装配式铰接板桥铰缝受力分析
装配式小箱梁纵向铰接处桥面裂缝成因分析及防治措施
和 办法 。
关 键 词 : 面铺 装 纵 向开 裂 成 因 分 析 防 治措 施 桥 中 图 分 类 号 : U7 5 T 4 文 献 标 识 码 : A
文 章 编 号 : 7 -3 9 ( 0 1 o () 1 -0 1 2 1 2 1 ) 3 c一0 1 6 7 3 2
为又 一 个 导 致 早 期 开 裂 的原 因 。 1 2. . 4混 凝 土 养 护 差 的 原 因 所 造成 桥面 铺装 层的特 点是厚度 比较薄 , 但 水 造 混 凝 土 桥 面 铺 装 铰 缝 处 纵 向 开 裂 既 有 装 层 引 起 。 箱 梁 梁 板 侧 面 与 现 浇 铰 缝 混 暴 露 面 积 大 , 分 容 易 蒸发 , 成 早期 干 缩 小 一 早 期 开 裂 , 多 的 是 使 用 期 开 裂 。 面 从 混 凝 土 间 的 粘 结 抗 裂 较 弱 , 般 是 较 难 防 止 裂缝 。由于 养 生 不 到 位 造 成 的 干 缩 裂 缝 在 更 下 逐 这 凝 土 桥 面 铺 装 设 计 、 工 和 运 营 使 用 方 面 微 裂 纹 产 生 , 正 是 铰 缝 混 凝 土 与 小 箱 梁 承 受 荷 载 作 用 后 , 渐 发 展 而 形 成 影 响 工 施 在 间的 收 缩 差 异 造 成 了早 期 裂 缝 的 存 在 , 从 程 耐 久 性 和 安 全 性 的 裂缝 , 薄 弱 的 铰 缝 对 小 箱 梁 梁桥 面 铰缝 处纵 向开 裂的 原 因进 处情 况更严 重。 行 分 析 , 讨 解 决 这 类 问 题 的 措 施 和 办 法 。 而 反 射导 致 桥 面 铺 装混 凝 土 的 开 裂 。 探 1 2. . 5通 车 运 营 阶 段 造 成 的 影 响 ④ 层 问 锚 固筋 设 置 不 均 匀 的 分 析 : 混 高 速 公 路 的交 通 组 织 将车 道 划分 为行 凝 土 小 箱 梁 顶 部 设 置 有 与 桥 面 铺 装 联 结 的 1纵向开裂的成因分析 人 锚 固 筋 , 铰 缝 处 顶 面 一 般 未 考 虑 由 于 未 车 道 和 超 车 道 , 为 强制 地 为 桥 梁 荷 载 分 而 1. 1设 计方面 的原 因 并 ( ) 路 桥 梁 设计 规 范 对 桥 面 铺 装规 定 设 置 水 平 缝 间 锚 固 筋 , 成 了桥 面 铺 装 在 布 划 成 了一 定 比 例 。 使 桥 梁 结 构 运 营 始 1公 造 使 小 箱 梁 顶 面 处 受 到 水 平 的 应 力 不均 匀 , 梁 终 处 于 偏 载 状 态 , 行 车 道 的 桥 面 铺 装 承 不 完善 是造 成纵 向 开裂 的 主要 原 因 。 用桥 采 量值 可达 3 倍 ) ~4 的 梁 设 计 规 范 (TJ —8 ) 混 凝 土 桥 面 铺 装 板顶 面 处 的 锚 固筋 起 到 较 好 的约 束 桥 面 铺 担 了 比 超 车 道 大 得 多( J 2 1 9对 因此 加 快 了 行 车 道 混 凝 土 铰 的 设计 来进 行受 力 分析 , 别 是 没有 考 虑 昼 装 横 向 变 形 作 用 , 缝 处 相 对 于 的 则 为 一 运 营 应 力水 平 , 特 对 车 铰 的 应 力 疲 劳 , 于 结 构 和 受 力 薄 弱 的 铰 缝 夜 间桥 面温 度应 力 的影 响 , 是 产生 桥 面 铺 个约 束 较 弱 的 薄 弱 带 。 辆 荷 载 作 用时 , 这 成 装 纵 向裂 缝 的关 键 原 因 。 从温 度应 力及 收缩 缝 处 的 桥 面 铺 装 横 向 变 形 自 由 度 大 , 了 处 桥 面 铺 装 造 成 了 较 多 的 破 坏 。 货 运 业 主 为 追 求 短 期 经济 效 益 , 通过 个 易 开 裂 的 薄 弱 带 , 也 是 较 桥 面 其 他 这 徐 变 的影 响 看 , 对于 施 工 质量 较 差 的铰 缝 处 改 变 车 箱 结 构 如 加 长 、 高 等 使 汽 车 的载 加 桥 面铺装 , 其温 度拉 应 力一 般 可达3 3MP , 部 位 易 开 裂 的 一 个 原 因 。 .8 a 重 成 倍 增 加 , 而 使 车 辆 的 轴 重 及 轮 压 同 从 收缩 徐变 拉应 力一般 在O9MP ~1 1MP 1 2 施工 方面 的原 因 .8 a .5 a . 样 成 倍 增 加 。 些 车 辆 对 桥 面 铺 装 混 凝 土 这 之 间 , 通 车前 产 生的 铰 缝处 桥 面 铺 装纵 向 在 1 2. . 1桥 面 钢 筋 网安 装不 当造 成 同 开 裂便 是 在 这两 种 应 力 叠加 下产 生 的 , 加 叠 钢 筋 网垫 块 布 置 不 均 , 距较 大 , 凝 的 破 坏 严 重 , 时 加 剧 了 行 车 道 桥 面 铺 装 间 混 应 力基 本 上 与 桥 面 铺 装 混 凝 土 的 拉 应 力 极 土 浇 筑 时 未按 设 计 调 整 钢 筋 网 , 筋 网下 混 凝 土 病 害 的 发 展 速 度 。 钢 限 强度相 当。 垂 弯 曲现 象 比 较 普 遍 。 分 钢 筋 网 紧 贴 行 部 钢 桥 ( ) 按 板 法 进 行 考 虑 装 配式 小 箱 梁 横 车 道 板 , 筋 网 起 不 到 应 有 的 作 用 , 面 铺 2 纵向开裂的防治措施 2铰 1 特 向联 系时 , 由于 不 考虑 横 向变 矩 的 影 响是 偏 装 在 运 营 后较 易破 坏 , 别是 在 板 间铰 接 2. 设 计 方 面 ( ) 缝 设 计 : 比 几 种 不 同形 式 的 铰 1铰 对 于 不 安全 的 。 般 情 况下 钢板 焊 接 铰 缝横 向 一 因 钢 板 焊 接 成 刚 接 时 , 面 铺 装 上 部 基 本 桥 缝 设 计 , 窄 接 缝 和 钢 板 联 结 造 成 了 铰缝 浅 联 结 处传 递 的拉 应 力为 2 2 a . MP , 上 处 于 素 混 凝 土 状 态 , 复 杂 的 剪 弯 扭 应 . MP ~2 5 a 在 要 桥 单 独 作 用 时 桥 面 铺 装 能 基本 抵 抗 , 与 温 力 作 用 下 , 面 铺 装 开 裂 现 象 就 难 以 避 免 处 的 缺 陷 是 显 而 易 见 的 。 