装配式铰接板桥铰缝受力分析

中间铰链连接的杆受力分析
中间铰链连接的杆是一种常见的结构元素,它在工程中用于连接两个较长的杆或梁,并承受较大的拉力或压力。

对于中间铰链连接的杆,在进行受力分析时,需要考虑两
个主要因素：
铰链的位置：铰链的位置会影响到杆的受力情况。

如果铰链的位置靠近杆的端部,则杆会承受更大的拉力或压力；如果铰链的位置靠近杆的中部,则杆的受力情况会较为平均。

杆的截面形状：杆的截面形状也会影响到杆的受力情况。

通常来说,截面积较大的杆能够承受更大的拉力或压力。

在进行受力分析时,可以使用杆系理论或有限元分析法来进行计算。

杆系理论是一种经典的力学理论,它用于计算杆的受力情况。

杆系理论的基本假设是：杆的变形很小,杆的截面积不变,杆的截面分布情况均匀,杆的材料是无限刚性的,杆的端部是固定的。

在进行受力分析时,需要求解杆的内力、应力和应变。

有限元分析法是一种计算机辅助的力学分析方法,它用于计算复杂结构的受力情况。

有限元分析法基于杆系理论,但是它没有杆系理论的假设限制,可以用于计算各种不同的结构形态。

在进行有限元分析时,需要求解结构的节点位移、节点力、单元应力和应变等信息。

空心板梁桥铰缝破坏原因分析及维修处治措施摘要：重庆市内环快速路上中小桥梁多采用空心板梁，本文结合日常维护以及定期检测状况，总结了空心板梁桥铰缝破坏的特征，从设计、施工、运营维护管理和材料自身特性等方面详细分析了铰缝破坏的成因，对维修加固方法进行了分析和比较，在此基础上提出了铰缝破坏的处治对策。

关键词：空心板梁桥；铰缝破坏；成因分析；处治对策1 概述重庆市内环快速路2001年建成通车，中小桥梁主要采用装配式预应力混凝土空心板梁。

对于简支装配式梁桥，板梁之间横向联结依靠铰缝来实现，一旦铰缝受到破坏，桥梁受力的横向分布、整体受力性能都将会受到严重的影响，甚至形成单板受力状态，致使梁板挠度过大、板底开裂及桥面铺装破坏，加之雨水下渗进而造成板梁内钢筋锈胀、混凝土侵蚀等危害，造成极大的安全隐患。

