝桥梁是湖南大学桥梁工程研究所提出的一种全新结构体系，在传统无缝桥梁的基础上进一步取消了搭板末端的伸缩缝或路桥接缝，梁体变形通过搭板传递至加筋接线路面，并通过一定长度范围内的带预压缝的加筋接线路面吸纳全部变形，如图1所示。

这种结构形式不用考虑温度荷载作用下台后填土对梁体变形的影响，结构受力明确。

图1 半整体式全无缝桥梁构造示意图1 斜交无缝桥梁的研究无缝桥梁的建设在国外已有较长的历史。

美国在上世纪初期就开始了无缝桥梁的研究和建设，迄今建成的无伸缩缝桥梁早已上万座［4］。

而英国对无缝桥梁的建设也非常重视，在关于整体式无缝桥梁的规范［5］(BA 42/96)中指出，由于伸缩缝容易漏水并导致桥面和下部结构严重的耐久性问题，桥面长度不超过60 m，斜交角不超过30°的桥梁一般都应该设计成整体式无缝桥梁。

文章编号:0451-0712(2006)08-0053-09 中图分类号:U441 文献标识码:A无伸缩缝桥梁的研究与实践彭大文1,林志平2,洪锦祥2(1.上海应用技术学院　上海市　200235; 2.福州大学　福州市　350002)摘　要:无伸缩缝桥梁是桥梁设计理念的一种创新,符合全寿命周期内对桥梁耐久性和可持续性的要求。

其优越的使用性能和零维护的设计目标使其在很多国家得到广泛的应用和推广。

文中综述了迄今为止国内外无伸缩缝桥梁的结构形式以及理论研究和实践的进展,分析讨论了建造整体式桥台桥梁存在的问题,并展望了今后的研究方向。

关键词:无伸缩缝桥梁;整体式桥台;研究;实践 桥梁伸缩装置长期暴露在大气中,使用环境恶劣,是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难以修补的部位。

即使是防水伸缩装置在长期使用后也会出现漏水,使得饱含盐分的水从伸缩装置里渗漏进去,加速对主梁端部、支座和下部结构的腐蚀与损害。

长期累积的尘埃、垃圾会填满伸缩装置的空隙,导致伸缩失效。

严重的车辆撞击将损坏伸缩装置的螺栓或使其松动,而桥梁两端伸缩装置的破坏,又会引起很大的车辆冲击荷载,恶化行车状况,降低桥梁使用寿命。

伸缩装置破损的部件,将对汽车或人员造成损害,给桥梁管理带来诸多不便。

据美国1986年统计,全国57万座桥梁中的25万余座不是结构上有缺陷就是功能已经失效,而问题约一半以上出现在桥面伸缩装置上。

日本东名高速公路通车后8年间,伸缩装置的平均修补次数为1.6次/缝。

我国桥梁伸缩装置的破坏现象也日益严重。

1990年北京等13个城市桥梁管理部门调查了556座桥梁(占所管桥梁总数的22.3%),其中伸缩装置已破坏的桥梁271座,占被调查桥梁总数的48.7%[1]。

对于上述存在问题,有两种解决的思路:一是设计和生产质量及性能更好的伸缩装置;二是尽可能减少或者干脆取消伸缩装置。

无伸缩缝桥梁的理念正是基于后者提出来的。

对于中小跨径的桥梁,取消桥梁伸缩装置,不但可以大大改善行车的平顺性,减少车辆的冲击和延长桥梁使用寿命,还有其他优点[2,3]:(1)取消了伸缩装置的安装、调整所需的费用,降低了桥梁造价;(2)使桥梁纵、横向的活载作用分布更加均匀,可以充分发挥桥梁的潜在能力;(3)增加了超静定约束,增强了桥梁抵抗各种灾难事件的能力,特别对于地震,由于消除了地震中最常见的落梁现象,大大提高了桥梁的抗震能力;(4)桥台只需设置单排竖直桩支承就可满足设计要求,减少桩的数量,桥台的翼墙也能够同时浇注,加快桥梁的施工进度;(5)增加了桥梁边跨比的范围等等。

整体式无缝桥梁新技术初步试验研究,工程-摘要:传统的无缝桥梁搭板末端常出现路面裂缝或路面接缝。

针对这个问题,在某一采用沥青混凝土铺装的中小整体式无缝桥梁,我们提出了采用斜置搭板和加筋接线路面结构等两项新措施,取消了搭板末端的路面接缝,而梁体的伸缩变形在接线路面以下被安全吸纳。

