钢板混凝土组合桥面板的优化设计

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钢筋混凝土梁桥设计方案的优化与创新研究

钢筋混凝土梁桥设计方案的优化与创新研究

钢筋混凝土梁桥设计方案的优化与创新研究1. 引言钢筋混凝土梁桥是现代交通建设中常用的桥梁形式之一,具有结构稳定、施工方便等优点。

然而,在市政工程建设中,钢筋混凝土梁桥的设计与施工常常会遇到一些问题,例如桥梁的承载能力、结构设计的优化以及创新方案的研究等。

本文旨在研究如何优化和创新钢筋混凝土梁桥的设计方案,提高其性能和使用寿命。

2. 钢筋混凝土梁桥设计方案的优化2.1 梁桥结构设计的优化在钢筋混凝土梁桥的设计中,可以采用优化设计的方法,通过对结构各部分的尺寸、材料以及布置方式进行优化,以提高桥梁的承载能力和结构安全性。

优化设计可以利用计算机辅助设计软件进行分析和优化,通过多次迭代,找到最优的设计方案。

同时,还可以考虑使用新型材料,如高性能混凝土,以提高桥梁的强度和耐久性。

2.2 跨径设计与优化钢筋混凝土梁桥的跨径设计是桥梁设计的关键环节之一。

在设计中,需要根据不同的桥墩间距、地质条件、交通流量等因素,选取合适的梁桥跨径。

为了优化设计方案,可以考虑采用多跨径梁桥,通过增加桥墩的数量,减小每个梁段的跨度,从而提高桥梁的整体性能。

2.3 梁桥的抗震设计优化地震是造成桥梁倒塌的主要原因之一。

为了提高钢筋混凝土梁桥的抗震性能,可以采取一系列的措施。

首先,可以在设计中考虑合理的桥梁几何形状,如采用曲线梁或变截面梁,以提高桥梁的柔性和韧性。

其次,可以使用抗震构件,如横撑、加劲梁等,以增加桥梁的抗震能力。

最后,可以利用新型材料如形状记忆合金等,以提高桥梁的抗震性能。

3. 钢筋混凝土梁桥的创新研究3.1 新型梁桥结构设计在钢筋混凝土梁桥的设计中,可以考虑采用新型的结构形式,如悬索桥、斜拉桥等,以提高桥梁的运载能力和美观性。

同时,还可以结合桥梁的实际情况,开展桥梁振动分析与控制研究,以减小桥梁的振动幅度和频率,提高安全性和舒适性。

3.2 钢筋混凝土梁桥材料创新钢筋混凝土梁桥材料的创新是提高桥梁性能和使用寿命的重要途径之一。

公路桥梁钢-混凝土现浇组合桥面板技术指南

公路桥梁钢-混凝土现浇组合桥面板技术指南

一、概述公路桥梁作为城市交通的重要组成部分,其性能与质量直接影响着城市交通的畅通和安全。

而在公路桥梁的建设中,桥面板作为载荷传递和行车表面的重要组成部分,其质量和性能同样至关重要。

钢-混凝土现浇组合桥面板技术,在公路桥梁建设中得到了广泛应用,其结构优越、性能稳定、施工方便的特点受到了工程师和施工方的青睐。

二、钢-混凝土现浇组合桥面板的优势1. 结构优越钢-混凝土组合桥面板是以钢梁作为主要承载结构,在混凝土铺筑后,形成钢-混凝土复合结构,具有承载能力强、受力均匀的优势。

相较于传统的纯混凝土桥面板,钢-混凝土组合桥面板在跨度较大、荷载较重的情况下能够提供更好的承载性能。

2. 施工方便钢-混凝土组合桥面板的施工过程中,首先进行钢梁的预制和安装,然后再进行混凝土的现浇,这种分步施工方式避免了混凝土的浇筑过程对钢梁的损坏,同时也大大提高了施工效率。