克服 由 于 铰 缝 但 本 身 引 起 的 开 裂 问 题 就 必 须 对有 类 型 的 铰 度 应 力 及 收 缩 徐 变 叠 加 后 , 缝 处 采 用 钢 了 。 铰 缝 形 式 进 行 改 进 , 议 采 用 深 接 缝 或 悬 臂 建 1 2. . 2桥 面 铺 装 混 凝 土 施 工 质 量 差 板 焊 接 时 无 法 承 受 拉 应 力 作 用 , 成 了 铰 造 并 缝 处 在 运 营 中普 遍 产 生 了较 多的 纵 向开 裂 采 用 泵送 混 凝 土 或 混 凝 土 搅 拌 车 运输 湿 接 缝 形 式 , 对 接 缝 间采 用钢 筋 加 强 连 混 凝 土 , 两 种 施 工 方 法 为 了 保 证 混 凝 土 接 。 这 现象。 ( ) 面 铺 装 的设 计 : 铺 装 层 的 应 力 2桥 从 的 流 动性 , 选 用 了塌 落 度 较 大 的配 合 比 , 都 ( ) 同 的铰 缝 形 式 对 桥 面 铺 装 的纵 向 3不 一 开裂分析如下 。 造 成 了 混 凝 土 的 收 缩 应 变 较 大 。 些 中 小 计 算 结 果 来 看 , 般 钢 筋 混 凝土 桥 面 的 厚 有 小 施 工 中 由 于 盲 目套 用 桥 规 中的 桥 面 铺 缝 混 凝 土 体 积 较 小 , 箱 梁 预 制 的 时 间 较 后 装 厚 度 和 布 筋 形 式 , 面 出 现 裂缝 现 象 十 长 , 浇 筑 的 桥 面 铺 装 在 铰 缝 处 的 开 裂 一 桥 般 属 于 由铰 缝 混 凝 土 收 缩 开 裂 而 反 射 到 铺 分普遍 。
装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究
装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究
陈长万;陈映贞
【期刊名称】《公路交通技术》
【年(卷),期】2016(032)004
【摘要】对装配式空心板桥铰缝病害、实际工作状况、局部受力性能进行研究,结果表明:装配式空心板桥铰缝损坏是引起桥面铺装纵向开裂、板底横裂、板间错台及单板受力的主因;装配式空心板桥铰缝计算只传递剪力的假定,与实际受力状态不相符,采用弹性支承连续梁法进行计算分析更符合实际受力情况。
【总页数】5页(P96-100)
【作者】陈长万;陈映贞
【作者单位】广东广乐高速公路有限公司,广东清远 511510;广东华路交通科技有限公司,广州 510550
【正文语种】中文
【中图分类】U448.21
【相关文献】
1.装配式空心板桥浅企口铰缝应力传递机理研究 [J], 张巍;陈记豪;赵顺波
2.装配式空心板桥浅企口铰缝应力传递机理研究 [J], 张巍;陈记豪;赵顺波;
3.基于RPC空心板桥铰缝受力性能分析 [J], 刘东海
4.基于单处铰缝破坏的装配式空心板桥横向分布系数研究 [J], 秦小杰;华光平;孙汝旺
5.铰缝损伤对装配式空心板桥受力性能影响研究 [J], 刘旭政;郭维;吴刚;荆伟伟
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装配式建筑的结构设计与受力分析
装配式建筑的结构设计与受力分析一、引言近年来,装配式建筑作为一种新型的建筑模式,已经逐渐受到人们的关注和重视。
相比传统建筑方式,装配式建筑具有快速、环保、经济等优势,但在结构设计和受力分析方面仍存在一些挑战。
本文将探讨装配式建筑的结构设计与受力分析的相关问题。
二、装配式建筑的结构设计要点1.1 综合考虑建筑形态特点装配式建筑通常采用标准化部件进行快速拼装,因此在结构设计时应充分考虑这些部件的尺寸、重量以及连接方式等因素。
合理选择并设计部件形态,能够提高施工效率和整体承载能力。
1.2 提高整体结构刚度由于装配式建筑大量使用轻质材料,其整体刚度较传统混凝土结构较低。
因此,在结构设计时需要采取相应措施提高整体刚度。
例如通过增加横向连接板或调整柱网布置来增强抗震性能。
1.3 考虑不同受力特点装配式建筑的受力特点与传统建筑有所不同,主要体现在两个方面:首先是部件之间的连接受力,其次是整体结构的变形。
在结构设计过程中,需要对这些特点进行充分考虑,并优化连接节点和梁柱布置。
三、装配式建筑结构的受力分析方法2.1 静力分析静力分析是一种常用的装配式建筑结构受力分析方法。
通过对构件和连接节点施加静态荷载,计算每个节点和构件的内力大小以及变形情况。
根据计算结果可以评估结构安全性,并进行必要的优化调整。
2.2 动力分析动力分析是一种更加精确的装配式建筑受力分析方法。
通过模拟地震等外部载荷作用下结构的动态反应,计算出各个节点和构件的振动频率、振型以及随时间变化的响应。
该方法能够更准确地评估结构抗震性能,并进行相应设计和改进。
2.3 数值模拟数值模拟是一种常用于复杂结构受力分析的方法,在装配式建筑中同样适用。
通过采用有限元分析等数值计算方法,可以模拟和计算出结构在不同工况下的受力情况。
这种方法能够更全面地分析结构的受力性能,并进行优化设计。
四、装配式建筑结构设计与受力分析的案例研究3.1 A项目A项目是一座装配式建筑,采用轻质钢结构和预制混凝土板拼装而成。
铰接的受力分析
铰接的受力分析铰接是一种重要的结构连接方式,它可以将单一的结构元素,或者多相的结构元素连接起来,形成完整的结构系统,而受力分析就是衡量铰接受力能力的重要手段。
本文旨在通过分析铰接受力分析,了解其应用及相关特点,从而为初涉铰接受力分析的读者提供一份参考。
首先,让我们来了解铰接受力分析的应用。
一般来说,铰接受力分析用于研究结构系统中铰接节点所承受的各种受力,以及由此产生的受力状态。
它可以用来进行结构系统的可靠性分析、柔性结构的响应分析、动态系统的计算分析、结构受力识别等。
其中,最常见的是结构系统的可靠性分析,即分析铰接节点所受的受力是否会对结构系统造成不利的影响,从而确定结构系统的可靠性水平。
其次,铰接受力分析的方法及特点。
一般来说,铰接受力分析采用结构抵抗力分析的方法,将受力方向与受力类型分别综合考虑,并分别进行分析。
衡量的指标主要有受力的大小、受力的方向、铰接节点的受力状态。
其它以受力大小判断铰接节点的性能,或者根据统计方法得出铰接节点的安全系数等也可以作为衡量指标。