有限元模型计算揭示了斜置搭板与接线路面的相互作用问题；室内小尺寸模型试验初步验证了加筋路面的受力变形机理,并探讨了加筋材料的选择问题,推荐使用土工格栅。

我国第一座整体式无缝实验桥梁 4 年安全运营和长期监测结果均表明这种设计思路的有效和可行。

关键词:整体式桥台；裂缝；斜置搭板；加筋接线路面；土工格栅对于中小桥梁,采用整体式无缝桥梁来改善桥头伸缩缝处的跳车、噪音和减少经常的维修更换,在美国、英国、澳大利亚、瑞典等国已成功应用了60 多年。

其常规作法是:取消全桥伸缩缝(包括梁端与桥台之间的伸缩缝),将主梁、桥台和搭板(或称沉降板) 紧密连接,将主梁的伸缩变形移至接线路面,一般在搭板末端与接线路面之间设置道路缩胀缝以吸纳桥梁的变形。

这种构造措施仍然存在着路面开裂或路面接缝的定期维修、更换问题,而且最终仍然会出现跳车等不利现象。

在充分研究了国外现有成果的前提下,湖南大学桥梁工程研究所对常规的整体式无缝桥梁提出了两项新的措施,不仅取消了全桥伸缩接缝,而且取消了搭板与接线路面之间的路面接缝,真正实现了“全无缝、零维护”的目标。

下面介绍有关研究、试验和实桥使用情况。

1 理论研究新的措施是：对于沥青混凝土桥面铺装和接线路面的整体式无缝桥梁,将原平置的搭板倾斜插入接线路面中,并在搭板上部铺设土工材料,形成加筋接线路面结构,采用斜置搭板与梁端紧密联接,目的是使搭板长度范围内覆盖土与搭板尾端的土体共同形成一个厚而长的弹性体,来吸收梁体的伸缩变形；而采用加筋接线路面结构可以把集中在搭板端部的伸缩变形较均匀地向远桥端分散开来,并进行有效的阻隔,避免出现路面反射裂缝。

专利名称：一种适应软土地基的半整体式无缝桥梁结构专利类型：实用新型专利
发明人：詹绍炬,仲宇飞,孙小利,刘锐,孙志豪
申请号：CN201721481797.7
申请日：20171109
公开号：CN207498810U
公开日：
20180615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种适应软土地基的半整体式无缝桥梁结构，包括桥台和位于桥台上侧的钢梁，所述钢梁的下侧对称设有多根插杆，所述插杆远离钢梁的一端贯穿桥台并螺纹套接有螺母，所述插杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与钢梁和桥台连接，所述桥台的上侧对称设有两个拱片，两个所述拱片之间连接有微弯板，所述微弯板的下侧设有加固拱肋，所述加固拱肋的上侧设有多个支撑杆，所述支撑杆远离加固拱肋的一端依次贯穿微弯板和钢梁并固定连接有扣板。

本实用新型通过第一弹簧、微弯板和加固拱肋的设置，吸收部分桥梁内部扭转的应力，产生一定的形变，以防止钢梁和混凝土层产生形变，从而保证了桥梁结构的稳定性。

申请人：詹绍炬,仲宇飞,孙小利,刘锐,孙志豪
地址：230088 安徽省合肥市高新区习友路与玉兰大道交口百商悦澜山小区34栋1604室
国籍：CN
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半整体桥梁近台端搭板的受力性能分析庄一舟;韩裕添;吕骅昕;田伟【摘要】传统的有缝桥梁，由于桥台伸缩缝的存在，使搭板不受主梁伸缩、挠曲变形的影响，然而半整体桥梁取消了桥台伸缩缝，其需考虑上述影响。

为了分析半整体桥梁近台端搭板端部的内力影响程度，首先应用 ABAQUS/MIDAS 建模，得出端部水平力对搭板的内力影响最大；其次提出影响系数的概念，即搭板顺桥向任意截面的端部水平拉应力与竖向荷载作用产生的拉应力的比值；最后分析了搭板顺桥向控制截面的影响系数。