3. 耐久性高钢-混凝土组合桥面板在受力时,钢梁和混凝土能够相互协同工作,有效减少了混凝土的龄化速度,延长了桥梁的使用寿命。

钢-混凝土组合桥面板能够更好地抵抗环境因素和车辆荷载的作用,具有更长的使用寿命。

三、钢-混凝土现浇组合桥面板的施工工艺1. 钢梁预制钢梁的预制主要包括钢材的裁剪、焊接和防腐处理等工序。

预制好的钢梁需要经过严格的质量检测,确保其尺寸和质量符合设计要求。

2. 钢梁安装在桥梁主体结构完成后,钢梁需要通过吊装设备精准安装到设计位置,并进行有效的连接和固定。

3. 架设模板钢梁安装完成后,需要根据设计要求设置现浇混凝土用的模板,确保混凝土浇筑时的准确性和牢固性。

4. 混凝土浇筑混凝土浇筑过程中需要控制浇筑速度、质地、密实度等参数,保证桥面板混凝土的质量和性能。

5. 后续工序混凝土养护完成后,需要进行表面修整、铺装防水层、进行防腐处理和路面铺装等后续工序,最终形成完整的桥面板结构。

四、钢-混凝土现浇组合桥面板的质量控制1. 材料质量控制钢材和混凝土是钢-混凝土组合桥面板的主要材料,其质量直接影响桥面板的性能。

钢与混凝土组合梁桥设计与施工

钢与混凝土组合梁桥设计与施工

钢与混凝土组合梁桥设计与施工摘要:介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-中山北路桥设计与施工概况及主要技术要点和创新点.中山北路桥上跨道路主要干道环线中山北路高架桥,为三跨30m+55m+30m预应力混凝土与钢组合连续梁桥,即边跨为预应力混凝土土箱梁,并自中墩支点向跨中伸出2。

5m与预制箱梁纵向连接,经体系转换形成连续梁,钢梁上桥面板为钢筋混凝土结构,采用剪力钉连接技术形成组合梁。

目前该桥已施工完毕,经验收,质量被评为优良.关键词:组合梁;连接技术;设计与施工技术;一、概述中山北路桥位于轨道交通明珠线与上海市中山北路、西体育路、新市路、西江湾路的交汇处,上跨道路中山北路高架桥,与其斜交角约为30°.桥梁上部结构为三跨(30+55+30米)连续梁结构,其两边跨为预应力混凝土现浇箱梁,梁高为1。

90~2.35米。

中跨为钢-混凝土结合梁,梁高2。

35米,全桥宽8。

9~8.92米。

桥梁中墩采用圆形独柱结构,直径2。

0米,墩高16。

804米(1#墩)和15.604米(2#墩) 。

两边墩为双矩形柱加系梁结构,墩高18.301米(0#墩),15.591米(3#墩).基础均为钻孔灌注桩、承台结构。

二、桥型选择(一)方案选择由于城市交通的发展,城市立交桥跨越主要交通干道时有发生,针对这种跨度大、曲线斜交的桥梁,常采用的桥梁型式有预应力混凝土梁或钢与混凝土结合梁.预应力混凝土梁常用的施工方法有支架现浇和悬臂浇注法,支架施工严重影响相交主路交通,而悬臂浇注时由于采用的挂篮等施工设备需占用一定空间,增加了桥梁高度,而造成不必要的浪费.连续结合梁施工时常采用分段制作现场拼装,主跨接头一般设在弯距零点附近,拼装时须在接头处搭设临时支架,仍会局部影响主路交通。

而简支结合梁梁高较高,跨度受到限制.因此,寻找一种跨度大、重量轻、能预制安装的桥梁结构形式非常必要,预应力混凝土箱梁与结合梁的纵向连接结构,是一种非常有效且有竞争力的方案。

钢板组合梁桥钢梁及桥面板施工技术分析

钢板组合梁桥钢梁及桥面板施工技术分析

Construction & Decoration建筑与装饰2022年4月下 109钢板组合梁桥钢梁及桥面板施工技术分析唐苏西安徽省路港工程有限责任公司 安徽 合肥 230022摘 要 随着我国经济的快速发展,全国路网的不断优化完善,我国出现了大量的桥梁工程;在桥梁建设发展过程中,各种不同类型的桥梁涌现出来。

钢板组合梁桥就是一种新的结构应用在现代桥梁的施工中,其将钢梁与预制的桥面板有连接件连接成组合体共同承受荷载变形。

为了探讨钢板与混凝土组合梁桥在公路桥梁中的应用,更好地研究钢板组合梁的施工技术,本文针对钢板组合梁桥的施工技术进行分析,从基础施工、加工工艺流程、预制桥面板安装等方面进行讨论;研究钢板组合梁安装的技术难点及质量控制要点。