此外,铰接受力分析还有几个特点值得一提:(1)铰接结构分析需要考虑多种受力:包括压力、拉力、扭矩等;(2)不同类型的受力对结构系统的影响不同:例如,压力可以导致结构的收缩,而扭矩可以造成结构螺旋弯曲等;(3)不同状态的受力会产生不同的变形:例如,结构受力主要会产生纵向变形与横向变形;(4)受力状态不仅受受力的大小影响,还受受力类型影响:例如受力的同向状态有可能会使结构受力更大。
最后,要注意的是,铰接受力分析虽然可以用来衡量结构系统的受力状态,但是并不能给出结构负荷承受能力的定量评价。
即便是进行受力分析,也应当考虑到结构的可靠性设计的原则,以确保结构的安全可靠性。
综上所述,铰接受力分析是一项重要工作,它可以用来了解结构系统中铰接节点所受的各种受力,以及由此产生的受力状态,从而判断结构系统的可靠性水平。
此外,在进行分析时,应当考虑到多种受力类型,以及不同状态受力导致的结构变形,从而保证结构系统的安全可靠性。
装配式空心板铰缝受力分析
装配式空心板铰缝受力分析石云冈【摘要】装配式空心板因构造简单、施工方便、工程造价较低等诸多有利因素在我国公路桥梁中占据了重要的地位.通过对装配式空心板上部结构病害调查研究发现,铰缝纵向开裂是典型病害,随着铰缝病害发展,铰缝与空心板结合面失效,出现“单板受力”现象,危及结构安全.旨在分析空心板铰缝横向传力机理,探讨铰接板计算理论,建立正则方程,利用有限元程序进行仿真分析.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2014(039)003【总页数】5页(P275-279)【关键词】空心板;铰缝;病害;受力分析;有限元【作者】石云冈【作者单位】湖南省交通科学研究院,湖南长沙410015【正文语种】中文【中图分类】U418.6+61 概述20世纪90年代中后期以来,我国的高速公路建设飞速发展。
这期间,装配式钢筋混凝土和预应力混凝土空心板因构造简单、施工方便、工程造价较低、建筑高度最小等诸多有利因素而被广泛使用。
据长益高速[1]、石安高速、内蒙古境内部份国道(G109、G210、G110、G303)等公路病害调查,在不断增大的交通量和超载运输作用下,空心板铰缝出现混凝土破碎、脱落、渗漏,有的还较严重,出现“单板受力”现象(见图1,图2)。
“单板受力”是一种综合性病害,表现为桥面铺装层沿铰缝方向产生不规则的纵向裂缝,甚至破碎带;铰缝企口混凝土被剪坏,并逐渐破碎而脱落;雨雪水通过破碎的铰链渗入板底并留下渗水痕迹。
在车辆荷载作用下,“单板受力”的空心板产生弹性下挠,与相邻空心板上下错位明显,形成台阶;在车辆荷载长期作用下,弹性下挠逐渐变成塑性变形,形成永久性台阶[2]。
“单板受力”严重削弱上部结构的整体性,大大降低上部结构的承载能力,使上部结构处于非常不利的受力状态,导致空心板受力远大于设计荷载,危及结构安全。
图1 铰缝纵向裂缝Figure 1 The hinge joint longitudinal crack图2 铰缝脱落Figure 2 The hinge joint falls off2 铰缝的发展及构造形式装配式空心板受力分析,一直以来采用传统铰接板理论。
铰连接受力分析
铰连接受力分析
1. 铰连接受力分析
铰连接是一种结构连接,它可以将两个结构连接在一起,使得它们能够在一定范围内转动。
它们通常用于桥梁、机械设备和其他结构中。
铰连接受力分析是一种重要的结构分析,它可以帮助我们了解铰连接的受力情况,以及它们是如何受到外部力的影响。
2. 铰连接受力分析的基本原理
铰连接受力分析的基本原理是,当外部力作用于铰连接时,它会产生一系列的受力,这些受力可以分为两类:拉力和压力。
拉力是指外部力对铰连接的拉力,而压力是指外部力对铰连接的压力。
3. 铰连接受力分析的方法
铰连接受力分析的方法有很多,其中最常用的是力学分析法。
这种方法可以帮助我们了解铰连接的受力情况,以及它们是如何受到外部力的影响。
另外,还有一些其他的方法,如有限元分析法、数值分析法和实验分析法等,它们也可以帮助我们了解铰连接的受力情况。
4. 铰连接受力分析的应用
铰连接受力分析的应用非常广泛,它可以帮助我们了解铰连接的受力情况,以及它们是如何受到外部力的影响。
它可以帮助我们设计出更加安全可靠的结构,并且可以帮助我们更好地了解结构的受力情况,从而更好地管理结构的安全性。
装配式建筑的受力性能分析与结构优化
装配式建筑的受力性能分析与结构优化随着社会的进步和人们对绿色、环保、快速建造的需求增加,装配式建筑作为一种新型建筑方式逐渐被广泛应用。
装配式建筑具有组合灵活、施工便捷、质量可控等特点,但在受力性能方面还存在一些问题,需要进行分析和优化。
本文将从受力性能分析和结构优化两个方面入手,对装配式建筑进行探讨。
受力性能分析装配式建筑在设计阶段需要考虑其在施工过程中及使用阶段的受力性能。
首先,在施工过程中,装配式结构要承受自重和温度荷载,在吊装和拼接过程中还要承受吊索或吊钩引起的额外载荷。
因此,在设计阶段需要对结构进行充分的强度计算,并确保其满足相关标准和规范要求。
其次,在使用阶段,装配式建筑要承受风荷载、地震荷载等外部作用。
由于装配式结构具有高度集成性,单元之间存在连接缝隙等薄弱环节,容易引起结构的疲劳破坏。
因此,在设计装配式建筑时,应加强对结构耐久性、抗风抗震能力等方面的分析和考虑,确保其在各种外部荷载下的安全可靠性。
结构优化根据装配式建筑在受力性能方面存在的问题,进行结构优化是解决这些问题的关键。
首先,在设计阶段可以通过优化材料选择、调整结构布局等方式降低装配式建筑的自重,从而减小施工过程中的额外负荷。
此外,在连接节点处采用高强度材料以及合理的连接方式,可以有效提高连接点的强度和刚度。
其次,在施工过程中要严格控制吊装操作,并对装配式单元在运输中产生的振动和碰撞进行检测和监测。
只有确保每个单元都没有受到损伤或者变形,才能保证整个装配式建筑在使用阶段不会出现结构失稳或者安全隐患。
此外,为了增加装配式建筑在风荷载和地震荷载下的稳定性和可靠性,可以利用数值模拟方法开展结构分析和优化。
通过对不同风速、地震频率等条件下的装配式建筑进行振动响应分析,可以评估其耐久性,并对结构参数进行调整,以提高抗震能力和减小疲劳破坏。
综上所述,在设计和施工阶段加强受力性能的分析,针对存在的问题进行结构优化是确保装配式建筑安全可靠性的关键。
装配式空心板桥铰缝病害成因分析及防治
3预 防 处理 空心 板 桥 病 害 的 方法 .