结果表明：半整体桥梁近台端搭板端部的水平力在内力计算中不容忽视，搭板设计需综合考虑竖向荷载和端部水平力的叠加作用。

%The expansion joint exists in the traditional joint bridge abutment, so the approach slab is not affected by the expansion and deflection deformedand with main girder. However the semi-integral bridge does not use the expansion joint of bridge abutment, therefore the resultant effects is needed to take into consideration. In order to analyze the loading force in approach slab near the abutment in semi-integral bridge, the ABAQUS is used and the MIDAS is adopted. It concludes that the greatest impact on the approach slab near the abutment is the horizontal end force. In this work, the concept of influence coefficient is introduced, which involves the ratio of tensile stress between the horizontal force in approach slab and the vertical loads. The influence coefficient in each section of an approach slab is analyzed. The research results show that the end horizontal force in approach slab near the abutment of a semi-integral bridge should not be ignored in the calculation of internal forces in approach slab, and theapproach slab design needs taking into consideration both the vertical loading and the side effect from the end horizontal force in slab.【期刊名称】《宁波大学学报（理工版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P57-62)【关键词】半整体桥梁;搭板;影响系数;叠加作用【作者】庄一舟;韩裕添;吕骅昕;田伟【作者单位】福州大学土木工程学院，福建福州 350116;福州大学土木工程学院，福建福州 350116;福州大学土木工程学院，福建福州 350116;福州大学土木工程学院，福建福州 350116【正文语种】中文【中图分类】U442.5美国整体式桥台无缝桥梁的最普遍问题在于搭板的沉降和开裂. 幸运的是, 这些问题不会引起重大交通中断或降低桥梁的使用寿命. 在美国31%的州在搭板端部设置枕梁, 26%的州让搭板直接放在填料上面, 而30%的州同时使用这2种方法. 有些州在背墙设置托臂(牛腿)支撑搭板, 另一些州用钢筋将搭板与桥台背墙连接, 而剩下的州将这2种方法组合使用. 由调查结果可知, 搭板与桥台背墙的连接部位, 以及搭板与填料的接触面是值得关注的研究领域[1].罗马尼亚在20世纪60年代初就开始采用整体式桥梁, 常采用混凝土桩作为基础,桩顶固结于桥台中. 计算桩应力时温度和收缩材料等均被考虑在内. 台后填土要求用颗粒状的材料, 搭板直接搭接于桥台上. 罗马尼亚交通科技院研究表明, 整体式桥梁造价可便宜30%, 而且可延长桥梁的寿命(Yen W P等2014年在福州大学的学术报告). 亚洲总体上无缝桥的应用还不多, 目前发展较好的主要在日本. 日本在无缝桥梁应用方面, 主要以既有桥梁的无缝化改造为主. 