关键词 桥梁工程;钢板组合梁;受力;吊装;安装精度;桥面板Construction Technology of Steel Beam and Deck Slab of Steel Plate Composite Beam BridgeTang Su-xiAnhui Province Highway & Port Engineering Co., Ltd., Hefei 230022, Anhui Province, ChinaAbstract With the rapid development of economy in China and the continuous optimization and improvement of the national road network, a large number of bridge projects have appeared in China. During bridge construction and development, various types of bridges have emerged. The steel plate composite beam bridge is a new structure used in the construction of modern bridges, which connects the steel beam and the prefabricated deck slab with connectors to form a composite body to jointly bear the load and deformation. To discuss the application of steel plate and concrete composite beam bridges in highway bridges and better study the construction technology of steel plate composite beam bridges, this article analyzes the construction technology of steel plate composite beam bridges, discusses from the aspects of foundation construction, processing process and prefabricated deck slab installation, and investigates the technical difficulties and quality control points of steel plate composite beam installation.Key words bridge engineering; steel plate composite beam; force; hoisting; installation accuracy; deck slab引言钢板组合梁桥上部结构施工过程,其关键控制点和施工技术已成熟[1]。

钢砼组合箱梁桥面板工程施工组织设计方案

钢砼组合箱梁桥面板工程施工组织设计方案

钢砼组合箱梁桥面板工程施工组织设计方案钢砼组合箱梁桥面板工程施工组织设计方案一、编制依据:1). 北京市市政工程设计研究总院《深圳市丹平快速路一期工程》(第二合同段钢箱梁桥梁部分施工图设计)。

2). 我公司的技术、机械设备装备情况。

3). 国家和行业现行施工规范及验收规范、技术规程、标准以及深圳市相应验收规范、技术规程和标准。

二、工程概况:深圳市丹平快速路一期工程位于深圳市罗湖区,本工程采用地下道路形式,路线大致为东西走向,西起爱国路立交,穿越东湖公园,位于深圳水库南侧,以隧道形式与东部过境高速近期实施段相接。

第二合同段东湖立交项目包含A匝道(A0# 墩~A3# 墩)、B匝道(B4# 墩~B5# 墩)、C匝道(C10#墩~C14#墩,C14#墩~C16#墩)共4联钢- 混组合连续梁。

其中:①A匝道(A0# ~A4# 墩)主梁采用钢 - 混组合箱梁,梁高 1.6m,其中预制高度 1.25m,现浇桥面板厚度 0.28~0.35m。

桥梁中线处分孔为35+35+35=105m 。

横向为单箱双室断面,箱室全宽9.50m,底板宽5.50m,外悬臂2.00m。

钢箱底板水平,腹板高度不同,桥面横坡由腹板高度变化形成。

共分5个制作段工厂预制,现场在各制作段接口处设临时墩,钢箱制作段现场吊装就位,高强螺栓栓接。

②B匝道(B4# ~B5# 墩)主梁采用钢 - 混组合箱梁。

梁高 1.8m,其中预制高度1.45m,现浇桥面板厚度0.28~0.35m。

桥梁中心线处分孔为一孔简支40m。

横向为单项双室断面,箱室全宽10.00m,底板宽6.00m,外悬臂2.00m。

钢箱底板水平,腹板高度不同,桥面横坡由腹板高度变化形成。

共分3个制作段工厂预制,现场在各制作段接口处设临时墩,钢箱制作段现场吊装就位,高强螺栓栓接。

S③ C 匝道( C10#~C14#墩, C14#~ C16#墩)主梁采用钢 - 混组合箱梁梁高 1.8m ,其中预制高度 1.45m ,现浇桥面板厚度 0.28~0.35m 。