针对 空心板桥典型病害 . 可以从 以下几方 面着 手 . 预防和处理类 似的桥梁结构病害 () 1进一步加大治超力度 , 彻底杜绝超载车辆对桥梁的破坏。 () 2 在设 计阶段 . 应增强 空心板间的横 向结构 联结性能和桥梁 结 构的横 向整体性能 ①铰缝混凝土必须使用微 膨配 比或免收缩混凝土 . 防止 由于混凝 土的收缩产生缝 隙. 致使力的传 递失效 ②对 预制板上层横 向钢 筋进行改进 , 出梁外 , 伸 梁与梁之 间进 行 焊接 . 以承受重车荷载产生的拉应力
③ 预制梁顶面设置 的锚筋加大直径 . 两板之 间搭接 改为焊接 , 增 加两板之 间的连接强度 . 并且使 与铺装层有很好 的连接 () 3 强化施工工艺 和施 工控制 , 提高空 心板 企 1缝及桥 面铺装 层 : 3 2空 心 板桥 桥 面 病 害 产 生 原 因分 析 . 的施工质 量 空心板绞缝及企 口 内混凝 土浇筑前 . 板体侧面彻底 缝 对 空心板桥产生病害的主要原因有 以下几方面 : 凿毛处 理. 并保证浇筑面的清洁再分层 浇筑混凝 土并振 捣密实 桥面 21 .设计 因素 保证清 洁 、 湿润外 , 还应 ① 混凝土铺装层厚度不足 , 钢筋等级较低 。 板与板之间的横向连 混凝土铺 装层 的混凝土浇筑除对浇筑面凿 毛、 ( 接方法太弱) 。 采取可靠 的措施保证铺装层 内钢筋的保护层厚度 。 对桥 面混凝土铺装 层的要求必须加强 ② 没有考虑绞缝混凝土 自身的收缩作层钢筋 网, 0 1. 3 ③ 绞缝 宽度太小 . 没有足够的振捣空 间 . 使绞缝混凝土 的浇 筑 致 质量无 法保证 。 由于设计上的不足 , 在超载车辆 的冲击作用下 , 桥面铺 用冷拉带肋焊接钢筋 网为好 ②简支预制梁结 构由于构件的不均匀性 , 造成顶面不平 整 , 铺装 装层首先遭到破坏 . 而后 板梁企缝 口部位逐 步塌 陷 . 随着绞缝混凝 土 最薄处必须满足 l c O m以上 如果梁 与梁之 间不是 脱落 , 各板梁 间失去横 向联系 . 使得荷 载分部不均匀 . 终形成单板 受 层相应严加厚一些 . 最 焊接连接就要设计双层钢 筋 网. 下层钢筋 网承受横 向拉力 . 贴基面 津 力现象。 22 工 因素 .施 摆放 , 向筋宜粗一点密一点 。 横 直径不宜小 于 1rm. 2 a 间距 1c 0m为好 , 上层钢筋 网起 防裂抗 冲击作用 . 摆放 位置距离 ① 由于施工工艺欠佳及测量放线精度不 足 , 可能会 导致 主梁顶 标 纵 向宜细一点稀一点 . 高与设 计值相差较大 需进行调整 . 如果控制不 当 . 造成桥 面铺装 层 桥面标高只留出保护层 即可 采用冷拉带肋 焊接钢筋 网为好 会 厚度不均匀 、 局部铺装层 过薄的现象 . 致使桥 面铺装无法达 到设计 刚 ③桥面混凝 土本身必须达到 自防水要求。混凝土经常接触水 的部 度及承载能力 位都要设计为防水混凝土 . 保证本身的密实性和防腐蚀的性能 。 沥青铺 ② 当桥面铺装层施工 时 , 由于管理疏忽 , 空心板表面未能 进行 彻 装不能有效地将水排走 , 而混凝土本身遇水 以后, 尤其 ( 下转第 3 2页) 7
装配式铰接板桥铰缝受力分析
装配式铰接板桥铰缝受力分析摘要:以实际工程为原型,按三种铰缝形式建立有限元模型,分析各种铰缝真实的受力特性,对铰缝进行优化设计。
结果表明,只配铰缝抗剪钢筋的结构受力与混凝土铰缝结构受力基本一致,其横向传递荷载能力较差,各板受力比较离散;铰缝配有横向联接钢筋的结构整体性能良好,各板受力均匀,是一种理想的铰缝型式。
关键词:装配式板桥;铰缝;受力分析;优化设计1 引言装配式铰接板桥以其建筑高度小、外形简单、制作方便等特点而在桥梁建设中得到广泛的应用。
它是现浇预留铰缝,将各预制板连接一起形成空间桥梁结构体系,通过铰缝横向传递荷载,使所有板块共同参与受力[1]。
通常装配式板桥设计理念是将空间结构体系通过荷载横向分布系数转化为平面结构进行分析,计算车辆荷载作用下的荷载横向分布系数采用铰接板力学模型,认为铰缝只传递剪力,而忽略弯矩的影响[2]。
按照铰接板理论,铰缝仅仅承受竖向剪力时,较小尺寸的铰缝就能满足结构抗剪要求[3]。
而空间结构分析表明,铰接板桥在承受纵向弯矩的同时还承受一定的横向弯矩,尤其在宽跨比较大的桥梁结构和斜交桥梁结构中,横向弯矩显得尤为突出[4],那么板桥结构铰缝就不仅仅只是传递剪力,还需承受一个比较大的横向弯矩荷载,出现了与设计受力状态不一致的情形,而导致铰缝在弯矩和剪力的耦合作用下出现不同程度的破损、剥落、铰缝间距增大等病害,铰缝破坏后桥梁横向刚度减小,整体受力性能变差,铰缝处相应的桥面开裂,单板受力突出导致整体结构出现病害,承载力降低[5]。
为了避免铰接板桥由于设计上的不足而早期出现各种病害影响结构的正常使用,本文按结构实际受力状态分析铰缝受力,在分析基础上对装配式板桥铰缝进行优化设计,改善整体结构受力特性。
2 铰缝型式大量实际桥梁病害调查结果显示,铰接板桥病害一般始于铰缝的破坏,而以往铰接板桥按铰缝只传递剪力进行设计,将铰缝尺寸做的很小,且不设置钢筋,于是导致了早期修建铰接板桥出现了各式各样的病害。
我国装配式空心板桥铰缝改进情况
我国装配式空心板桥铰缝改进情况中国的桥梁发展历史悠久,随着桥梁形式的不断创新,装配式空心板桥迅速发展起来。
从浅、中、深铰缝的形式深入介绍铰缝面临的问题,以及铰缝的改进研究情况。
铰缝的钢筋、填充材料与形式改进研究充分表明在提高铰缝的抗剪性能方面取得到了显著的效果。
标签:空心板桥;铰缝;钢筋;填充材料;形式引言装配式空心板桥是我国桥梁工程中常用的桥型,其特点是结构简单、现场湿作业少、施工速度快、造价较低。
对于这种类型的板梁上部结构整体受力性能,铰缝起到至关重要的作用。
伴随着装配式空心板桥在我国大量的建造,其铰缝的问题也随之凸显出来。
我国学者主要从铰缝的形式、填充材料以及铰缝与空心板的连接进行研究,不断创新,使铰缝与空心板更好地共同工作,保证板梁的整体性能。
1 我国铰缝的主要形式及其问题截至2013年年底,中国桥梁总数排名世界第一,总数量达八十六万座已经超越美国的六十一万座,预计到2025年将突破一百万座。
将来桥梁建设方向将逐步向我国及欧亚的跨海通道、深山峡谷发展,同时由于桥梁服役年限增加和交通路的剧增,安全事故日益增多[1]。
钢筋混凝土空心板桥由于其抗压性和抗拉性都很好,在公路桥梁中大约占到了70%以上[2]。
通过大量的实际工程调研,根据铰缝高度与预制混凝土空心板高度之比的差异,将漏斗型铰缝划分为浅铰缝、中铰缝与深铰缝三种[1]。
