鋼筋混凝土實心板斜交橋梁受力分析

何 愛 平

(衡水市市政工程管理處，河北 衡水 053000)

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·橋梁·隧道·

鋼筋混凝土實心板斜交橋梁受力分析

何 愛 平

(衡水市市政工程管理處，河北 衡水 053000)

以山西省一簡支梁結(jié)構(gòu)形式的東梁溝橋為例，介紹了橋梁概況，選取了其中一跨作為數(shù)值模擬的模型，運用有限元軟件建立了橋梁的三維模型，并對斜交角度為20°，30°，40°三種工況進(jìn)行了受力對比分析，為今后養(yǎng)護(hù)工作提供理論依據(jù)。

斜交橋梁，簡支梁，自重荷載，整體現(xiàn)澆實心板

1 斜交橋梁現(xiàn)狀

隨著我國的發(fā)展，橋梁的建設(shè)和運營水平也相應(yīng)提高，在建設(shè)過程中常常由于橋位的地形限制，或者是由于公路對線型的特殊要求從而將橋梁做成斜交橋。雖然斜交橋梁能改善路線的線型，但是由于斜交角的影響，在豎向荷載作用下受彎的同時伴隨扭矩產(chǎn)生，在扭矩荷載作用下扭轉(zhuǎn)時又導(dǎo)致產(chǎn)生彎曲，因此彎扭耦合，受力十分的復(fù)雜。

在我國國省干線公路上，仍有一大部分斜交整體現(xiàn)澆實心板處于服役期，隨著公路交通形式、交通量的迅速發(fā)展，整體現(xiàn)澆實心板橋梁在運營多年之后出現(xiàn)了各種病害，極易出現(xiàn)貫穿全跨的縱向裂縫，裂縫走向平行于橋梁軸線方向，且寬度較大。伴隨著橋梁的運營，內(nèi)部鋼筋受到酸堿性環(huán)境及水的影響，對耐久性產(chǎn)生不利影響。

2 橋梁概況

本文以山西省國省干線上的一座斜交鋼筋混凝土現(xiàn)澆實心板梁橋東梁溝橋為例。該橋橋梁全長22 m，跨徑布置為3 m～6 m，橋面凈寬7.9 m，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土現(xiàn)澆實心板，簡易油毛氈支座，下部結(jié)構(gòu)為漿砌塊石重力式墩臺，斜交角度20°，橋面為水泥混凝土鋪裝，兩側(cè)設(shè)有鋼筋混凝土防撞護(hù)欄，設(shè)計荷載等級汽車—15級，修建年代為1983年11月。

該橋的主要病害為：

1)橋面系主要病害為橋面鋪裝橫向及縱向開裂，局部存在嚴(yán)重網(wǎng)狀裂縫；2)上部結(jié)構(gòu)主要病害為實心板存在大面積銹脹露筋、空洞露筋，局部存在滲水泛白，貫穿縱向裂縫4條，寬度D=0.18 mm～0.4 mm；3)下部結(jié)構(gòu)主要病害為橋墩滲水泛白、混凝土破損、開裂，橋臺滲水泛白、砌縫脫落。

3 數(shù)據(jù)計算

本文結(jié)合東梁溝橋的實際情況，考慮到該橋結(jié)構(gòu)形式為簡支梁，故選取其中一跨作為數(shù)值模擬的模型。選用有限元分析軟件Midas/Gen建立橋梁的三維模型，分別設(shè)定斜交角度為20°，30°，40°三種工況，進(jìn)行受力的對比。具體計算情況如下所示：

1)斜交-20°加自重荷載，查看計算結(jié)果：

a.最大正彎矩分布在鈍角位置，值為1.067×102kN·m；b.在兩個銳角處分布了最大負(fù)彎矩；彎矩等值線分布云圖如圖1所示。

2)斜交-30°加自重荷載，查看計算結(jié)果：

a.最大正彎矩分布在鈍角位置，值為1.647×103kN·m；b.在兩個銳角處分布了最大負(fù)彎矩；彎矩等值線分布云圖如圖2所示。

3)斜交-45°加自重荷載，查看計算結(jié)果:

a.最大正彎矩分布在鈍角位置，值為4.807×103kN·m;b.在銳角處分布了最大負(fù)彎矩；彎矩等值線分布云圖如圖3所示。

4 結(jié)語

通過計算分析可以看出整體現(xiàn)澆實心板斜交橋梁受力特點：

1)最大彎矩處于鈍角位置，且主彎矩方向與兩鈍角連線基本平行；銳角處出現(xiàn)最大負(fù)彎矩。

2)隨著斜交角度的增大，鈍角受力大效應(yīng)就越明顯，銳角處負(fù)彎矩在減小。

3)結(jié)合梁板的彎矩等值線云圖，我們推斷整體現(xiàn)澆實心板出現(xiàn)順橋向縱向裂縫是斜交橋梁受力的體現(xiàn)。

4)分析了受力狀態(tài)并總結(jié)規(guī)律，指導(dǎo)我們在橋梁檢查工作中重點檢查該類橋梁鈍角薄弱位置處的支座、混凝土板的受力狀態(tài)，為我們的養(yǎng)護(hù)工作提供理論基礎(chǔ)。

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[2] 劉 鵬,邱潔霖.基于梁格法和整體梁單元法的異形梁橋的計算分析對比[J].江西建材,2014(2):21-22.

[3] 王懷中,呂艷平.論梁格法在立交橋梁設(shè)計中的應(yīng)用[J].廣東科技,2013(10):28-29.

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[5] 劉洪波.異型梁橋的梁格法計算[J].山西交通科技,2012(3):91-92.

Analysis on the oblique interconnection stress with steel reinforced concrete solid slab

He Aiping

(HengshuiAdministrationDepartmentofMunicipalEngineering,Hengshui053000,China)

Taking the Donglianggou bridge with a simply-supported beam structural form in Shanxi province as an example, the paper introduces the bridge conditions, selects one span as the numerical simulation model, establishes three-dimensional bridge model by applying finite element software, and carries out stress comparative analysis under three working conditions with respective oblique angle of 20°, 30°, 40°, which has provided theoretical basis for maintenance in future.

oblique interconnection, simply-supported beam, self-weight load, integral cast-in-situ solid slab

1009-6825(2017)18-0156-02

2017-03-16

何愛平(1976- )，男，高級工程師

U441.2

A