钢板组合梁桥设计要点分析

钢板组合梁桥设计要点分析
主梁分段及连接方式、桥面板等进行了分析ꎬ对相关构造及设计提出了建议ꎬ总结得出钢板组合梁在构造合理、工
法适宜的前提下ꎬ在 20 ~Fra bibliotek100m 跨度范围内具有很强的优势ꎮ
关键词: 梁高ꎻ板厚ꎻ主梁分段及连接ꎻ桥面板ꎻ湿接缝
中图分类号: U448. 21 + 6 文献标识码: B
度为 200mm(注:X 为跨径ꎬL T 为桥面宽度)
内板厚在不断变化ꎮ 主梁分成节段数太多ꎬ好处是
为翼缘板厚ꎬb f 为翼缘板自由外伸宽度)
患多ꎬ也增加了焊缝处破坏、疲劳等发生的可能性ꎬ
对受拉及受压翼缘都应满足长细比要求 b f / t f≤12( t f
受压侧翼缘宽厚比限制与钢材强度有关ꎬ对于抗拉强

等参数ꎮ
主梁高度是钢板组合梁桥最为重要的设计参
数ꎬ对桥梁的强度、刚度等主要性能起决定作用ꎮ 国
内外设计指南均基于实践经验对梁高参数的取值进
行了建议ꎬ其中同济大学刘玉擎教授编著的«组合结构
桥 梁 » 及 欧 洲 « Steel - Concrete Composite Bridges
Sustainable Design Guide»设计指南的建议高跨比和计
段亚军1 ꎬ谢敏杰2 ꎬ熊必章2 ꎬ王立超3
(1. 浙江省交通规划设计研究院有限公司 杭州市 310031ꎻ 2. 湖州城建投资集团有限公司 湖州市 313000ꎻ
3. 华汇工程设计集团股份有限公司 绍兴市 312000)
摘 要: 钢板组合梁桥构造简单、设计和建造适用条件广泛、制作与施工方便ꎬ对钢板组合梁桥的梁高、板厚、
AASHTO

净高)
无纵向加劲肋的腹板 D / t w≤150ꎬ有纵向加劲肋时 D /

连续双工字钢板组合梁优化设计概述

连续双工字钢板组合梁优化设计概述李井辉【期刊名称】《《山西建筑》》【年(卷),期】2019(045)021【总页数】3页(P1-3)【关键词】钢—混组合梁桥; 双向板; 优化设计【作者】李井辉【作者单位】辽宁省交通规划设计院有限责任公司辽宁沈阳 110166【正文语种】中文【中图分类】U442.50 引言钢板组合梁桥是组合结构桥梁的一种常见形式,由工字形钢主梁、横梁、混凝土桥面板、连接件、加劲肋组成,具有结构形式简单、受力明确、预制施工方便、易于维修养护、跨度适用范围广等优点;本文介绍下30 m跨径的连续双工字钢—混组合梁桥优化设计过程。

1 30 m跨径连续双工字钢—混组合梁桥简介双工字钢板组合梁桥单幅桥面宽度为12.50 m,混凝土桥面板和钢主梁、横梁通过剪力钉连接;本次设计不设置预应力钢束,负弯矩区采用强配筋控制裂缝的模式,对应的施工方案如下:架设临时墩→分段吊装钢梁→在临时墩上将分段钢梁拼接成整体→拆除临时墩→吊装预制桥面板→浇筑湿接缝→施工铺装及防撞墙。

桥梁断面如图1所示。

2 桥面板设计概述钢板组合梁的桥面板受力模式属于双向板、受力复杂,本次是通过建立板壳、实体模型来分析桥面板受力;模型中桥面板采用6面体单元模拟、钢板梁采用板单元模拟,钢混之间的连接采用节点耦合模拟;建模时桥面板采用等厚度,主要考虑:1)建模方便,节省时间;2)桥面板横向各截面惯性矩相同,应力结果与内力结果等价。

有限元模型如图2所示。

桥面板设计流程:依据设计经验、搜集的资料、设计控制指标等初步拟定结构尺寸→双主梁合理间距分析→大横梁合理间距分析→桥面板优化设计。

初步拟定的典型尺寸见表1。

表1 初拟结构尺寸表主梁间距L/m横梁间距B/m桥面板平均厚度/cm翼缘宽度mm7527800根据初拟尺寸进行初步计算可知:1)30 m跨径连续梁,受拉翼缘厚不大于50 mm时,组合梁最适合的梁高为2 m。