如图1所示,在浅企口内添补混凝土构成铰缝,通过该铰缝传递剪力将各板协同成整体,使各块板均匀受力。
中铰缝通过加深铰缝深度,结构传力机理相同。
深铰缝的企口高度最深。
二十世纪末为保证缝内混凝土的振捣质量,防止混凝土出现过振和漏振,深铰缝构造形式开始得到推广使用。
装配式桥梁施工主要采用的是梁厂预制多片空心板,运输到现场拼接而成,然后浇筑铺装层等后续工程。
改革开放以来,我国经济迅猛发展,随着车辆的增多,在车辆荷载作用下,某一根板梁受到车轮作用,并将单独承受全部轮重,即形成了“单板受力”状态。
装配式建筑施工中的受力与结构分析方法
装配式建筑施工中的受力与结构分析方法装配式建筑是指将建筑构件在工厂内进行预制加工,然后运输到现场进行组装的建筑方式。
与传统施工相比,装配式建筑具有时间短、质量可控、环境友好等优势。
在装配式建筑施工中,受力与结构分析方法至关重要,可以确保建筑的安全和稳定性。
本文将围绕这一主题展开讨论。
一、受力分析方法1. 静力学分析法静力学是研究物体在静止状态下所受到的各种力以及它们之间的平衡关系的学科。
通过静力学分析法可以确定装配式建筑所受到的各种作用力及其产生的应力分布情况。
在实际应用中,可以采用手算或者计算机辅助方法进行静力学分析,得出结果后进行合理设计。
2. 有限元法有限元法是求解连续体问题的一种数值计算方法,可以将复杂结构划分为若干个离散单元,然后对每个单元进行计算和连接。
在装配式建筑施工中使用有限元法可以更加准确地模拟和分析不同部位的受力情况,进而确定结构的合理性。
3. 超静定方法超静定方法是一种通过增加约束条件来解决某些特殊受力情况的方法。
在装配式建筑施工中,由于部分构件的形状特殊、材料不均匀等因素,可能会导致受力不平衡。
这时可以通过增加适当的约束条件来实现力学平衡,保证构件的稳定性和安全性。
二、结构分析方法1. 弹性分析法弹性分析法是指在假设材料为线弹性且变形能量可忽略的前提下进行结构计算和分析的方法。
在装配式建筑施工中,考虑到建筑所受到的外部荷载及内部应力,可以使用弹性分析法对结构进行评估和优化设计。
2. 强度极限计算法强度极限计算法是根据材料的本构关系和断裂准则进行结构强度评估的方法。
在装配式建筑施工中,通过测定材料的抗拉、抗压等物理指标,并参考相关标准和规范,可以运用强度极限计算法对结构进行可靠性评估。
3. 稳定性分析法稳定性分析法是考虑结构在长期荷载作用下的屈曲和失稳行为的方法。
在装配式建筑施工中,对于某些典型结构,如悬臂梁、钢柱等,可以使用稳定性分析法确定其承载能力和变形情况,从而确保结构的稳固性。
装配式板桥铰接板理论【可编辑版】
装配式板桥铰接板理论装配式板桥铰接板理论构造特点简支板桥可以采用整体式结构,也可以采用装配式结构。
整体式结构板桥的跨径一般为4~8m,装配式结构板桥采用预应力混凝土时,跨径可达16m。
在缺乏起重设备而有模板支架材料的情况下,宜采用就地浇筑的整体式钢筋混凝土板桥。
就地浇筑的结构整体性能好,横向刚度大,施工也较简便,不足的是木材消耗较多。
在一般施工条件下,宜采用装配式结构。
我国常用的装配式板桥按其截面形式分为矩形实心板桥和矩形空心板桥两种。
矩形实心板桥:实心板桥跨径通常不超过8m。
矩形实心板桥具有形状简单,施工方便,建筑高度小等优点,因而容易推广使用,但实心板桥自重大,跨径有限,并且板的截面高度小,造成横向连接的混凝土企口缝连接刚度不足,影响桥梁的整体力学性能和耐用性能。
矩形空心板桥:对装配式板桥而言,无论是钢筋混凝土的还是预应力混凝土的,跨径增大,实心矩形截面都显得不合理,而且跨径越大,这种不合理就越明显。
因而,将截面的中间一部分挖空,做成空心板,一方面不仅节约了材料,而且在结构上减小了自重,也充分利用了材料的特性;另一方面,空心板桥的截面高度增大,使得板梁之间的混凝土企口缝横截面面积显著增大,对增强横向连接性能非常有益。
钢筋混凝土空心板桥的跨径范围在6~13m,预应力混凝土空心板桥在8~16m。
图1.1是空心板桥常用的截面开孔形式:图1.1和开成单个较宽的孔,挖空率最大,自重减小最多,但顶板的横向宽度大,需要配置横向受力钢筋以承担车轮荷载。
图1.1的顶板做成微弯状,有一定的拱作用,可以更充分利用混凝土材料的特性,节约一些钢筋,但模板制作相对复杂一些。
图1.1挖空成两个圆孔,挖空率较小,自重偏大。
图1.1的芯模由两个半圆和两个侧模板组成,当板的厚度改变时,只需更换两个侧模板,故要比图1.1好一些。
1.3.2横向连接装配式板桥是由横向的几块板组成整体,共同承受车辆荷载而成的。
在板与板之间必须要有可靠的横向连接措施以保证各块板在荷载作用下是协同受力的,避免出现各个板梁受力差别过大甚至出现单板受力的情况。
装配式建筑施工的建筑构造力学分析
装配式建筑施工的建筑构造力学分析随着时代的进步与科技的发展,装配式建筑作为一种高效、环保和节能的建筑方式,在现代社会中得到了广泛应用。
而装配式建筑在施工过程中,需要进行合理的建筑构造力学分析,以确保其结构安全可靠、稳定耐久。
本文将对装配式建筑施工的建筑构造力学进行详细分析。
一、概述装配式建筑是通过在生产基地进行模块化组装,然后再运输到施工现场进行整体组合搭建的一种现代化施工方式。
在这个过程中,对于装配式构件及其连接部位进行力学分析非常重要。
二、受力特点相对于传统砌筑或钢结构等其他类型的建筑形式,装配式建筑具有以下受力特点:1. 点荷载集中由于模块化组件之间通过螺栓或焊接等方式进行连接,并且外墙使用幕墙形式,所以点荷载集中现象较为突出。
在设计和制造过程中,应充分考虑各个连接节点承受荷载情况,并确定合理的连接方式和强度。
2. 板材受力复杂装配式建筑中使用了大量的板材,在受力过程中其受压、受拉、剪切及扭转等多种复杂力学作用。
因此,对于板材的强度计算和结构设计需要充分考虑这些特点。
3. 刚度低于传统建筑相较于传统建筑,装配式建筑因为某一个方向上存在连接缝隙,使得整体刚度会低于传统建筑。
因此,在施工过程中需要采取措施加强结构的稳定性,例如在连接处设置剪力墙或其他增加刚度的措施。
三、关键节点分析在装配式建筑的施工中,有一些关键节点需要进行力学分析,以保证其在使用过程中具有足够的安全性和稳定性。
1. 横梁与柱子之间的连接横梁与柱子之间是承载房屋重量并传递荷载的重要位置。
在这个连接处应确保接头牢固可靠,并进行抗震计算以满足地震时的需求。
2. 钢柱与楼板之间的连接钢柱与楼板之间是整个建筑体系的承重组件,其连接应具备足够的强度和刚度。
在设计中需考虑荷载、变形等因素,并在连接处采用适合的固定方式以提高结构稳定性。