我国从20世纪90年代开始, 由福州大学、湖南大学等单位开展了整体式和半整体等无缝桥的研究与运用. 湖南大学基于国外的研究发展了半整体式桥台桥梁接线路面, 其设计的核心思想是: 取消主梁与桥台之间的伸缩缝, 通过梁体、桥台与台背填土的共同作用吸收释放梁的水平位移. 采用此型式桥台设计时必须设置桥头搭板, 目的是把梁体变形通过搭板传递到路面结构, 通过一定长度路面结构的细小裂缝吸收梁体变形[2]. 而在半整体式桥台桥梁中(后面简称半整体桥梁), 搭板的近台端与主梁相连, 搭板会受到主梁伸缩、梁端弯曲变形等影响, 故搭板除了承受自重、车辆荷载等竖向荷载外, 还会受到主梁传递至搭板端部的荷载[3-5].目前文献中对半整体桥梁桥头搭板端部与主梁连接处荷载的种类、大小以及该端部荷载对搭板内力的影响探讨不多, 对其影响因素的分析不够全面. 笔者通过ABAQUS和MIDAS有限元程序,探讨了半整体桥梁桥头近台端搭板端部的最主要荷载形式, 并分析其在半整体桥梁桥头搭板内力计算中的影响程度.本文分析的半整体桥梁桥头节点构造形式如图1所示. 主梁通过滑动支座支承在桥台之上, 搭板近台端支承在桥台背墙上, 且两者之间铺设油毛毡使搭板能够在背墙端面自由滑动, 远台端视土基的物理性状可选择自由搁置在台背土基中,也可在其下方浇筑土枕梁. 半整体桥梁的主梁、搭板连接如图2所示. 主梁与搭板通过联接钢筋相连, 主梁、搭板界面通过涂刷二度沥青隔开, 且在主梁搭板连接界面下部1/3高度内设置厚为2～3cm的软木条, 软木条横桥向与搭板同宽. 搭板主梁界面上方铺设一层长1m,且与搭板同宽的加筋土工栅格. 在铺装层中与搭板主梁界面对应处切割1 cm宽度的假缝, 假缝高度为铺装层厚度的1/3, 并填筑沥青玛蹄脂填料[6-8].由上述可知, 半整体桥梁的桥台可看作刚性,主梁、搭板对其的扰动可忽略不计, 故分析桥头搭板端部受力时可将下部结构简化为固定边界. 半整体桥梁的搭板近台端支承在背墙(牛腿)上, 远台端支承土基或枕梁上, 与有缝桥梁相似. 不同的是半整体桥梁的主梁与搭板通过联接钢筋相连在一起. 有缝桥梁搭板的受力模式可以看作台后的简支板, 而半整体桥梁的搭板因受主梁的影响, 使之受力模式变得更为复杂. 将搭板与主梁界面截开, 可知搭板端部有弯矩、剪力和水平力. 弯矩和剪力主要由于边跨主梁和搭板所受竖向荷载产生, 水平力主要由主梁受温度荷载发生伸缩所产生. 其中, 因半整体桥梁的搭板是跨越桥台背墙, 近台端搭板可视作简支背墙端面之上, 又桥台相对于主梁搭板更为刚性, 可看作固定边界. 故搭板端部剪力完全由桥台背墙承担, 对搭板几乎没有影响, 在弯矩、剪力和水平力三者中可视为微小量.从构造上得出, 桥头处会在预割假缝处产生裂缝, 并通过铺设加筋土工栅格和填筑玛蹄脂填料来减小裂缝对行车路面的影响, 防止反射裂缝到桥面, 其节点功能类似于铰接节点. 节点虽有断开界面, 但没有设计转动构造, 界面两边并不能够大角度自由转动, 所以其刚度处于固接节点与铰接节点之间. 故搭板近台端会受到主梁传递的弯矩作用, 但弯矩数值不大, 具体对桥头搭板内力的影响程度还需进一步论证. 搭板端部弯矩分为正弯矩和负弯矩. 正弯矩是由桥台偶数跨主梁受竖向荷载产生, 负弯矩是由桥台奇数跨主梁受竖向荷载产生. 对于负弯矩, 整体来看, 可以抵消一部分竖向荷载产生的正弯矩, 对搭板内力设计有利,但搭板近台端局部是否出现负弯矩过大而使上表面出现开裂值得商榷. 正弯矩与搭板所受竖向荷载作用叠加使搭板底部产生拉应力, 搭板内力计算时必将其考虑在内.搭板近台端所受水平力, 主要是由主梁在温度荷载作用下的伸缩变形产生, 并通过联接钢筋和主梁搭板界面传递至搭板. 由公路桥涵通用设计规范中混凝土温度变形计算公式可知[9], 主梁在温度荷载作用下的变形非常可观, 若搭板边界约束作用较大, 其在搭板端部产生的水平力也较大.为判别搭板端部的控制荷载, 利用ABAQUS建立单位宽度的主梁、搭板节点模型. 其中模型基本参数假定为: 主梁采用16m空心板, 梁宽1m,梁高0.85m. 搭板长宽高分别为8、1、0.3m. 主梁和搭板均采用C30混凝土, 主梁搭板联接钢筋采用直径为φ32的HRB335钢筋, 横向间距为10cm.搭板下部地基土竖向以及切向基床系数分别取10000、12000kN·m-3. 