铰缝空脱破坏修复的难点在于加固过程中的安全，不能中断交通或尽量减少中断交通。

2 铰缝破坏特征空心板梁桥铰缝破坏的一般特征主要表现在以下几方面：(1)铰缝破坏病害多发生于小跨径空心板梁桥，且跨径越小其出现的机率越高。

主要原因是跨度越小的空心板梁桥活载所占比例越大、冲击系数越大，固有频率与车辆振动频率较接近易引起车桥共振，跨径小的空心板梁桥梁高也小，相应地铰缝受剪面积小。

因此，铰缝混凝土的剪切效应更明细，在车辆荷载作用下铰缝受力更不利。

(2)铰缝破坏一般出现在行车道附近，尤其集中分布在慢车道重车行驶周围。

(3)由于汽车车轮荷载的冲击疲劳作用，在破坏铰缝的上方，整体化混凝土层开裂，桥面铺装层普遍出现车辙和纵向贯通裂缝，严重时形成一条破碎带。

雨水通过开裂破碎的桥面铺装层渗入铰缝，在铰缝底部留下明显的渗水泛白痕迹。

(4)铰缝破坏极易造成空心板梁桥结构整体性下降，甚至出现单板受力。

通常表现为当车辆通过空心板梁桥时，部分板梁下挠，使车轮作用的板与两侧的板发生上下错动，长期以来铰缝破坏的板梁与两侧板梁形成永久性台阶。

3 铰缝破坏成因分析空心板梁桥铰缝破坏的影响因素繁多，主要涉及设计、施工、运营维护管理和材料特性等多方面。

基于铰缝损伤的铰接板理论修正摘要：本文基于传统的铰接板理论，考虑铰缝损伤，构建了铰接力的正则方程，丰富了装配式空心板桥的计算理论和计算方法。

关键词：铰接板，理论修正，铰缝损伤一、前言装配式铰接板桥主要用现浇的纵向企口缝进行连接来保证各块板协同受力，板块间横向具有一定的连接构造，但连接刚性又很薄弱，这类结构的受力状态实际接近于数根并列而相互铰接的狭长板，一般采用铰接板法来计算荷载的横向分布[1]。

传统的铰接板法基于铰缝只传递竖向剪力的基本假定，适用于所有铰缝完好、竖向剪力可以有效传递的情况，但没有考虑空心板间某一铰缝损伤、竖向剪力无法完全传递的情况。

本文将基于铰缝损伤对铰接板理论进行修正。

二、考虑铰缝损伤后的铰接力正则方程当板间铰缝发生损伤时，假设1号板至5号板间4个铰缝传递剪力分别为原来的、、、，。

ni=1时表示铰缝完好，竖向剪力得到有效传递，ni越大表示铰缝损伤程度越深，传递的竖向剪力越少。

铰接板计算图示如图1所示。

图1铰缝损伤时铰接板计算图示分配到各板的竖向荷载峰值为：（1）式中：——荷载作用在1号板时号板的竖向荷载峰值。

利用两相邻板在铰缝处竖向相对位移为零的变形协调条件，对于图1所示的基本体系，可列出正则方程如下：（2）式中：——铰缝k内作用的正弦铰接力在铰缝处引起的竖向相对位移；——外荷载p在铰缝处引起的竖向位移。

任意板在左边铰缝内作用单位正弦铰接力的情况如图2所示。

对于横向近乎刚性的板块，偏心单位正弦铰接力依照力的平移定律可以由一个正弦分布的扭矩和一个中心作用的竖向荷载来代替，图2中给出了作用在跨中段上的相应峰值及。

图2 铰接板典型受力图示中心荷载在板跨中产生的挠度为，扭矩引起的跨中扭角为，故板跨左侧产生的总挠度为，右侧为。

参照图1所示的基本体系，就可以确定由和表示的和:（3）式（3）中，当和方向一致时取正号，即铰接力使板产生与外荷载作用方向相同时的取正，反之取负。

将式（3）中各系数代入式（2），刚度参数，经过变换可得到铰缝损伤时的正则方程：（4）由式（1）和式（4）可知，当趋于无穷大时，=0，系数趋于零而无解，即没有荷载分配到5号板；趋于无穷大时，=0、=0，和系数趋于零而无解，即没有荷载分配到4、5号板；趋于无穷大时，=0、=0、=0，、和无解，即没有荷载分配到3~5号板；同理，趋于无穷大时，荷载将由1号板独自承担。

装配式小箱梁纵向铰接处桥面裂缝成因分析及防治措施摘要:从混凝土桥面铺装设计、施工和使用方面对装配式小箱梁铰缝处桥面铺装纵向开裂的原因进行分析，探讨解决这类问题的措施和办法。

关键词:桥面铺装纵向开裂成因分析防治措施施工中由于盲目套用桥规中的桥面铺装厚度和布筋形式，桥面出现裂缝现象十分普遍。

混凝土桥面铺装铰缝处纵向开裂既有早期开裂，更多的是使用期开裂。

下面从混凝土桥面铺装设计、施工和运营使用方面对小箱梁梁桥面铰缝处纵向开裂的原因进行分析，探讨解决这类问题的措施和办法。

1 纵向开裂的成因分析1.1 设计方面的原因(1)公路桥梁设计规范对桥面铺装规定不完善是造成纵向开裂的主要原因。

采用桥梁设计规范(JTJ21-89)对混凝土桥面铺装的设计来进行受力分析，特别是没有考虑昼夜间桥面温度应力的影响，这是产生桥面铺装纵向裂缝的关键原因。

从温度应力及收缩徐变的影响看，对于施工质量较差的铰缝处桥面铺装，其温度拉应力一般可达3.38mpa，收缩徐变拉应力一般在0.98mpa～1.15mpa之间，在通车前产生的铰缝处桥面铺装纵向开裂便是在这两种应力叠加下产生的，叠加应力基本上与桥面铺装混凝土的拉应力极限强度相当。