3. 房屋外墙与楼板之间的连接装配式建筑通常使用幕墙作为外墙材料,需要与楼板进行连接。
这个连接点需要确保能够承受外部风载和温度变化引起的不同收缩行为,并保证整体结构的密封性和抗风能力。
浅谈梁板铰缝的施工控制以及对梁板受力的影响
浅谈梁板铰缝的施工控制以及对梁板受力的影响到交通工程建设现场参与学习以及监督检查的过程中不难发现,其中一些中小桥的梁板铰缝施工缺陷较为普遍地存在着,在一些交通工程的缺陷责任期满后的检查中,这一问题也较为突出。
由于钢筋混凝土、预应力混凝土的简支梁结构以及先简支后连续梁体结构性能好,施工技术成熟,在桥梁施工中得到了较为广泛的应用。
空心板更因其自重轻、施工方便、可大批量工厂化预制等诸多优点而普遍应用于中小桥施工中。
但是,有些施工单位因对梁板预制和安装的某些环节重视程度不高,对于安装梁板以后铰缝的施工更是不放在心上;加之近些年来,随着城乡间不断增加的交通流量以及超限运输的屡禁不止,桥梁在运行过程中梁板的铰缝处经常有着不同程度的损坏。
桥梁上部出现了纵向裂纹,较为严重的就形成了单板受力的情况,桥梁上部结构的整体性被严重破坏,大幅降低了桥梁的整体承载力以及结构耐久性,同时给安全行车留下了隐患。
一、桥梁梁板铰缝失效的原因分析目前公路工程建设中,装配式中小型桥梁是以铰接板理论计算进行设计的。
“铰”主要是横向受力、传力的结构部分,同时也必须承受竖向的剪力作用。
所以“铰”必须具有足够的强度,才能承受梁板相互间存在的频繁的剪切作用以及转动位移对其产生的荷载。
可见,铰缝混凝土本身等级、原材料质量对桥梁上部结构的整体性和耐久性具有十分重要的影响。
然而,在实际的设计与施工过程中,梁板铰缝的质量往往被大家所忽视,导致在桥梁投入运行的过程中,因铰缝设计的不够合理、铰缝混凝土的浇筑振捣不力、施工质量差、不够重视新老混凝土间的粘结力、铰缝钢筋布置数量不足、桥梁横向抗剪能力弱、横向传递荷载能力较差等原因,使得桥梁在运营过程中,遭受重载车辆荷载反复作用下,梁板间铰缝受力过大,出现纵向裂缝和单板受力的现象,引起铰缝处混凝土剥落、引起雨水下渗甚至更严重的后果。
铰缝失效的主要原因一般有以下几点:1、铰缝新老混凝土间粘结力差钢模板早已在桥梁混凝土浇筑施工中被广泛应用,浇筑成型的梁板表面光滑。
装配式建筑施工中受力分析与优化设计
装配式建筑施工中受力分析与优化设计一、引言随着城市化进程的加速,装配式建筑作为一种高效快捷的建筑方式,得到了广泛应用。
而在装配式建筑的施工过程中,受力分析与优化设计是确保整体结构稳定性和安全性的关键步骤。
本文将对装配式建筑施工中的受力分析方法及优化设计进行探讨。
二、受力分析方法1. 静力学原理静力学原理是装配式建筑受力分析的基础。
通过对结构内外受力情况进行合理划分,利用平衡方程和变形方程等基本原理,可以确定各个构件之间的受力关系。
静力学原理不仅能够帮助工程师预测结构在承载荷载时产生的变形和应力情况,还可以为后续的优化设计提供参考依据。
2. 有限元法有限元法作为一种常用的数值计算方法,在装配式建筑领域也得到了广泛运用。
通过将复杂结构模型离散成大量小单元,并采用逐步迭代计算方法,可以准确地预测装配式建筑承载能力和受力情况。
有限元法具备较强的灵活性和可靠性,能够有效应对不同结构类型和复杂条件下的受力分析需求。
三、受力分析优化设计1. 减轻施工荷载装配式建筑在施工过程中需要进行各种临时固定和拆卸操作,这些操作过程中可能对整体结构造成额外的荷载。
因此,在受力分析过程中应考虑施工阶段的各项荷载,合理安排吊装方案以及相关支撑结构,以减轻施工期间对结构的影响。
2. 优化构件设计在装配式建筑中,每个构件都承担着特定的受力功能。
通过对各个构件进行合理优化设计,可以提高整体结构的稳定性和安全性。
例如,在墙体设计中加入适当数量和位置的剪切墙或加劲柱可以有效增强整体抗震能力;适用于超长跨度的悬挑板采用空心结构等手段可以减小自重,并降低悬挂点处产生的应力集中。
3. 考虑风荷载装配式建筑的受力分析中,风荷载是不可忽视的因素之一。
在优化设计过程中,需要考虑结构在风压和风力作用下的承载情况。
可以通过修改构件剖面形状、增加侧向刚度和切变连接等方式来提高整体抗风能力。
4. 考虑地震作用地震是装配式建筑受力分析中的重要考虑因素之一。
在优化设计过程中,需要采用适当的抗震措施来保障结构在地震条件下的安全性。
基于梁格法的装配式板桥铰接缝研究
基于梁格法的装配式板桥铰接缝研究摘要:梁格法在现代桥梁荷载试验方面的应用是相当广泛的,在相同荷载作用下,梁格模型和它所模拟的结构具有相同的变形,并且每个梁格单元的内力就是它所代表的那部分梁体应力的积分。
装配式板桥交接缝处的约束选取一直是个问题,这使梁格法在分析简支铰接板时受到一定限制。
本篇论文根据梁格法原理,通过释放横梁在铰接缝处的约束来模拟纵向铰接缝,利用桥梁专用软件MIDAS 进行建模分析,最后通过实桥静载试验来论证其正确性。
关键词:梁格法;铰接缝;荷载试验一、概述简支板梁桥是现阶段理论最为成熟,使用最为广泛的一种桥型,其中又数装配式板桥应用最为普遍,这种桥型一般是先将各个单梁分别制作,安装到位后将每片梁间所预留的纵向企口缝进行现浇,或直接将伸出的钢筋进行交叉,在进行浇筑。
此种结构单片梁受力较大,横向连接刚度较弱,使用梁格法进行建模分析,横向连接出的处理成为了计算成功与否的关键。
二、梁格法基本原理梁格法是借助计算机分析桥梁上部结构的一种有效实用的方法。
当采用梁格理论把桥梁上部结构模拟成由纵梁、横梁等组成的梁格体系以后,梁格体系将采用空间杆系的计算方法及原理进行计算,只是在计算过程中应根据梁格体系的特性及受力特点,对空间杆系的计算方法进行适当修正,使之能充分反映桥梁实际的受力情况。
三、纵向铰接缝的模拟实际情况下,桥梁结构主要受到竖向荷载作用,纵向剪力和法向力与竖向的剪力相比是非常小的,加之一般情况下企口缝的高度较小,刚性较弱,故可以视为只传递剪力而不传递弯矩的铰,故在实际建模当中在桥梁实际企口缝位置处设立节点,利用铰化节点的方法将其他约束全部释放。
四、算例分析(一)桥梁概况某桥全长91m,为7×13m普通混凝土简支空心板斜交桥,斜交角度11°。
桥面布置为:净16m(行车道)+2×2m(人行道+护栏),双向四车道,桥面全宽18m,桥面铺装采用40号水泥混凝土,伸缩缝采用橡胶伸缩缝,支座采用板式橡胶支座;桥梁墩台为柱接盖梁形式。
桥梁空心板铰缝破坏成因分析及加固修复技术[权威资料]