2)局部荷载作用下桥面板纵、横向弯矩值基本一致时,横梁高度采用80 cm较合适。

钢混组合桥面板设计论文

钢混组合桥面板设计论文【摘要】组合面板在我国已有初步的研究和应用,如广东佛山市东平大桥的建设就成功运用了组合桥面板,并对板结构进行了弯矩静载试验;杨勇等学者对不同参数的组合桥面采用简支梁的加载方法,进行了动静载荷实验。

1.引言组合结构由于具有整体受力的经济性、发挥材料各自特点、施工简便的优点,在工程实践中被广泛应用。

在20世纪80年代,组合结构在理论和施工方面都取得了新的进展,钢桥结构得到了极大的简化,不同形式的组合结构桥梁也相继出现,而 2 根主梁的组合钢板梁桥成为最受欢迎的一种桥梁结构。

各国相继制定了统一规范,统一和简化了桥梁结构体系。

传统钢-混凝土组合梁桥多采用钢筋混凝土桥面板,但是随着主梁根数的减少和梁间距的逐渐增大,要求桥面板具有更高的跨越能力,就要求桥面板具有较大抗弯刚度和承载能力,而钢混组合桥面可以满足要求。

钢混组合桥面具有钢筋混凝土桥面板和钢桥面板的诸多性能优势:在桥梁施工过程中,钢板起到模板的作用,不需要拆除;钢混组合桥面板在桥面板的翻修、改建和加固工程中更加方便;钢混组合桥面板比钢筋混凝土桥面更具有耐久性。

钢混组合桥面板的这些优点,使其具有广阔的发展前景。

2.钢混组合桥面板的发展历程组合板的研究和应用已经有八十多年的历史,但是历史早期没有组合结构的概念。

钢板与混凝土组合效应的积极利用是源于 20世纪50 年代,由法国开发的开发的罗宾逊式组合桥面板,当时法国在建造Tancarville 悬索桥过程中为了减轻桥面板的重量发明了组合面板。

但是当时的组合面板由于技术不成熟的原因,其性能与混凝土桥面板差距不大,且成本较高,所以只在一些特殊的条件下才会使用,如施工空间受限的跨线桥和旧桥面板更替。

由于日本长期受到地震的影响,所以该国的建筑物、桥梁等对抗震性能要求较高,钢混结构良好受力性能和经济性,在抗震建筑上得到了成功应用,钢混组合桥面板方面的研究和应用都处于世界领先地位。

在1969年,日本建设西栗桥时就成功运用了钢混组合桥面板,并且在此后18年里,经过理论研究和实践,全面提高这种结构的性能,展示了该组合结构的桥面板性能优良、质量轻、造价低等优良特性。