(2)铰接板法进行考虑装配式小箱梁横向联系时，由于不考虑横向变矩的影响是偏于不安全的。

一般情况下钢板焊接铰缝横向联结处传递的拉应力为2.2mpa～2.5mpa，单独作用时桥面铺装能基本抵抗，但与温度应力及收缩徐变叠加后，铰缝处采用钢板焊接时无法承受拉应力作用，造成了铰缝处在运营中普遍产生了较多的纵向开裂现象。

(3)不同的铰缝形式对桥面铺装的纵向开裂分析如下。

①铰缝处桥面为浅缝和窄缝时，一般按铰缝处在桥面处布设铰缝筋，小箱梁间的横向联结基本没有，在桥面承受荷载作用时，桥面铺装在铰缝处并非是桥梁设计理论中仅假定的剪力，实际上桥面铺装在铰缝处为弯拉作用，而桥面铺装的布筋位于上部，下部除了分布稀疏的铰缝筋，基本上由桥面混凝土承受拉应力。

结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析陈康明，吴庆雄，黄宛昆，陈宝春(福州大学土木工程学院，福建福州350116)摘要：为研究结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥铰缝受力性能，以带深铰缝构造的铰接空心板桥为研究对象，总结了我国铰接空心板桥铰缝构造的演变过程，进行了一跨8 m跨径的空心板桥非线性有限元参数分析，分析了不同铰缝构造参数下空心板桥铰缝构造的开裂荷载、裂缝分布等破坏模式，讨论了现有铰缝构造的改进措施。

结果表明：在结合面底部增设门式钢筋，不能明显地提高铰缝构造的开裂荷载，但可以提高铰缝构造的通缝荷载，延缓空心板与铰缝结合面竖向通缝和纵桥向通缝的形成；增大门式构造钢筋直径对结合面开裂荷载、通缝荷载和最终的裂缝分布没有明显改善；增大混凝土强度对空心板与铰缝结合面的改善作用有限；提高空心板与铰缝结合面黏结力可以提高结合面通缝荷载，并能减小裂缝分布范围；现有文献提及的3种铰缝钢筋布置形式和增大钢筋直径的方法较难从根本上改善结合面受力性能。

关键词：桥梁工程；空心板桥；参数分析；铰缝构造；门式钢筋；非线性有限元0 引言我国从20世纪60年代开始使用铰接空心板桥，铰接空心板桥在我国中小跨径桥梁中得到广泛应用。

早期建设的大量空心板桥在投入实际运营多年后出现了诸多病害，以铰缝病害为主，导致桥梁的横向传力性能下降，甚至形成“单板受力”[1-2]。

针对铰接空心板桥的铰缝构造病害问题，王渠[3]、陈悦驰[4]等以铰缝和空心板的结合面底部未设置门式钢筋的铰接空心板为研究对象，通过试验和有限元分析得到在车辆荷载作用下最先发生开裂的部位是空心板与铰缝结合面，该部位是铰接空心板最薄弱的部位；铰缝开裂先于空心板开裂，铰缝会出现结合面竖向通缝和纵桥向通缝。

吴庆雄[5]和王峰[6]以铰缝和空心板的结合面底部增设门式钢筋的铰接空心板为研究，通过试验和有限元分析得到，虽然设置了门式钢筋，但是铰缝和空心板的结合面仍是最薄弱的部位；在空心板与铰缝结合面底部布设门式钢筋，虽不能明显提高铰缝构造的开裂荷载，但可以限制结合面裂缝沿竖向和纵桥向的开展。