桥梁空心板铰缝破坏成因分析及加固修复技术[权威资料] 桥梁空心板铰缝破坏成因分析及加固修复技术摘要:根据对工程实践中经常出现的装配式空心板铰缝出现破坏的问题,本文从设计、施工和运营阶段分析了病害形成的机制和原理,探讨了对空心板铰缝破坏的防治对策及维修加固技术,并为装配式空心板梁桥铰缝破坏的维修加固提供参考。
关键词:空心板梁桥;铰缝;铺装层;铰缝改造;施工控制装配式空心板梁式桥在荷载作用下,纵向铰缝极易剪切破坏,并导致桥面铺装开裂或出现空洞。
轻则使铰缝与空心板侧壁界面分离,雨水渗透并侵蚀混凝土;重则使铰缝处混凝土完全破损(剪切破坏),空心板失去横向连接能力,极易出现单板受力,最终可能导致板梁断裂塌落从而发生安全事故。
装配式空心板梁桥的结构病害主要有4种:一,抗弯承载力不足,表现为梁板下挠,底板开裂;二,由铰缝剪切破坏引起的板间横向联系削弱或失效,表现为板间渗、漏水,桥面铺装纵向开裂、变形、网裂、龟裂、破碎;三,耐久性因素引起的承载能力降低,桥面沥青混凝土铺装裂缝、松散坑槽、推移拥包、车辙、防水层失效,以及水泥混凝土铺装层离、保护层不足、剥落、露筋、裂缝、表层浸蚀等造成的“裸板效应”;四,预制板梁与后期浇筑的结构层分离,桥面连续构造及其附属结构在运营l,2 a内就出现开裂、破碎、脱落、露筋、松动,表观特征为结构部位下渗水、漏水浸蚀混凝土,结构功能失效,结构安全和使用寿命均严重降低。
一、铰缝病害成因分析1.铰缝结构理论的不完整性由于铰缝受力复杂,用传统的铰接板梁计算理论已不能满足设计要求。
(1)带铰缝的简支板桥梁的荷载横向分布是按铰接板(梁)法计算的。
将相邻板(梁)之间视为铰接,只传递剪力而忽视其受拉。
实际上,当铰接板承受偏心荷载时,其变形既有挠曲又有转动。
由此引起的竖向位移量带动了相邻板的挠曲和转动,传递剪力和扭矩;产生的侧向水平位移量,通过铰缝及桥面铺装向相邻板施加水平拉(或压)力。
在活载反复作用下的弹性变形也使铰缝产生反复交替的拉压作用。
装配式建筑受力性能分析与优化
装配式建筑受力性能分析与优化随着社会的发展和人们对宜居环境的需求,装配式建筑在近年来迅速崛起并得到广泛应用。
与传统建筑相比,装配式建筑具有施工周期短、质量可控、环境友好等优势。
但是,在设计和实施过程中,需要充分考虑装配式建筑的受力性能,以确保其结构的稳定和可靠性。
本文将从静力学和动力学两个方面探讨装配式建筑受力性能的分析与优化。
一、静力学性能分析与优化静力学是研究物体在平衡状态下受到的各种力学作用及其影响的学科。
对于装配式建筑而言,保证其在外界荷载作用下不发生倾覆或结构破坏是至关重要的。
1.1 荷载计算在进行装配式建筑受力性能分析时,首先需要准确计算荷载。
荷载可以分为常规荷载(如自重、活载)、温度变形荷载以及地震、风压等特殊荷载。
通过合理选择相关标准和规范,并结合具体工程条件,进行荷载计算,可以有效确保装配式建筑在使用过程中的安全性。
1.2 结构设计与分析静力学性能的优化离不开科学合理的结构设计与分析。
装配式建筑多采用钢结构或混凝土墙板等材料,因此需要考虑材料强度、刚度等参数,并进行结构的合理布置。
在结构设计阶段,应通过有限元分析等方法对装配式建筑进行受力分析,找出潜在的破坏点,并提出相应的加固措施以提高其抗震性能和承载能力。
1.3 连接节点设计与优化连接节点是装配式建筑中的关键部位,直接决定了整个结构体系的稳定性。
在连接节点的设计与优化中,应充分考虑各种受力情况,并选择适当的连接方式和材料。
同时,通过经验数据和数值模拟等手段对连接节点进行优化设计,以提高其受力性能和耐久性。
二、动力学性能分析与优化动力学是研究物体在运动状态下受到外界作用及其响应规律的学科。
装配式建筑作为一种建筑形式,也需要考虑其在地震和风压等外力作用下的动力学性能。
2.1 地震性能分析地震是装配式建筑所面临的主要自然灾害之一。
为了提高装配式建筑的抗震性能,需要对其进行严格的地震性能分析。
通过合理设置剪切墙、加强连接节点及铰接设计等措施,可以有效减小装配式建筑结构因地震引起的变形和破坏。
装配式空心板铰缝受力分析
n a l c r a c k i s t h e t y p i c a l d i s e a s e .A s t h e d e t e r i o r a t i o n o f h i n g e d j o i n t d i s e a s e ,l a t e r a l c o n n e c t i o n l o s e s i t s
f u nc t i o n g r a d ua l l y,l e a d i n g t o t h e “s i n g l e b e a m b e a r i n g” ph e n o me n o n wh i c h p o s e s a b i g t hr e a t t o t h e
a s s e mb l y v o i d e d s l a b u p p e r s t r u c t u r e ’ S d i s e a s e s d a ma g e , t h e a u t h o r i f n d s t h a t t h e h i n g e d j o i n t l o n g i t u d i —
要 ]装 配 式 空 心 板 因 构 造 简单 、 施工方便 、 工 程 造 价 较 低 等 诸 多 有 利 因 素 在 我 国 公 路 桥 梁 中 占据 了 重 要
装配式桥梁桥面铺装力学分析
装配式桥梁桥面铺装力学分析摘要:装配式板桥桥面铺装层的早期破坏大大降低了桥梁的使用寿命,针对这一问题,作者作了详细的调查,并在此基础上对铺装层的病害原因进行了分析,建立了装配式板桥桥面铺装结构的受力模型,对其进行了受力分析,并提出了确定铺装层厚度的较为可行的方法。
本文基于简支混凝土铺装层受力及其与主梁的共同工作,从结构受力的角度分析研究装配式板桥桥面铺装层结构。
关键词:桥面铺装层结构;桥面铺装弯曲正应力;桥面铺装纵缝剪切应力1、引言目前我国公路桥梁当中,中小跨径桥梁占98%;而中小跨径桥梁上部结构大多采用交通部部颁标准通用图中装配式板梁结构[1]-[2],其桥面铺装也基本上套用了标准通用图结构形式。
大量事实证明,在车流量大,超载超限车多的路段桥梁桥面铺装破坏较为严重。
桥面铺装层结构破坏已成为装配式板桥主要病害之一,严重影响了行车安全与舒适。
在其设计与施工中暴露的问题与日俱增,在这种情况下,亟需制定一套指导桥面铺装层结构的设计和施工规程,为此本文从力学计算与分析方面进行研究[3]-[4],以期找出适合桥梁设计规范要求的荷载作用下装配式板桥铺装层结构形式、合理厚度及其计算方法,为装配式板桥桥面铺装设计和施工提供指导。
