连续箱梁底板受力分析

连续箱梁底板受力分析

0 引言

箱形截面由于具有良好的结构受力性能。在结构施工过程中或使用过程中具有良好的稳定性。能适应现代化施方法的要求。被广泛应用于各种桥梁[1]- [2]。然而近年来。随着大吨位预应力技术的大量采用，以及箱梁宽度的增加和底板厚度的减薄，箱梁局部破坏或失稳现象明显增多。因为箱梁构造的原因，底板预应力筋张拉时会在箱梁底板产生垂直于板平面的作用于管道的径向荷载，此径向荷载会产生底板横向受弯，如图1所示，从而形成底板的横向受弯正应力；同时，由于预应力管道削弱了底板截面受力，作用于管道底部的荷载会产生沿管道中心的局部受拉。其中底板横向弯曲产生的正应力较大，在应力分布中占据主导地位，竖向局部应力尽管数量略小，但钢筋布置不容易处理或容易忽视而形成沿波纹管中心连线的分层拉裂[3]。

本文以箱梁底板横向受弯的简化计算模型为例，提出对连续箱梁桥底板构造设计的优化方法，以供以后的工程设计提供参考价值。

1 箱梁底板受力分析

预应力外崩力作用下的箱梁底板受力一般可以采用空间实体单元的有限元分析，计算结果更加精确。但有时从设计角度而言，简化计算方法也可以为设计提供较大的参考价值，同时简化计算方法还可以为空间分析结果的复核提供参考。在此，提出箱梁底板横向受弯的简化计算方法和公式，供设计中参考使用。

箱梁底板的横向受弯与箱梁顶板承受车轮荷载的计算方法类似，箱梁底板也可以认为是弹性支撑于腹板上的单向板。因为是简化计算，为简单起见，径向力可以按照沿纵向均布的荷载计算，当然也可以按集中力计算，但需要按照单向板的有效工作宽度计算有效板宽。

根据多跨连续单向板的计算方法，底板横向受力的计算可以采用如下的简化计算方法计算：

2）根据板厚t和腹板高度h确定弯矩修正系数，计算跨中弯矩和支点弯矩。

当时：（1.1）（1.2）

与空间实体有限元计算结果对比，，。所以，简化计算与实体有限元计算结果比较接近，可以用于粗略估算。

2 结论

本文通过对某刚构桥在跨中设置与不设横向加劲肋2種情况的空间有限元分析，得到如下结论：

1、连续刚构除应进行常规的考虑箱梁受力特点的整体受力分析和桥面板的局部分析以外，还应考虑底板在预应力外崩力作用下的横向受弯和局部受拉计算，并根据计算结果进行相应的钢筋配置和验算。

2、箱梁底板的横向受弯效应分析计算可以建立采用带孔道的局部梁段上承受径向力作用，腹板可以认为是对底板形成弹性约束。

3、箱梁底板沿管道连线局部受拉的计算，可以简化为按削弱后截面直接抗拉计算。

参考文献：

[1] 王仁贵，吴伟胜，庞颂贤.预应力连续刚构桥设计[A].中国公路学会桥梁和结构工程学会2003年全国桥梁学术会议论文集[C].人民交通出版社.2003.

[2] 范立础编著. 预应力混凝土连续梁桥.人民交通出版社.1988.

[3] 李彦兵.预应力混凝土箱梁桥开裂原因分析与防治措施[J].公路.2006年第8期.