为判别端部负弯矩的影响,建立奇数三跨连续梁模型, 且自桥台端第1跨、第3跨按照桥梁通规满布竖向荷载; 为判别端部正弯矩的影响, 建立偶数四跨连续梁模型, 自桥台端第2跨、第4跨满布竖向荷载; 为判别端部水平力的影响, 建立偶数四跨连续梁模型, 全桥受降温30℃的温降荷载. 在温升作用下主梁和搭板的膨胀伸长, 使各截面产生压应力, 但混凝土的抗压性能远高于其抗拉性能, 且桥头假缝又能吸纳膨胀变形, 故不讨论温升荷载的工况.主梁、搭板节点模型的主梁、搭板、软木条和主梁搭板界面均采用C3D8R实体单元, 联接钢筋采用T3D2单元, 搭板底部地基的竖向和切向作用采用两组弹簧单元进行模拟. 三跨连续梁模型的主梁支座均采用滑动支座模拟, 四跨连续梁模型桥梁中心处支座采用固定支座, 其他处采用滑动支座. 搭板近台端、远台端均视作简支于桥台牛腿和枕梁上, 采用滑动支座模拟.2.1 搭板端部负弯矩分析桥头搭板端部负弯矩主要是桥台端奇数跨主梁受到竖向荷载而产生, 越偏离桥台的桥跨, 其竖向荷载在搭板端部产生的负弯矩影响系数越小.故忽略微小量, 仅考虑一、三跨竖向荷载影响, 建立三跨连续梁模型来模拟搭板受负弯矩情况, 图3和图4分别为奇数跨受荷载的挠曲变形图和负弯矩作用下桥头节点主拉应力云纹图.自近台端开始标记搭板1/16、2/16、3/16、4/16、 3/8、4/8、5/8、6/8、7/8处截面, 运算模型并提取以上截面的搭板上表面各点的最大拉应力, 并与混凝土抗拉强度相比, 计算各截面的最大拉应力与混凝土抗拉强度的百分比值(表1).从表1可看出, 在搭板端部负弯矩作用下, 搭板近台端处的上表面拉应力较大, 但都未达到混凝土的开裂应力. 其中在1/16、2/16、3/16、4/16处的拉应力分别为C30混凝土抗拉强度(1.39MPa)的76%、61%、47%、30%. 在远台端的搭板应力较小, 均在混凝土抗拉强度的20%以下. 搭板上表面拉应力均未达到混凝土的开裂应力, 即不会出现开裂现象, 且模型中未考虑钢筋骨架中上层钢筋的受拉作用, 低估了搭板抵抗负弯矩能力. 故综合上述分析可知, 在端部负弯矩作用下搭板上表面的拉应力水平不高, 不会出现开裂现象, 即端部负弯矩作用对搭板内力计算影响不大. 2.2 搭板端部正弯矩分析桥头搭板端部正弯矩主要是桥台端偶数跨主梁受到竖向荷载作用产生, 越偏离桥台的桥跨, 其竖向荷载在搭板端部产生的负弯矩影响系数越小.故忽略微小量, 仅考虑二、四跨竖向荷载, 建立四跨连续梁模型来模拟搭板端部受正弯矩情况.同时, 建立单位宽度的搭板模型, 施加汽车荷载及搭板自重, 计算得出搭板在竖向荷载下的应力情况. 自近台端标记搭板1/16、2/16、3/16、4/16、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8处截面, 提取上述模型中各截面的搭板下表面各点的最大拉应力, 并计算各截面正弯矩作用产生的拉应力与竖向荷载作用产生的拉应力的百分比值(表2).从表2可以看出, 在端部正弯矩作用下, 搭板下表面的拉应力均较小, 搭板近台端拉应力水平在10-1MPa, 远台端拉应力水平在10-3MPa. 而搭板在竖向荷载作用下的搭板下表面最大拉应力均在4MPa水平以上. 自搭板近台端1/16和2/16截面处由正弯矩作用产生的搭板底面拉应力与竖向荷载产生的应力百分比分别为37.7%和15.4%, 其他各截面百分比均未达到10%. 且正弯矩产生的搭板底面拉应力是自搭板近台端逐渐减小的, 而竖向荷载产生的应力是呈两头小、中间大状态, 若考虑控制截面的正弯矩产生拉应力与竖向荷载产生拉应力的比值仅为3.7%. 故可判断: 搭板端部正弯矩在搭板下表面产生的拉应力很小, 对搭板内力计算基本无影响.2.3 搭板端部水平力分析桥头搭板端部水平力主要是由主梁在温度荷载作用下的伸缩变形而产生. 在温升荷载作用下主梁膨胀伸长, 温升荷载作用下主梁膨胀伸长, 使搭板处于受压状态并搭板各截面产生压应力. 而混凝土的抗压性能远高于其抗拉性能, 且胀缝能够很好地吸收膨胀变形, 故不考虑压应力对搭板的影响. 而主梁在温降荷载作用下收缩, 使搭板产生拉应力, 影响搭板内力计算故需考虑. 为比较搭板端部正弯矩与端部水平力对搭板内力计算影响,对应的建立四跨连续梁模型来模拟搭板受水平力情况.建立单位宽度的搭板模型, 施加汽车荷载及搭板自重, 计算得出搭板在竖向荷载下的拉应力情况. 