2、装配式板桥桥面铺装主要破坏形式(一)铺装层沿纵缝(弯)剪切破坏就铺层受力而言:主梁(板)自身抗弯刚度较大,竖向位移较小;由于桥梁的横向刚度小,板间横向传力靠铰缝抗剪和铺装层共同传递。
板缝间的铺装层受力弯剪作用,以抗剪为主。
在多次重复荷载作用下,沿板缝间纵向开裂,因车辆分上下行,桥面中线板缝处受重复荷载作用的次数较其它位置高出数倍,故以中线处纵缝开裂最为严重。
当桥梁超载运营时,主梁(板)挠度加大,更加剧了桥面铺计的纵向开裂。
(二)桥面铺装层纵桥向弯曲受力破坏桥面铺计层横向开裂类似于刚路面的“断板”,主要发生在距伸缝1~2m范围内,以距伸缝20~50cm发生一道为多,几乎位于主梁支座中心处;对跨径较大的梁桥,跨中部位亦有发生横向开裂的现象。
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装配式铰接板桥铰缝受力分析
摘要:以实际工程为原型,按三种铰缝形式建立有限元模型,分析各种铰缝真实的受力特性,对铰缝进行优化设计。
结果表明,只配铰缝抗剪钢筋的结构受力与混凝土铰缝结构受力基本一致,其横向传递荷载能力较差,各板受力比较离散;铰缝配有横向联接钢筋的结构整体性能良好,各板受力均匀,是一种理想的铰缝型式。
关键词:装配式板桥;铰缝;受力分析;优化设计
1 引言
装配式铰接板桥以其建筑高度小、外形简单、制作方便等特点而在桥梁建设中得到广泛的应用。
它是现浇预留铰缝,将各预制板连接一起形成空间桥梁结构体系,通过铰缝横向传递荷载,使所有板块共同参与受力[1]。
通常装配式板桥设计理念是将空间结构体系通过荷载横向分布系数转化为平面结构进行分析,计算车辆荷载作用下的荷载横向分布系数采用铰接板力学模型,认为铰缝只传递剪力,而忽略弯矩的影响[2]。
按照铰接板理论,铰缝仅仅承受竖向剪力时,较小尺寸的铰缝就能满足结构抗剪要求[3]。
而空间结构分析表明,铰接板桥在承受纵向弯矩的同时还承受一定的横向弯矩,尤其在宽跨比较大的桥梁结构和斜交桥梁结构中,横向弯矩显得尤为突出[4],那么板桥结构铰缝就不仅仅只是传递剪力,还需承受一个比较大的横向弯矩荷载,出现了与设计受力状态不一致的情形,而导致铰缝在弯矩和剪力的耦合作用下出现不同程度的破
损、剥落、铰缝间距增大等病害,铰缝破坏后桥梁横向刚度减小,整体受力性能变差,铰缝处相应的桥面开裂,单板受力突出导致整体结构出现病害,承载力降低[5]。
为了避免铰接板桥由于设计上的不足而早期出现各种病害影响结构的正常使用,本文按结构实际受力状态分析铰缝受力,在分析基础上对装配式板桥铰缝进行优化设计,改善整体结构受力特性。
2 铰缝型式
大量实际桥梁病害调查结果显示,铰接板桥病害一般始于铰缝的破坏,而以往铰接板桥按铰缝只传递剪力进行设计,将铰缝尺寸做的很小,且不设置钢筋,于是导致了早期修建铰接板桥出现了各式各样的病害。
针对这种现状,国内许多学者开始注意到铰缝重要性,逐渐对铰缝型式进行了改进和完善。
以交通部历年来标准图为例,铰缝大致经过了三种型式,第一种是早期铰接板桥多采用的一种型式,主要考虑铰缝抗剪作用的小铰缝,图1为该类铰缝的代表型式;第二种铰缝型式加大了铰缝尺寸,在铰缝内设置了抗剪钢筋,但是没有重视铰缝抗弯能力,而忽略了横向连接钢筋的设置,其型式如图2所示;第三类铰缝充分注意到了铰缝的受力特点,在第二类铰缝的基础上增加了横向连接钢筋,是目前最常用的一种铰缝型式,其截面如图3所示。
图1混凝土铰缝图2 抗剪钢筋铰缝图3 横向抗弯钢筋铰缝
3. 铰缝受力特点
为了分析各类铰缝的受力特点,本文以一实际桥梁结构为原型,分别按三种铰缝型式建立有限元模型进行计算。
原型桥梁单孔跨径为16m,桥宽11.5m,横向共11块板,将板从左到右进行编号为1~11,相应的铰缝编号为1~10,其横断面如图4所示。
分别按图1~图3所示的三种铰缝型式建立有限元模型进行对比分析,为了获得较好的计算精度,将空心板内圆形等效为矩形中空,并将边板翼板折算到矩形边板进行计算,有限元模型如图5所示。
按铰缝实际尺寸和配筋率分别计算铰缝单元的参数,设置整体刚度矩阵中各个系数,模拟铰缝的真实的抗弯能力和竖向抗剪能力。
建立模型时,考虑水泥混凝土调平层参与空心板整体受力,将其与空心板在节点固结连接,沥青混凝土面层不考虑其抗力作用,按均布恒载加载在桥梁结构上面。
对各有限元模型按车辆荷载加载偏载和中载两种工况进行分析。
三种模型计算结果列于表1~表2,相应的结果比较见图6和图7
图4 模型横断面
图5 有限元模型
表1 荷载作用下铰缝横向应变
表2 荷载作用下板块跨中截面挠度
图6 中载作用下铰缝应变图7 偏载作用下铰缝应变
由表1和图6、图7可以看出,一类和二类铰缝在外荷载作用下,铰缝应变相差不大,这主要是两类铰缝都是考虑抗剪作用,而没有加入较强的横向联结钢筋。
如果仅仅考虑铰缝抗剪作用,那么混凝土铰缝在完好的情况下与配置抗剪钢筋的铰缝的传递剪力能力相
差不大,只是抗剪钢筋加强了铰缝强度,而不致于导致铰缝容易破损,所以以上结果显示一、二类铰缝的应变基本一致。
但是它们同第三类铰缝相比较,荷载作用点下各板块间横向应变较大,而远离荷载作用点处板块间横向应变相对较小,即板间横向应变变化较大,说明这两类铰缝横向传力较差;第三类铰缝相比前面两类铰缝在相应位置的铰缝横向应变要小很多,且整个横断面内各板间横向应变相差不大,说明各板在外荷载作用下受力比较均匀。
主要是由于三类铰缝横向联接钢筋的存在加强了结构横向刚度,增强了铰缝的抗弯能力,改善了结构的整体受力特性,使得各板和铰缝受力更加均匀。
表2中各板在荷载作用下的挠度比较可以看出,第一、第二类铰缝桥梁结构无论在中载还是偏载作用下各板挠度都比相应的第
三类铰缝的要大。
而且,第一、二类铰缝形成结构各板挠度离散程度较大,第一类铰缝板在偏载作用下远离荷载作用点处板块(11号板)的挠度只为荷载作用点下板块(1号板)挠度的32.2%,中载作用下边板挠度为中板挠度的69.8%;第二类铰缝板在偏载作用下11号板挠度为1号板挠度的32.4%,中载作用下边板挠度为中板
挠度的72.7%;第三类铰缝结构在偏载作用下11号板挠度为1号板挠度的86.6%,中载作用下,边板挠度为中班挠度的85.4%。
可见,第三类铰缝形成的桥梁结构体系各板块内力更加均匀,受力更加合理。
4 结论
只配铰缝抗剪钢筋的结构受力与混凝土铰缝结构受力基本一致,其横向传递荷载能力较差,各板受力比较离散;配有横向联接钢筋的铰缝形成的结构整体性能良好,各板受力均匀,是一种理想的铰缝型式。
注:文章内的图表及公式请以pdf格式查看。