钢箱梁桥面铺装优化设计

钢箱梁桥面铺装优化设计万俊;丁庆军;胡方杰;高荣雄【摘要】本文结合国内外大跨径钢箱梁桥面铺装的常用方案及其使用效果,提出传统铺装方案存在的主要问题。

利用三阶段力学分析方法研究活载作用下钢箱梁桥面铺装的应力分布特点,提出钢箱梁桥面铺装的控制应力,分析控制应力随钢桥面板厚度、铺装层厚度等因素的变化规律。

结合工程实例武汉市黄浦大街—金桥大道快速通道工程L32联大跨连续钢箱梁,提出了新型的钢箱梁桥面铺装方案:采用轻质高韧混凝土作为刚性下面层的铺装方案。

该方案主要特点有:以轻质高韧混凝土代替沥青混凝土为铺装层下面层,在钢桥面板焊接剪力件,设置集防水、粘结、应力吸收功能于一体的高粘高弹改性沥青功能过渡层。

利用局部模型对该方案进行受力性能分析,结合室内试验结果,表明本方案理论上可行。

%This thesis puts forward the main problems existing in the traditional paving plan based on the using effect of the commonly used scheme of long-span steel box girder bridge deck pavement in the domestic and overseas. The stress distribution of steel-box girder deck under live load has been studied and put forward the control stress of steel box girder deck and then analyzed the variation between the control stress and the factors such as the steel deck thickness and pavement layer thickness by using three stage mechanical analysis methods. A new steel deck pavement scheme has been proposed:the pavement program uses lightweight high-ductile concrete as a rigid layer, based on engineering example:L32 unit of long span continuous steel box girder projects of Jinqiao Road. The main features of the program are that: the pavement below layers arelightweight high-ductile concrete instead of asphalt concrete, and the steel deck plate has welded shear parts of high-elasticity high-viscosity modified asphalt intermediate layer which has the function of water proof, cementation, stress-absorbing. By the mechanical analysis to this program and the combination of the laboratory test results, the program is theoretically possible.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】8页(P6-13)【关键词】钢箱梁桥面铺装;轻质混凝土;应力分析;高粘高弹改性沥青【作者】万俊;丁庆军;胡方杰;高荣雄【作者单位】武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北武汉 430015;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉 430070;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉 430074;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U443.33因其技术难度与复杂性,大跨径正交异性钢箱梁桥面铺装一直受到国内外学术界与工程界的重视,但钢桥面铺装技术并未得到较好的解决。

钢-uhpc轻型组合梁桥面板结构型式研究

钢-uhpc轻型组合梁桥面板结构型式研究钢-uhpc轻型组合梁桥面板结构型式研究摘要:本文主要研究了钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构的型式,采用有限元分析方法进行计算,得出了桥面板结构的受力性能,探讨了不同型式的钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构的优点和缺点,并提出了优化措施。

关键词:轻型组合梁,超高性能混凝土,有限元,桥面板,结构优化引言随着国家交通建设的日益发展,桥梁建设也日益重要,而桥梁的组件中桥面板就起到了非常重要的作用。

桥面板的要求非常高,不仅要求其满足设计强度,而且还要满足美观、经济、施工方便等多种要求。

随着科技的发展和建筑材料的不断更新,新型桥面板结构逐渐被开发出来,其中钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构是一种被广泛研究和应用的领域。

在现代桥梁建设中,轻型组合梁已经越来越普遍地应用于桥梁建设中,因为其具有结构轻量、设计灵活性、施工方便、易于维修和组装等优点。

而超高性能混凝土则是由新材料技术和新工艺技术相结合所产生的一种新型材料,它具有高强度、高粘结性、高耐久性、高抗裂性、高抗渗性、高耐磨性和低收缩等优点,已经被广泛用于桥梁的建设中。

本文主要探讨了钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构的型式和优化措施。

1. 钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构的型式本节主要针对钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构的组成、构造方式和型式进行研究。

1.1 组成钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥面板结构主要由两个部分组成:轻型组合梁和超高性能混凝土桥面板。

轻型组合梁是由钢材和混凝土构成,其结构形式为钢筋混凝土梁或钢-混凝土梁。

轻型组合梁的钢材通常采用焊接或螺栓连接的各种型钢,主要承受桥面板载荷的作用。

混凝土承担弯矩和压力作用,同时与钢材共同发挥作用,使结构具有更高的承载能力和更良好的刚性特点。

超高性能混凝土桥面板通常由混凝土和超高性能纤维材料构成,其特点是密度大、强度高、耐久性好、自重轻等,具有非常好的抗震性和耐久性能。

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钢板混凝土组合桥面板的优化设计
作者:李辉
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第19期
一、钢桥面板常用类型
1、混凝土桥面板RC/PC
混凝土桥面板通常采用现场浇筑,造价低,施工较容易,多用于中小跨径钢桥的桥面板;
缺点:明显增加结构自重,伴随有混凝土材料自身病害,同时对截面的刚度贡献不足。

2、正交异性钢桥面板
正交异性钢桥面板采用工厂加工,现场拼装焊接,模数化水平高,截面刚度大,多用于大跨径桥梁的桥面板;
缺点:顶板厚度较大,造价偏高,与桥面铺装层刚度、材料性能巨大的差异性所引起的桥面病害较多。

目前正交异性钢桥面板以其优异的特点已成为大、中跨径钢桥的首选桥面形式,其桥面系多由钢梁顶板、沥青混合料铺装层构成。

然而从国内外诸多实例可以看出,随着运营时间的增加,该类型桥面体系易发生铺装层损坏以及钢桥面板疲劳开裂两种病害。

二、改善设计
针对上述问题,我们设计出了一种兼顾两种常用钢桥面板的特征的钢-混组合桥面板,该组合桥面板主要由钢顶板、混凝土桥面板、PBL剪力连接键、应力分散构造组成。

