装配式空心板桥横向连接方式分析研究

发布时间：2019-07-31 15:01

【摘要】：装配式空心板桥是中小跨径桥梁最常用的桥型,横向主要通过铰缝混凝土进行连接,随着交通量增长,空心板间的铰缝容易破坏,形成“单板受力状态”,降低了空心板桥梁整体性能、桥梁安全以及运营通畅。虽然在设计中使用一些构造措施来提高横向连接可靠性,如加大铰缝尺寸以及在铰缝中配置构造钢筋等,但是铰缝为桥梁横向传力构件的本质没有改变,其破坏现象依然没有得到有效解决。因此,探索装配式空心板桥合理有效的新型横向连接形式,提高其横向连接水平以及减轻或避免铰缝位置出现的纵向裂缝病害,有着积极的社会意义和需要。本文讨论的装配式空心板桥横向连接构造方式有:牛腿、榫卯、铰缝加楞、双层钢筋网片加强桥面铺装以及铰缝构造加工字型钢等5种形式,运用有限元软件Midas/FEA分别建立不同连接方式的装配式空心板桥正桥和斜桥的空间有限元计算模型,采用数值仿真分析方法研究采用这5类横向连接构造的装配式空心板桥横向连接效果与桥梁的整体性,为其应用提供理论指导。论文主要研究内容和得到的结论如下:1.描述5种横向连接方式的构造形式的特点、优缺点,给出其一般构造形式与施工方法。2.建立采用传统铰缝连接与5种横向连接构造方案的装配式空心板桥正桥和斜桥的空间有限元计算模型,通过对运用不同横向连接方案桥梁的荷载横向分布影响线进行分析,定量评价各类连接对应的装配式空心板桥横向整体性,得出结论:(1)各种横向连接方式的荷载横向分布影响线变化趋势相同,曲线趋于重合,说明每种连接方式都能够实现横向连接空心板的作用;5种横向连接构造方案中,榫卯连接方式相对较差,而双层钢筋网片铺装层以及铰缝加工字钢横向连接方式的连接效果最好;牛腿、榫卯省去了铰接缝,从而不会出现铰接缝的常见病害。(2)在车辆偏载作用下,牛腿、铰缝加楞的横向整体性相对较差,双层钢筋网片与铰缝加工字钢、榫卯的连接方式横向整体性相对较好。(3)对比分析斜交角分别为15°、30°、45°时的荷载横向分布影响线得出结论:各连接方式荷载分布影响线变化趋势相同,表明在斜桥状态下,各种连接方式都有较好的横向连接能力;榫卯的连接效果相对较差;双层钢筋网片铺装层以及铰缝加工字钢的连接方式连接效果最好;各种连接方式的荷载横向分布效果,随着斜交角的增大,其变化都不大,连接水平稍有减弱。所得结果对装配式空心板桥新桥设计和旧桥改造实践工程提供指导和借鉴。3.根据5种横向连接方式的连接能力以及构造的优缺点,从耐久性、施工便利性以及经济性3个方面与传统常用的铰缝连接的装配式空心板桥进行对比分析,讨论其适用性和应用前景,给出了一般性的建议:(1)牛腿连接具有横向传力明确的优点,但也存在传递荷载方向单一性的不足,建议将牛腿按照从右侧向左侧方向布置,加强铺装层的横向连接作用,克服牛腿连接在构造上的不足。(2)榫卯连接将荷载传递方向单一性变为双向性,增加了传递荷载的可靠性,但也存在空心板种类多、装配施工困难、对空心板施工要求高的缺陷,适应中小跨径装配式钢筋混凝土空心板桥。(3)铰缝加楞连接通过增加凸楞与凹槽构造,起到了剪力键的作用,增加了抵御剪力的作用,可应用于所有新设计的装配式铰接空心板桥。(4)双层钢筋网片铺装层的横向连接方式横向联系效果最好,适用性最广,但存在增加桥梁的恒载缺陷。(5)铰缝加工字钢的横向连接构造增加了桥梁各空心板的横向连接能力、横向连接的可靠性与使用耐久性,适用于铰缝连接构造的装配式空心板桥。
【图文】：

2c）空心板分离 d）空心板底板渗水图 1.1 装配式空心板桥常见病害特征（4）桥面铺装层具有对轮载的扩散效应，轮载扩散效果与铺装层厚度呈正关；在相同厚度情况下，沥青混凝土铺装传力效果不如混凝土好。因而，在轮的反复冲击作用下，对于沥青混凝土铺装层较薄的桥梁，轮迹位置普遍存车辙和具有规律性的纵向贯通裂缝。以上桥梁病害的出现，使装配式空心板桥在使用期整体性能严重降低，影桥梁结构的安全和交通的畅通。虽然在现有的空心板桥设计中采用构造措施提高横向连接的可靠性，如加大铰缝尺寸并在铰缝中设置构造钢筋等方法，这些方法并没有从根源上解决铰缝出现的病害特征，即铰缝构造仍是各块空板横向连接的主要措施。

梁横向连接水平，从结构上保证其可靠性，，这对指导装配式空心板或避免铰接缝位置处产生纵向裂缝，提高桥梁的承载能力、耐久性性，有着重要的社会意义和现实需要。 装配式空心板桥横向连接常用型式装配式空心板桥采用横向连接构造将相邻的空心板组成整体，主要现结构整体性，保证各块空心板在荷载作用下协同受力，共同承受用。目前，国内外空心板桥主要的横向连接方式有：.1 铰接缝混凝土连接空心板吊装就位后，在铰缝内绑扎构造钢筋和浇筑混凝土，待铰缝设计强度后，即形成铰接混凝土连接方式。这种连接方式因构造简便，并且能较好地传递横向荷载而在国内得到了广泛应用。铰接缝的截面类型主要有圆形、棱形、长方形和漏斗形等，如图 1.2 所示，应用较多的为漏斗形铰缝[4]。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 陈记豪;赵顺波;姚继涛;;装配式简支空心板桥上部结构整体性的评价[J];混凝土;2012年11期

2 项贻强;邢骋;邵林海;邢渊;赵铁勇;;横向加固空心板梁桥荷载横向分布计算方法与试验研究[J];中国公路学报;2013年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 种永峰;空心板梁铰接缝模型实验研究[D];长安大学;2008年

2 李均进;新型空心板结构受力分析[D];长安大学;2012年

本文编号：2521401