自主梁梁端标记搭板1/16、2/16、3/16、4/16、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8处截面, 提取受端部水平力搭板模型和受竖向荷载搭板模型的上述各截面的下表面的最大拉应力, 并计算各截面水平力作用产生的拉应力与竖向荷载作用产生的拉应力的百分比值(表3).从表3可以看出, 在端部水平力作用下, 搭板下表面的拉应力水平较高. 搭板自近台端拉应力逐渐减小, 其中搭板近台端拉应力水平在2MPa以上, 远台端拉应力水平在0.1MPa以上. 搭板在竖向荷载作用下, 其下表面拉应力基本在1MPa水平上, 其应力分布呈两头小、中间大状态, 故端部水平力作用产生的搭板底面拉应力与竖向荷载产生的拉应力比值自近台端呈先减小后增大趋势, 近台端其比值为5.77, 远台端为0.37, 若考虑端部水平力作用和竖向荷载作用下的最大拉应力比值,其值为1.01. 故可得出结论: 搭板端部水平力作用下搭板下表面产生的拉应力水平较高, 对搭板内力计算影响较大.综上分析可得出结论: 搭板端部荷载中, 端部水平力作用对搭板内力计算的影响最大, 是最主要因素, 搭板内力计算中端部弯矩、剪力作用可忽略不计. 建议在实际工程中在搭板底面铺设油毛毡或塑料纸, 减少端部水平力对搭板内力的影响.3.1 影响系数的概念从上述分析可知, 端部水平力是影响搭板内力的最主要因素. 为评估搭板端部水平力对搭板内力计算的影响程度, 提出影响系数. 其定义为:搭板顺桥向的任意截面的端部水平拉力产生的拉应力与竖向荷载作用产生的拉应力的比值. 表达式为ζP/ζm, 式中ζP为搭板端部水平力P在任意界面产生的拉应力, ζm为任意截面弯矩m截面产生的最大拉应力.3.2 长16m有限元模型算例以16m空心板连续梁桥为算例, 用MIDAS分别建立桥梁长度为16、32、48、64、80、96m的有缝桥梁和对应的半整体式桥台桥梁计算模型.主梁为宽1m, 高0.85m的16m跨空心板, 桥宽12m (横桥向12匹空心板拼接).搭板长8m, 高0.3 m, 宽12m. 主梁和桥头搭板均选用C30混凝土材料. 有限元采用梁格法进行建模, 主梁、搭板均采用三维梁单元, 横向通过虚拟横梁相联系. 支座采用一般滑动支撑进行模拟, 使得主梁可沿纵桥向自由伸缩. 搭板底面与地基的作用用一组竖向线性弹簧和一组水平线性弹簧来模拟.求解竖向线性弹簧和水平线性弹簧刚度对应的竖向、水平向基床系数取值(表4).半整体桥梁主梁的伸缩变形只对上部结构产生影响, 并通过支座剪切变形予以吸收, 对桥台、桩基等下部结构基本没有影响. 故模型只需建立上部结构、支座、台后土基的边界作用, 下部结构可简化为固定边界如图5所示.半整体桥梁搭板所受的荷载包括: 均布荷载、车辆荷载和端部水平力. 均布荷载由搭板自重和搭板上部铺装层自重产生; 车辆荷载按桥涵《通规》规定横桥向布置3辆汽车, 纵桥向按最不利荷载位置布置(取通规中汽车后轴重). 端部水平力由主梁伸缩产生对搭板的力, 故计算模型中需输入搭板的间接荷载、温降荷载, 温降荷载施加对象为主梁.3.3 有限元计算结果分析将搭板沿顺桥向均分8等份, 得到7个截面.自近台端至远台端对7个截面依次编号1～7.先假设搭板内力的影响系数的最敏感参数变量为桥梁长度、温降荷载、台后地基水平向基床系数和竖向基床系数. 桥梁长度变化取值为16、32、48、64、80、96m, 温降荷载变化取值为5、10、15、20、25、30℃; 水平向基床系数变化取值为3000、6000、9000、12000、15000、18000kN·m-3;竖向基床系数变化取值为5000、10000、15000、20000、25000、30000kN·m-3.根据有缝桥梁和对应的半整体桥梁有限元模型, 分别计算不同参数组合情况下搭板各截面弯矩和水平力产生的搭板底面拉应力, 并据此计算各截面的搭板内力的影响系数. 参数组合取以下3种: (1)温降荷载为20℃, 竖向基床系数为20000 kN·m-3, 水平向基床系数变化范围为(3000、18000 kN·m-3); (2)温降荷载为20℃, 水平向基床系数为12000kN·m-3, 竖向基床系数变化范围为(5000、30000kN·m-3); (3)水平向基床系数为12000kN·m-3,竖向基床系数为20000kN·m-3, 温降荷载变化范围为(5、30℃). 通过求解各参数组合下, 搭板各截面处的影响系数, 得出端部水平力对搭板内力计算的影响程度. 取控制截面1和4的数据, 并绘制不同参数下控制截面的影响系数变化规律, 如图6～8所示.