其类型按混凝土桥面板的组成材料可分为普通混凝土组合桥面板、钢纤维混凝土组合桥面板以及轻质混凝土组合桥面板组合桥面板;该组合桥面板中的钢板与混凝土板能否共同参与受力,剪力连接键至关重要,常用形式有剪力钉与PBL连接键,本项目采用的是PBL连接键。

1-钢顶板;2-钢梁腹板;3-钢梁底板;4-钢横隔板;5-PBL型上置纵肋板;6-横向钢筋;7-PBL孔;8-混凝土桥面板;9-磨耗层
三、分析
1.组合结构的受力变形分析
钢-混组合桥面板作为钢混组合梁的概念的拓展,其众多的力学行为与钢混组合梁类似,因此,我们以钢混组合梁的工作原理来分析组合结构的受力原
如上图所示,两根相同的匀质材料的梁,截面为矩形,作用有均布荷载q。

当两根梁之间为光滑的交界面,只能传递相互之间的压力而不能传递剪力时,在荷载作用下的变形如图(b),由于每根梁的变形情况相同,均只承担1/2的荷载作用时,则跨中截面的最大正应力为:
跨中挠度为:
当两根梁之间完全粘结在一起没有任何滑移时,可以作为一根整体受力的梁来考虑,如图(c)所示,则跨中截面的最大正应力为:
跨中挠度为:
比较可知,当将两根相同材料和截面尺寸的矩形梁组合在一起,可以使截面最大应力和挠度降低为原来的1/2和1/4。

因此,通过将两根梁组合在一起,能够在不增加材料用量和截面高度的情况下,使结构的承载力和刚度均显著增加。

对于已有的钢桥面体系,桥面顶板和混凝土铺装层之间无专门的抗剪构造措施或抗剪构造措施太弱,混凝土铺装层对整个截面的刚度贡献很小。

如果通过剪力连接件将钢梁顶板和混凝土桥面板连成整体共同受力,则组合梁截面整体受弯,其弯曲刚度和抗剪承载力均有显著提高。

因此我们提出钢—混组合桥面体系来改善结构受力。

四、设计优势
与普通的正交异性钢桥面板相比,本项目中提及的钢混组合桥面体系的主要特征优势体现在以下几个方面:
1、降低桥面板局部应力峰值与应力幅值,提高疲劳寿命。

2、以组合截面形式参与受力,提高了截面刚度,使得桥面板整体受力均匀
3、简化截面构造形式,提高疲劳等级
4、相近膨胀系数的材料过渡,提高层间稳定性
5、改善磨耗层工作条件,降低铺装层破坏风险
五、相关实验及结果分析
以下两个实验各做了六组,附上其中各两组
1、普通混凝土PBL推出实验试件的实验结果:
1#承载力-位移曲线:Max=101.6KN 2#承载力-位移曲线:Max=129.8KN
2、钢纤维混凝土PBL推出试验试件的实验结果:
钢纤维1#承载力-位移曲线:Max=153.7KN 钢纤维2#承载力-位移曲线:Max=160.0KN
查阅正交异性桥面板的相关文献资料,我们可以得出单个剪力钉的平均极限承载力为33.58KN。

由以上PBL普通混凝土试件实验结果,我们可以计算出单个试件的平均极限承载力为124.75KN,当PBL钢板孔中穿有钢筋时,单个孔所承担的平均极限承载力为41.58KN。

由以上PBL钢纤维混凝土实验结果,我们可以计算出单个试件的平均极限承载力为167.27KN,当PBL钢板孔中穿有钢筋时,单个孔所承担的平均极限承载力为55.76KN。

由以上分析的结果,我们得出普通混凝土PBL试件的单孔极限承载力相比于剪力钉连接键提高了23.8%,钢纤维混凝土PBL试件的单孔极限承载力相比于剪力钉连接键提高了
66.1%。

因此,将正交异性钢桥面板的纵向U形加筋肋换为上置的PBL剪力连接键,钢桥面铺装层的受力会大幅改善,如果铺装层混凝土采用钢纤维混凝土,不仅可以有效改善其受力性能,而且也可大大增强桥面板的抗变形能力。

作者简介:李辉(1993.2—)男,汉,陕西省西安市,长安大学公路学院2011级桥梁工程本科生.。

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