植入式桥面连续构造

1
10
13
45
2
13
13
60
空心板
3
16
13
80
4
20
13
90
5 小箱梁 25
13
1400
6 T梁
50
13
2600
梁宽 （cm）
横向分配系数
转角（弧 度）
125 125 125 125 2400 2385
0.3224 0.3026 0.2858 0.2290 0.6140 0.6480
1.93×10-3 1.48×10-3 1.07×10-3 1.28×10-3 1.12×10-3 1.74×10-3
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ECS构造设计
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2种工况下应力
采用Midas6.11计算：
□ 车道荷载下最大的梁端转角：1.404×10-3rad和0.418×10-3rad ；
□ 正温差效应的转角是1.27×10-3rad，反温差效应的转角是-6.37×10-4rad；
汽车荷载作用下桥面连续构造应力（单 位：MPa）
部位
埋入钢筋 透水
排水管
橡胶层 精品课件
ECS构造设计 截面图
1030
80
200
20
195 30～50 195
20
200
80
沥青混凝土 混凝土
2
5
1
6
5 3&4
80
混凝土梁体
混凝土梁体
7
1- 植入式桥面连续装置 2- 植入式桥面连续装置（8mm钢筋）
3- 桥 面 铺 装 钢 筋 网 φ 10mm,间 距 10× 10cm
根据金丽温高速公路金丽段和温州西过境段的 详细调查，在被调查的298座桥梁中有134座桥 梁在桥面连续部位开裂，占被调查桥梁数的 45.0%，开裂的桥面连续数量共417条，占病害 桥梁桥面连续1858条的22.4%，为全部4132条 桥面连续的10.1%。
浙江省70%以上桥梁都存在盖梁、台帽水侵害。
8-10cm厚度内共有5层钢筋，钢筋过于密集、混凝土浇筑质量难 以保证。
钢筋没有形成钢筋骨架，施工时容易移位、变形. 底部橡胶隔离层很薄，在混凝土浇筑时损坏、混凝土落底 。
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传统桥面连续装置及存在的缺点问题
受力方面：
桥面连续结构的上、下缘长期处于弯拉、弯剪或弯压的复杂应力 状态之中。
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研究内容
提出新的桥面连续—植入式桥面连续(ECS)结构 通过有限元理论计算分析、足尺模型试验、实际应用
三个方面的研究，验证新型桥面连续构造的优越性 经济性分析 结构优化设计 提出设计、施工规定和施工工艺，为推广研究成果的
应用创造条件
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传统桥面连续装置及存在的缺点问题
设计施工方面：
植入式桥面连续（ECS）构造 在公路桥梁中的应用研究
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研究背景
2008年底，我国已建桥梁59.46万座，年增 1.5万座664公里桥梁。
2008年底，浙江省国省道共有桥梁8396座， 计91.96万米。
已建成的桥梁中70%以上是简支梁桥。 桥面连续是简支梁桥的重要构造措施，对桥
梁受力性能和使用性能改善、减低桥梁维护 费用、确保道路交通的畅通具有重要意义。
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桥面连续破损带来的影响
影响行车舒适性和增大车轮冲击作用，
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桥面连续破损带来的影响
导致桥墩水侵蚀，影响下部结构的耐久性，
此处增加照片
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桥面连续破损带来的影响
提高养护成本、对交通正常通行影响大。
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研究目的
在总结传统桥面连续结构存在的问题基础上， 提出新型桥面连续结构，避免桥面连续部位开 裂，确保行车安全性和舒适性，解决因桥面连 续部位开裂引起的桥墩、盖梁水侵害问题，提 高公路桥梁的使用寿命。
□ 汽车制动力引起的桥面连续部位拉、压应力（工况2）
σz =282.9×10-3/13/0.08=0.27MPa
□ 车轮荷载作用在桥面连续处引起的局部受力效应（效应5）
σj：上缘应力为0.6MPa，下缘应力为-1.2MPa
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ECS构造设计
下列2种工况下起控制作用
□ 车道荷载满布工 相况 一邻：两满 跨布 时公 路引一起级 的车 下道 荷挠载转引 角起 效梁 应端 转（角工况3）
4）梯度温度作用中的正温差将引起梁端上挠转角效应，导致上缘受压、 下缘受拉；反温差效应正好与之相反。所产生的应力计为σt。
5）车轮荷载作用在桥面连续处引起的局部受力效应。所产生的应力计为 σj。
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ECS构造设计
下列三种工况下应力较小
□ 简支梁在整体温度变化下引起的收缩或伸长（工况1）
σw=83.48kN/（0.062*1）=1346.5kPa=1.35Mpa
一跨作用qk +Pk， 邻跨作用qk
刚接板 ECS 式
一跨作用qk，邻 跨作用qk
截面薄弱，在车辆荷载和温度梯度荷载作用下混凝土容易开裂。
桥面连续构造
桥面连续构造
梁体
梁体
梁体
梁体
车辆荷载
两端切缝型桥面连续受力变形
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温差效应
国内外研究现状
英国：ECC桥面连续构造
日本：CFRP的桥面连续构造
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ECS构造设计
新型桥面连续构造设计要点： 使应变被分散、分布均匀，减小应力水平 避免上层沥青混凝土出现反射裂缝 增强了排水功能，杜绝桥墩水侵害 保证施工质量，防止混凝土浆液下渗
Pk=240kN
Qk=10.5kN/m
□ 梯度温度作用引起上挠转角效应、下挠转角效应（工况4）
T+
T+
T-
T-
T-
T-
T+
T+
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ECS构造设计
2种工况下应力
□ 通过分析找到转角效应最大的跨径：10m跨空心板
常用型式简支梁在公路I级车道荷载作用下的最大梁端转角
序 号
类别
跨径（m） 桥宽（m）
梁高 （cm）
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桥面连续的作用
构造：多孔简支梁用桥面铺装层将接头连接成 为一体，省去相邻跨桥梁之间的伸缩缝。
作用：在不改变简支桥梁受力条件下为车辆提 供连续、平稳的行车道。
应用：我国自20世纪70年代问世以来，受到工 程界广泛欢迎，应用普遍。
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桥面连续破损状况
根据浙江省8条高速公路2750座桥梁初步调查， 有170座桥梁存在明显桥面连续破损病害；
4- 加密钢筋φ10mm
6- 混凝土铺装层
5- 辅助钢筋φ10mm
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ECS构造设计
考虑以下5种工况:
1）简支梁在整体温度变化下引起的收缩或伸长。所产生的应力计为σw。
2）汽车制动力引起的桥面连续部位拉、压应力。所产生的应力计为σz。
3）车道荷载满布相邻两跨时引起的下挠转角效应，转角变形将使连续部 位产生上缘受拉下缘受压的弯曲应力。所产生的应力计为σq。