由图6～8可见, 在不同温降荷载作用下, 搭板端部水平力的搭板控制截面的影响系数值范围为(0, 1.6), 且呈线性增长. 在不同水平向基床系数作用下, 搭板端部水平力的控制影响系数值分布范围为(0, 1.5), 基本呈线性增长. 在不同竖向基床系数作用下, 搭板端部水平力的控制截面搭板的内力影响系数值分布范围为(0, 3), 呈线性增长. 搭板端部水平力控制截面搭板的内力影响系数随主梁长度的增大而增大, 且增长速率呈增大趋势.通过有限元ABAQUS和MIDAS计算分析, 可得到如下结论: (1)半整体桥梁桥头近台端搭板端部所受各种荷载中, 端部水平力作用对搭板内力计算的影响最大; 内力计算时, 搭板端部弯矩、剪力的贡献作用可忽略不计. (2)温降荷载、主梁长度和水平向基床系数对搭板端部水平力的控制影响系数程度相当, 但竖向基床系数对搭板端部水平力的控制影响系数的影响较大, 故设计时需合理选择回填材料.【相关文献】[1] AASHTO. AASHTO-LRFD bridge construction specifi cations[M]. Washington D C: American Association of State Highway and Transpertation Officials, 1998:22-32.[2] 陈志新. 无缝桥梁加筋接线路面温度变形性能研究与施工要点分析[D]. 长沙: 湖南大学, 2010.[3] Greimann L F, Wolde-Tinase A M．Design model for piles in jointless bridges[J]. Journal of Structural Engineering, 1988, 114(6):1354-1371．[4] Greimann L F, Pe-Shen Y, Wolde-Tinase A M. Nonlinear analysis of integral abutment bridges[J]．Journal of Structural Engineering, 1986, 112(10):2263-2280．[5] Murat D. Simplified model for computer-aided analysis of integral bridges[J]. ASCE, Journal of Bridge Engineering, 2000, 15(3):240-248.[6] 陈朝慰. 无伸缩缝桥梁桥台与主梁的结点构造及受力性能研究[D]. 福州: 福州大学, 2003.[7] 杜永超. 半整体式全无缝桥梁的适应性及在弯桥上的研究与应用[D]. 长沙: 湖南大学, 2011.[8] 王天利. 半整体式桥台无缝桥梁研究[D]. 西安: 长安大学, 2003.[9] 中华人民共和国交通运输部. 公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)[M]. 北京: 人民交通出版社, 2011:45-48．[10] 中华人民共和国交通运输部. 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)[M]. 北京: 人民交通出版社, 2007:75-85.。

斜拉桥的屈曲
周先雁
【期刊名称】《国外公路》
【年(卷),期】1992(12)4
【摘要】斜拉桥的整体稳定性是设计中必须考虑的问题。

本文利用能量法推导出屈曲荷载的计算公式,同时还提出了一种估算临界荷载的近似方法。

文中还列举了四种不同布索的斜拉桥算例.
【总页数】6页(P23-27)
【关键词】斜拉桥;屈曲;临界荷载;能量法
【作者】周先雁
【作者单位】湖南大学土木系
【正文语种】中文
【中图分类】U448.271.4
【相关文献】
1.肋板结构主梁混凝土斜拉桥相关屈曲极限承载力空间分析 [J], 梁硕;曾庆元;张起森
2.无背索波形钢腹板部分斜拉桥波形钢腹板屈曲验算与分析 [J], 裴凤琴
3.上海长江大桥主桥斜拉桥双箱梁节段的三维空间屈曲 [J], 许健;曾源;杨允表;陈淦伟
4.大跨度斜拉桥分离式双箱梁桥面节段的三维空间屈曲 [J], 董风华;杨允表
5.宽叠合梁斜拉桥屈曲稳定分析 [J], 李海泉;王存国
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